Классификация интегральных схем

Классификация ИС может производиться по различным признакам.

По своему функциональному назначению все ИС принято делить на логические (цифровые ) и линейно-импульсные (аналоговые ).

Логические (цифровые) ИС - это ИС, предназначенные для преобразования и обработки сигналов, изменяющихся по закону дискретной функции.

В основе цифровых ИС лежат транзисторные ключи, способные находиться в двух устойчивых состояниях: открытом и закрытом. Использование транзисторных ключей даёт возможность создавать различные логические, триггерные и другие интегральные микросхемы. Цифровые интегральные микросхемы применяют в устройствах обработки дискретной информации ЭВМ, системах автоматики и т.п.

Линейно-импульсные (аналоговые )ИС – это ИС, предназначенные для преобразования и обработки сигналов, изменяющихся по закону непрерывной функции.

В основе аналоговых вообще и аналоговых ИС в частности лежат простейшие усилительные каскады. Используя много каскадов, создают различные усилители, стабилизаторы напряжения и тока, преобразователи частоты, фазы, длительности, генераторы синусоидальных, прямоугольных и других сигналов, а также другие схемы.

С точки зрения интеграции схем, т.е. объединения в них большого числа элементов, ИС принято характеризовать следующими параметрами: плотностью упаковки и степенью интеграции.

Плотность упаковкиопределяется количеством элементов (чаще всего транзисторов), приходящихся на единицу площади кристалла. Естественно,

-6-

что рост плотности упаковки связан с уменьшением размера элементов ИС. Это особенно важно для цифровых схем ЭВМ, так как уменьшение элементов ИС приводит к повышению их быстродействия и уменьшению рассеиваемой

мощности.

В усилительных схемах уменьшение длины межэлементных соединений приводит к уменьшению паразитных индуктивностей выводов, а малый размер элементов уменьшает паразитные ёмкости, что способствует повышению рабочей частоты при малых рассеиваемых мощностях.

Этот показатель, который характеризует главным образом уровень технологии, в настоящее время составляет до 500-1000 элементов/мм².

Степень интеграции определяется полным количеством элементов (чаще всего транзисторов) на кристалле. Максимальная степень интеграции составляет 10⁶ элементов на кристалле. Повышение степени интеграции, а вместе с нею и сложности функций, выполняемых ИС, - одна из главных тенденций в микроэлектронике

Для количественной оценки степени интеграции используют условный коэффициент k=lgN.

В зависимости от его значения интегральные схемы называются по-разному:

при k ≤ 2 ( N ≤ 10² ) – интегральная схема ( ИС ) или IC ( Integrated

Circuit )

2 ≤ k ≤ 3 ( N ≤ 10³ ) – интегральная схема средней степени

интеграции (СИС) или MSI (Мedium Scale Integration)

3 ≤ k ≤ 5 ( N ≤ 10⁵ ) – большая интегральная схема ( БИС )или LSI

( Large Scale Integration)

k > 5 ( N > 10⁵) – сверхбольшая интегральная схема (СБИС) или VLSI ( Very Large Scale Integration)

Увеличение степени интеграции ИС позволяет повышать качество и надёжность радиоэлектронной аппаратуры и снижать её стоимость. Повышение надёжности достигается вследствие резкого уменьшения числа внешних соединений, являющихся наиболее уязвимыми и ненадёжными местами схем. Снижение стоимости обусловлено значительным сокращением числа корпусов, в которых герметизировались дискретные компоненты обычных схем, уменьшением числа сборочных операций и внутрисхемных соединений, а также применением комплексного метода изготовления различных элементов в едином технологическом процессе.

По способу изготовления и получаемой при этом структуре различают два принципиально разных типа ИС: полупроводниковые и плёночные

-7-