Типы и уровень сложности ИМС

Основным преимуществом по­лупроводниковых ИМС является возможность изготовле­ния множества высококачественных электронных элементов по тонкопленочной технологии с высокой плотностью элементов. При этом допуски на параметры элементов могут быть доведены до I—2%, Это важно в тех случаях, когда точность номиналов па­раметров пассивных элементов и их стабильность имеют решающее значение (например, при изготовлении неко­торых видов фильтров, фазочувствительных и избира­тельных схем, генераторов и т. п.).

Одно из главных достоинств изделий микроэлектро­ники — значительное увеличение надежности аппарату­ры благодаря высокой надежности ИМС, значительному уменьшению числа соединений и большим возможнос­тям резервирования как целых узлов, так и отдельных элементов. Поскольку паяные соединения в микросхемах отсутствуют, а из внешних необходимо па­ять лишь входные и выходные выводы, вероятность вы­хода из строя микросхемы вследствие нарушения соеди­нений не больше, чем у дискретных полупроводниковых приборов, например транзисторов. Интенсивность отказов полупроводниковых микросхем в настоящее время до­стигает 10^-9 1/ч.

Развитие микроэлектроники связано с созданием малогабаритных, надеж­ных и экономичных вычислительных машин и систем, где используется большое число однотипных элементов. Поэтому в пер­вую очередь созданы различные типы логических и вычислительных микро­схем. Гибридные ИС применяются в приемно-передающей аппаратуре связи, усилителях высокой частоты, микро­фонных усилителях, СВЧ устройствах и т. д.

Микросхе­мы находят все большее применение в бытовой веща­тельной аппаратуре, например все каскады телевизоров с малым уровнем сигнала собираются на микросхемах. Электронные устройства видеомагнитофонов, переносных и автомобильных радиоприемников сейчас выполняются на типовых микросхемах.

Увеличение функциональной сложности и плотности упаковки элементов и компонентов привело к появлению больших интегральных схем (БИС), в которых вместо отдель­ных элементов (усилительный каскад, триггер, логичес­кая ячейка и т. и.) используются интегральные узлы и целые устройства (регистр, счетчик, усилитель, аналого-цифровой и цифроаналоговый преобразователи, запоминающее устройство и даже процессор ЭВМ). Счи­тается, что по сложности БИС эквивалентна как мини­мум 100 логическим схемам. Показателем степени слож­ности микросхем является степень интеграции K= lg• N, где N. — число элементов и компонентов, входящих в ИС. Для микросхемы 1-й степени интеграции N£10 и 0£ K£ 1, для 2-й - 10£N£100 и 1£ K£ 2, для 3-й 100£N£1000 и 2£ K£ 3. В ИС 5-й степени интегра­ции содержится до 10⁵ элементов на кристалле. На од­ной кремниевой пластине диаметром 150 мм создаются десятки СБИС, которые могут выполнять функции целой ЭВМ. Для реализации БИС наиболее пригодны структуры металл — диэлект­рик — полупроводник (МДП-структурах). Схемы на МДП-структурах значительно проще в изготовлении, имеют малые величины управляющих напряжений, потребляют малую мощность, характеризуются высоким быстродействием.

Классы и группы микросхем

Микросхемы классифицируются как по методам их изготовления, так и по используемым в них физическим явлениям.

В условное обозначение микросхем включены четыре элемента. Первая – цифра, показывающая на конструктивно-технологическое исполнение. Вторая и третья цифры указывает номер разработки данной серии (первые три цифры соответствуют номеру серии микросхем). Третий элемент - индекс, состоящий из двух букв, — функциональное наз­начение данной микросхемы. Четвёртый (последние цифра или две) — порядковый номер разработки микросхемы по функци­ональному признаку в данной серии. Например, запись 133ТМ2 означает, что это полупроводниковая микросхе­ма серии 133, представляющая собой два D-триггера с номером разработки 2. Классы и группы микросхем и их обозначения (в скобках) приведены в табл. 12. 1.

По технологическому исполнению микросхемы разде­ляются на полупроводниковые и совмещенные (первые цифры в условном обозначении 1, 5, 7), гибридные (2, 4, 6, 8), пленочные (3). Для микросхем широкого при­менения перед первым элементом условного обозначения ставится буква К.

