XV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2023

Интегральные микросхемы являются элементной базой современной радиоэлектроники, автоматики, электронно-вычислительной техники, фотоники и оптоэлектроники. Они могут быть двух типов — аналоговыми и цифровыми. Цифровые микросхемы используются в современных компьютерных чипах, выполняющих миллионы операций в секунду, в разнообразной бытовой радиоэлектронной аппаратуре, в системах космической связи и во многих других микроэлектронных устройствах. Интегральные микросхемы нельзя представлять как обычные схемы, уменьшенные в тысячи раз, они имеют принципиальное отличие в способах изготовления, топологии и монтажа отдельных элементов, осуществляемых по интегральной технологии, которая может быть различной.

В зависимости от технологии изготовления интегральные микросхемы могут быть полупроводниковыми, пленочными и гибридными [1]. В настоящее время используются интегральные схемы, размеры элементов в которых уменьшились до нескольких десятков нанометров.

По научному определению, интегральные микросхемы – это отдельные высокотехнологичные устройства (с огромным количеством электронных компонентов, заключенных в маленьком корпусе), которые выполняют какую-то функцию или действие. Этих функций может быть или одна или несколько. Вот список некоторых основных функций, которые выполняют интегральные микросхемы:

Преобразование сигнала (например, из аналогового в цифровой и обратно).

Обработка сигнала (например, усиление и очистка звука)

Действия вычитания, сложения, умножения и деления сигнала (логические микросхемы)

Интегральные микросхемы представляют собой изделие, выполненное в герметизированном (металлическом, пластмассовом, керамическом, металлокерамическом и так лале) корпусе. Микросхемы бывают различного исполнения (прямоугольные, треугольные, круглые) с разным количеством выводов: от трех (например, на стабилизаторе LM7805, до нескольких сотен на процессорах) [4].

Разработка современных интегральных схем (ИС), характеризующихся высокой плотностью упаковки функциональных элементов, должна базироваться на достаточно полном и всестороннем знании физических особенностей системы, являющейся материальной основой ИС. В этом отношении сравнительно малоизученным представляется вопрос о характере пространственного распределения таких важных параметров миниатюризированных ИС, как плотность встроенного заряда границы раздела и плотность перезаряжающихся поверхностных электрических сил в пределах поверхности окисленной пластины. Речь идет о микрогетерогенности ( микронеоднородности) названных параметров, проявляющейся на расстояниях, гораздо меньших размеров электрода, создающего поле. Рассмотрим основные результаты теоретических и экспериментальных работ, касающихся взаимосвязи степени однородности поверхностного заряда и определяемых различными методами параметров системы металл-диэлектрик -полупроводник [2].

Интегральные микросхемы настолько сложны [6], что в условных обозначениях невозможно отобразить их внутреннее устройство, структуру или внешний вид, как это делается, например, при обозначении резистора, конденсатора, трансформатора или транзистора[1].

Рис. 1 – Интегральная схема. Фотография с источника [3, рис. 1]

Рис. 2 - Гибкая специализированная интегральная схема для прямого применения Delphi Technologies. Источник [6] 

Традиционно микроэлектроника считалась областью цифровой техники. Отличительной особенностью этих микроэлектронных приборов является то, что все активные и пассивные элементы в них изготавливаются в объеме полупроводника в виде составляющих транзисторных и диодных структур [7]. Технологические процессы изготовления цифровых интегральных схем на основе кремния хорошо отработаны, а потому схемы имеют малую стоимость (на одну транзисторную структуру) и большую надежность из-за отсутствия паяных и сваренных контактов. Существенным ограничением микроэлектронных приборов на основе кремния являются низкие рабочие частоты. Это ограничение может быть устранено при переходе к подложке (кристаллу) из арсенида галлия. Арсенид галлия обладает значительно большей, чем кремний, подвижностью электронов, а значит большей электропроводностью и меньшими значениями сопротивлений, что позволяет увеличить скорость переключения приборов из одного состояния в другое и снизить величину прямых потерь в устройствах управления амплитудой на СВЧ (переключателях, аттенюаторах) [7].

Список литературы

Цифровые интегральные микросхемы. [Электронный ресурс]. URL: https://scask.ru/h_book_radio.php?id=31

Современная интегральная схема. [Электронный ресурс]. URL: https://www.ngpedia.ru/id497823p1.html

Интегральная схема[Электронный ресурс]. URL: 

https://alphapedia.ru/w/Integrated_circuit

Интегральные схемы (микросхемы)[Электронный ресурс]. URL: 

https://electroinfo.net/shemy/chto-takoe-integralnaja-mikroshema.html

Интегральные микросхемы в системах управления производственным процессами[Электронный ресурс]. URL: 

https://library.pguas.ru/xmlui/bitstream/handle/123456789/973/%D0%9F%D0%B8%D0%BD%D1%82.pdf?sequence=1&isAllowed=y

Усовершенствованная интегральная схема Delphi Technologies для впрыска топлива получила награду Automotive News PACE[Электронный ресурс]. URL: https://www.delphiautoparts.com/rus/ru/article/usovershenstvovannaya-integralnaya-skhema-delphi-technologies-dlya-vpryska-topliva

Петрова Т. С., Ерёмина Е. Л., Игнатьев М. Г., Козлова Л. А., Баров А. А. Монолитная интегральная схема двухпозиционного СВЧ коммутатора на GaAs // Известия ТПУ. 2006. №8. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/monolitnaya-integralnaya-shema-dvuhpozitsionnogo-svch-kommutatora-na-gaas (дата обращения: 13.12.2022).

Код для цитирования: Скопировать