|
| Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ» Институт международных отношений | ||||||||
| Факультет: | «УПРАВЛЕНИЯ И ЭКОНОМИКИ ВЫСОКИХ ТЕХНОЛОГИЙ» | ||||||||
| Специальность: | 031900 | «Международные отношения» | |||||||
| Реферат НА ТЕМУ: | |||||||||
| «Интегральные микросхемы» | |||||||||
| Студент | Веретенникова Э. О. | ||||||||
| Подпись | Фамилия И.О. | ||||||||
| Руководитель работы | Самедов В. В. | ||||||||
| Подпись | Фамилия И.О. | ||||||||
Глава 1.Общие сведения об интегральных микросхемах 3
1.1Серии микросхем 4
1.2Корпуса 4
1.3Специфические названия 4
1.4Правовая защита 5
Глава 2.История создания 6
Глава 3.Классификация интегральных микросхем 8
3.1Полупроводниковая ИМС 8
3.1.1Особенности полупроводниковых ИМС: 9
3.2Пленочные ИМС. 10
3.3Гибридные ИМС. 12
3.3.1Особенности гибридных ИМС 14
Глава 4.Степень интеграции ИМС 17
Глава 5.Функциональное назначение 18
5.1Аналоговые ИМС 18
5.2Цифровые ИМС 20
5.2.1Преимущества цифровых ИМС 20
Глава 6.Система условных обозначений микросхем. 22
Глава 7.Назначение 23
7.1Аналоговые схемы 23
7.2Цифровые схемы 23
7.3Аналогово-цифровые схемы 24
7.4Чипы для паспортно-визовых документов и карт с высокой степенью защиты: 25
25
Глава 8.Новейшие разработки 26
8.1Самовосстанавливающаяся интегральная микросхема 26
ВВЕДЕНИЕ
Что может быть проще, чем обычный песок, и что может сравниться по сложности с микросхемами? Между тем кремний, как раз и является исходным материалом для производства интегральных схем, которые сегодня управляют всеми электронными устройствами, начиная от суперкомпьютеров и заканчивая сотовыми телефонами и микроволновыми печами. В настоящее время весьма актуальной задачей является техническое перевооружение, быстрейшее создание и повсеместное внедрение принципиально новой радиоэлектронной техники. В решении этой задачи одна из ведущих ролей принадлежит цифровой технике. Интегральные микросхемы в настоящее время являются одним из самых массовых изделий современной микроэлектроники. Применение микросхем облегчает расчет и проектирование функциональных узлов и блоков радиоэлектронной аппаратуры, ускоряет процесс создания принципиально новых аппаратов и внедрения их в серийное производство. Широкое использование микросхем позволяет повысить технические характеристики и надежность аппаратуры. Отечественной электронной промышленностью освоен выпуск широкой номенклатуры микросхем, ежегодно создаются десятки и сотни тысяч новых приборов для перспективных радиоэлектронных средств.
Интегральная микросхема (ИМС) — это изделие, выполняющее определенную функцию преобразования и обработки сигнала и имеющее высокую плотность упаковки электрически соединенных элементов, которые могут рассматриваться как единое целое, выполнены в едином технологическом процессе и заключены в герметизированный корпус.
Электронная аппаратура на ИМС обладает следующими большими преимуществами:
1. Высокой надежностью и технологичностью, поскольку ИМС изготовляют на специализированных предприятиях на основе хорошо автоматизированной современной технологии. При создании аппаратуры на ИМС резко снижаются затраты труда на сборку и монтаж аппаратуры, уменьшается число паяных соединений, которые являются одним из наименее надежных элементов электронных узлов. Поэтому аппаратура на ИМС намного надежнее, чем аппаратура на дискретных элементах, меньше вероятность ошибок при монтаже. Только ИМС обеспечили высокую надежность, необходимую для создания систем управления космическими аппаратами и современных больших вычислительных систем.
