Интегральные микросхемы

Набор активных и пассивных компонентов образует электронное устройство. Это может быть усилитель электрических сигналов, ключ, логическое устройство, триггер, ячейка памяти и т.д. Соединения между элементами описываются электрической или принципиальной схемой. Однако уже давно смысл слова «схема» изменился – им уже называют реальное устройство.

Вскоре после изобретения транзистора появились миниатюрные интегральные схемы (микросхемы), в которых на одной пластине (подложке или чипе) стали размещаться вначале несколько десятков, а затем сотен, тысяч и даже миллионов транзисторов, вместе с другими сопутствующими компонентами электронных схем, такими, как диоды, резисторы, конденсаторы и т.д.

Основные элементы схем единовременно формируются путем диффузии различных примесей в глубь поверхности полупроводника – чистейшего кремния и операций напыления проводящих слоев. Число слоев в этаком «пироге» может достигать десятков. Групповая технология изготовления различных элементов и высочайшая культура производства позволяют получить высокую надежность интегральных микросхем.

Важным геометрическим параметром БИС является их разрешающая способность. Она означает минимальный геометрический размер элементов микросхемы на ее поверхности. Размеры по глубине могут быть намного меньше. Так, если мы говорим о технологии 0,13 мкм, это означает, что минимальная ширина проводника или какой-либо области транзисторов составляет 0,13 мкм. Это в сотни раз меньше толщины человеческого волоса!

Число операций при изготовлении микропроцессоров фирмы Intel превышает 300. Сама схема имеет микроскопические размеры компонентов и потому и называется микросхемой. Диаметр диска с множеством микросхем доходит до 300 мм (рис. 1.13).

Рис. 1.13. Вид кремниевого диска с будущими микросхемами на нем (одна выделена)

Далее все определяет искусство создания электронных схем. Ныне даже простенький микропроцессор для стиральных машин или холодильников содержит сотни тысяч таких транзисторов, объединенных в некоторую очень сложную схему. Их число в одной БИС достигает уже десятков миллионов. Потому такую интегральную схему называют большой (БИС) или даже сверхбольшой (СБИС).

Полученные микросхемы подвергаются тщательному тестированию и неисправные микросхемы помечаются. Затем диск разрезается, неисправные микросхемы выбрасываются, а исправные помещаются в корпуса самого разного вида (рис. 1.14) и снова тестируются.

Рис. 1.14. Корпуса некоторых СБИС - микропроцессоров

Корпус современных БИС и СБИС - это очень сложное устройство: число выводов у микропроцессоров составляет несколько сотен и корпус должен предусматривать легкий доступ к ним, например припайку соединительных проводов или размещение микросхем в специальных колодках.

Содержание раздела