Таблица 3.1. Классы и группы микросхем и их обозначения

Класс	Группа
Усилители	Высокой частоты (УВ), синусоидальные (УС), промежуточной частоты (УР), постоянного тока (УТ), низкой частоты (УН), видеоусилители (УБ) , считывание и воспроизведение (УЛ), им­пульсные (УП), индикации (УМ), операционные и дифференциальные (УД), прочие (УП)
Генераторы	Гармонических сигналов (ГС), прямоугольных сигналов (ГТ), линейно изменяющихся сигналов (ГЛ), сигналов специальной формы (ГФ), шума (ГМ), прочие (ГП)
Преобразователи	Частоты (ПС), длительности (ПДл), фазы (ПФ), формы (ПМ), мощности (ПМ), напряжения (1Ш), аналог — код (ПК), декодирующие (код — ана­лог) (ПД), код — код (ПР), уровня (согласователи) (ПУ), прочие (ПП)
Модуляторы	Амплитудные (МА), частотные (МС), фазовые (МФ), импульсные (МИ), прочие (МП)
Детекторы	Амплитудные (МА), частотные (МС), фазовые (МФ), импульсные (МИ), прочие (МП)
Триггеры	J-типа (ТВ), D-типа (ТМ), RS-типа (ТР), T-типа (ТТ), комбинированные типов DТ, RSТ и др. (ТЛ), Шмитта (ТК), динамические (ТД), прочие (ТП)
Ключи и ком­мутаторы	Транзисторные (КТ), диодные (КД), оптоэлектронные (КЭ), тока (КТ), напряжения (КН), прочие (КП)
Фильтры	Верхних частот (ФВ), нижних частот (ФН), по­лосовые (ФЕ), заградительные (ФГ), режектор-ные (ФР), сглаживающие (ФС), Пассивные (БМ), активные (БР), прочие (БП)
Логические элементы	И (ЛИ), ИЛИ (ЛЛ), НЕ (ЛН), И—НЕ (ЛА), ИЛИ—НЕ (ЛЕ), И—ИЛИ (ЛС), И-НЕ, ИЛИ—НЕ (ЛБ), И—ИЛИ—НЕ (ЛР), И—ИЛИ— НЕ/И-ИЛИ (ЛК), ИЛИ—НЕ/ИЛИ (ЛК), рас­ширители (ЛД), прочие (ЛП)
Элементы запоминающих устройств	Матрицы-накопители: ОЗУ (РМ) и ПЗУ (РВ), ОЗУ со схемами управления (РУ), ПЗУ (масоч­ное) со схемами управления (РЕ), ОЗУ со схемами управления (РУ), прочие (РП)
Вычислительные элементы	Регистры (ИР), сумматоры (ИС), полусуммато­ры (ИЛ), счетчики (ИЕ), шифраторы (ИШ), де­шифраторы (ИД), комбинированные (ИК)
Многофункцио-нальные схе­мы	Импульсные (ХИ), цифровые (ХЛ), аиалого-импульсные (ХЕ), аналого-логические (ХВ), аналого-импульсно-логические (ХК), прочие (ХП)
Формирова­тели	Импульсов прямоугольной формы (АГ), импуль­сов специальной формы (АФ), адресных токов (АА), разрядных токов (АР), прочие (АП)
Вторичные источ­ники пи­тания	Выпрямители (ЕВ), преобразователи (ЕМ), ста­билизаторы напряжения (ЕП), стабилизаторы то­ка (ЕТ), прочие (ЕП)

По характеру выполняемой функции микросхемы разделяются на классы (генераторы, усилители, преоб­разователи, логические элементы, элементы ЗУ и т.д.). Каждый класс в свою очередь подразделяется на груп­пы, например усилители подразделяются на синусои­дальные, постоянного тока, импульсные, высокой, проме­жуточной и низкой частот, операционные и дифференци­альные видеоусилители, повторители.

Микросхемы группируются также по сериям. Микро­схемы, входящие в одну серию, имеют одинаковые тех­нологию, напряжения питания, надежность, а также до­пустимые уровни внешних воздействий.