2. Аппаратура на ИМС обладает малыми массой и габаритами.
3. При создании аппаратуры из готовых ИМС резко сокращается время на разработку изделия, так как используются готовые узлы и блоки, упрощается внедрение в производство.
4. Применение аппаратуры на ИМС массового выпуска снижает стоимость изделия, так как уменьшаются расходы на монтаж и наладку устройства, да и сами микросхемы стоят дешевле заменяемых ими схем на дискретных компонентах, так как выпускаются по наиболее совершенной и производительной технологии.
5. Создание аппаратуры на ИМС упрощает организацию производства за счет уменьшения числа операций и сокращения числа комплектующих изделий.
В силу этих преимуществ практически все современные устройства информационной электроники создаются с применением ИМС.
studfiles.net
Классификация интегральных микросхем
По способу изготовления и получаемой при этом структуре интегральные микросхемы (ИМС) подразделяются на два типа: 1. полупроводниковые ИМС 2. гибридные ИМС. Полупроводниковые ИМС - это монолитные устройства...
Классификация интегральных микросхем, области применения
Создание и непрерывное совершенствование технологии интегральных микросхем связано с быстрым развитием информационной и вычислительной техники и значительным в связи с этим усложнением электрических и электронных схем приборов и...
Классификация интегральных микросхем, области применения
Практические возможности интегральной технологии в настоящее время таковы, что большинство маломощных функциональных узлов РЭА может быть реализовано в виде микросхем...
Приемник диспетчерской радиостанции
Проектирование с использованием современной элементной базы предполагает интеграцию различных функциональных звеньев приемника в корпусах отдельных микросхем. При этом большее число блоков в одной микросхеме...
Пробник для проверки цифровых микросхем
Пробник для проверки цифровых микросхем ТТЛ-структуры прост в изготовлении, не требует дефицитных деталей и позволяет быстро определить годность логических элементов микросхемы...
Проектирование и расчет полупроводникового преобразователя электрической энергии
В схеме применяются операционные усилители TLE2144J[4] с напряжением питания 4..44 В. Рисунок 5...
Разработка схем цифровых устройств
...
Расчет геометрических размеров резисторов и разработка топологии интегральных микросхем
Полупроводниковые ИС. В настоящее время различают два класса полупроводниковых ИС: биполярные ИС и МДП МС. Сочетание биполярных и МДП-транзисторов на одном кристалле является особым случаем...
Резисторы
В процессе развития микроэлектроники (МЭ), начиная с 1960 г., номенклатура ИС непрерывно изменялась. При этом отдельные типы ИС нередко рассматривались как альтернативные, т. е. исключающие все другие...
Синтез дискретной системы управления автоматом-перекладчиком с использованием прерывистых логических функций
В качестве элементарной базы выбрали следующие интегральные микросхемы средней степени интеграции: К555ЛА3, К555ЛА4, К555ЛА2 и К555ТР2, характеристики и параметры, которых указаны в Приложении Е...
Синтез многофункционального конечного автомата
Каждая серия ИМС имеет набор микросхем разного функционального назначения. Совокупность этих микросхем называют функциональным рядом. В различных сериях существуют микросхемы одного функционального назначения...
Синтезатор частот средневолнового диапазона
В проектируемом устройстве используются несколько интегральных микросхем. Рассмотрим особенности их подключения для обеспечения работоспособности. Начнем с рассмотрения микроконтроллера attiny2313...
Структура твердотельных интегральных микросхем
Для выбранной структуры ИМС минимальные размеры элементов ИМС в целом зависят от возможностей фотолитографического процесса, которые характеризуются тремя основными параметрами: 1) минимальным размером элемента...
Электронные компоненты
Осаждение тонких металлических пленок для создания законченной структуры интегральной схемы с соединениями требует решения многих сложных проблем. В большинстве случаев металлизация осуществляется с применением процесса фотолитографии, т.е...
Электронные компоненты
Всякий отказ связан с нарушениями требований проектной документации. По скорости изменения параметров до возникновения отказа различают внезапные и постепенные отказы. Внезапный отказ - это отказ...
radio.bobrodobro.ru
Введение
В настоящее время весьма актуальной задачей является техническое перевооружение, быстрейшее создание и повсеместное внедрение принципиально новой радиоэлектронной техники. В решении этой задачи одна из ведущих ролей принадлежит цифровой технике. Интегральные микросхемы в настоящее время являются одним из самых массовых изделий современной микроэлектроники. Применение микросхем облегчает расчет и проектирование функциональных узлов и блоков радиоэлектронной аппаратуры, ускоряет процесс создания принципиально новых аппаратов и внедрения их в серийное производство. Широкое использование микросхем позволяет повысить технические характеристики и надежность аппаратуры. Отечественной электронной промышленностью освоен выпуск широкой номенклатуры микросхем, ежегодно создаются десятки и сотни тысяч новых приборов для перспективных радиоэлектронных средств. В поиске и выборе элементной базы и схемотехнических решений существенную помощь может оказать систематизированная информация о существующих интегральных микросхемах. Справочные сведения о микросхемах составлены на основе данных, зафиксированных в государственных стандартах и технических условиях на изделия.
1. Общие сведения о цифровых интегральных схемах
Условные обозначения ИС, выпускаемых отечественной промышленностью, устанавливаются ОСТ 11073.915-80, в соответствии с которым обозначения ИС состоят из четырех основных элементов.
Первый элемент - цифра, обозначающая группу по технологическому признаку, к первой группе относятся полупроводниковые ИС (цифры 1, 5, 6, 7), ко второй - гибридные ИС (цифры 2, 4, 8), к третьей - прочие (цифра 3).
Второй элемент обозначает порядковый номер серии.
Третий элемент состоит из двух букв и определяет функциональное назначение ИС. Первая из букв определяет подгруппу, а вторая - вид ИС. Соответствующие данные по функциональному назначению ИС приведены в таблице 1.
Четвертый элемент - порядковый номер разработки ИС данного функционального типа
Рис 1. Пример условного обозначения ИС 1533ТМ2
Таблица 1. Подгруппы и виды ИС.
| Подгруппа | Вид | Обозначение |
| А Формирователи
| импульсов прямоугольной формы импульсов специальной формы адресных токов разрядных токов прочие | АГ АФ АА АР АП |
| Б Схемы задержки | пассивные активные прочие | БМ БР БП |
| В Схемы вычислительных средств
| микроЭВМ микропроцессоры микропроцессорные секции схемы микропрограммного упра- вления функциональные расширители схемы синхронизации схемы управления прерыванием схемы интерфейса схемы управления памятью функциональные преобразовате- ли информации схемы сопряжения с магистра- лью времязадающие схемы микрокалькуляторы контроллеры комбинированные схемы специализированные схемы прочие | ВЕ ВМ ВС ВУ ВР ВБ ВН ВВ ВТ ВФ ВА ВИ ВХ ВГ ВК ВЖ ВП |
| Г Генераторы
| гармонических сигналов прямоугольных сигналов линейно изменяющихся сигналов сигналов специальной формы шума прочие | ГС ГГ ГЛ ГФ ГМ ГП |
| Д детекторы
| амплитудные импульсные частотные фазовые прочие | ДА ДИ ДС ДФ ДП |
| Е схемы источников вто- ричного питания
| выпрямители преобразователи стабилизаторы напряжения не- прерывные стабилизаторы напряжения им- пульсные стабилизаторы тока схемы управления импульсными стабилизаторами напряжения системы источников вторичного питания прочие | ЕВ ЕМ ЕН ЕК ЕТ ЕУ ЕС ЕП |
| И схемы цифровых уст- ройств
| регистры сумматоры полусумматоры счетчики шифраторы дешифраторы комбинированные арифметико-логические устрой- ства прочие | ИР ИМ ИЛ ИЕ ИВ ИД ИК ИА ИП |
| К
| тока коммутаторы и ключи напряжения прочие | КТ КН КП |
| Л логические элементы
| И НЕ ИЛИ И-НЕ ИЛИ-НЕ И-ИЛИ И-НЕ.ИЛИ-НЕ И-ИЛИ-НЕ И-ИЛИ-НЕ.И-ИЛИ ИЛИ-НЕ.ИЛИ расширители прочие | ЛИ ЛН ЛЛ ЛА ЛЕ ЛС ЛБ ЛР ЛК ЛМ ЛД ЛП |
| М модуляторы
| амплитудные частотные фазовые импульсные прочие | МА МС МФ МИ МП |
| Н наборы элементов
| диодов транзисторов резисторов конденсаторов комбинированные функциональные прочие | НД НТ НР НЕ НК НФ НП |
| П преобразователи сигналов
| частоты длительности напряжения (тока) мощности уровня аналого-цифровые цифроаналоговые код-код синтезаторы частоты делители частоты аналоговые делители частоты цифровые умножители частоты аналоговые прочие | ПС ПД ПН ПМ ПУ ПВ ПА ПР ПЛ ПК ПЦ ПЕ ПП |
| Р схемы Запоминающих устройств
| матрицы ОЗУ матрицы ПЗУ ОЗУ ПЗУ с возможностью однократ- ного программирования ПЗУ масочные ЗУ на основе ЦМД ПЗУ с возможностью многократ- ного электрического перепрог- раммирования ПЗУ с ультрафиолетовым стира- нием и электрической записью информации ассоциативные ЗУ прочие | РМ РВ РУ РТ РЕ РЦ РР РФ РА РП |
| С схемы сравнения
| амплитудные временные частотные компараторы напряжения прочие | СК СВ СС СА СП |
| Т триггеры
| ОЛ-триггеры КЫ-триггеры В-триггеры Т-триггеры динамические Шмитта комбинированные прочие | ТВ ТР ТМ ТТ ТД ТЛ ТК ТП |
| У усилители
| высокой частоты промежуточной частоты низкой частоты широкополосные импульсных сигналов повторители считывания и воспроиведения индикации постоянного тока операционные усилители дифференциальные прочие | УВ УР УН УК УИ УЕ УЛ УМ УТ УД УС УП |
| Ф фильтры
| верхних частот нижних частот полосовые режекторные прочие | ФВ ФН ФЕ ФР ФП |
Первый и второй элементы совместно обозначают серию ИС, перед которой могут быть поставлены буквы, характеризующие конструкцию корпуса. Для ИС, разрабатываемых после введения ГОСТ 17467-88.2., перед обозначением серии ставится буква Н, если корпус керамический, буква Ф, если корпус пластмассовый. Буква, характеризующая корпус перед обозначением серии не ставится, если ИС выполнена в металлостеклянном или металлокерамическом корпусах. Для ИС коммерческого применения условное обозначение начинается с буквы К, а в экспортном варианте - с букв ЭК. После условного номера разработки может быть поставлена буква, если в пределах одного типа выпускаются ИС с различными электрическими параметрами.
2.Методы контроля в производстве интегральных микросхем
При изготовлении интегральных схем очень важным является контроль технологических процессов. Хорошо организованный контроль обеспечивает высокий процент выхода годной продукции. Успешный контроль изготовления интегральных микросхем в основном зависит от знания процесса производства и заключается в измерении и визуальной проверке основных операций технологического процесса, а также в использовании полученной информации для корректирования технологических режимов. Методы технологического контроля, используемые в производстве ИМС, можно объединить в три группы: пооперационный контроль, визуальный контроль, тестовые ИМС.
Методы пооперационного контроля после технологических процессов эпитаксии, диффузии и других те же, что и в производстве дискретных приборов. Сюда входят измерения толщин пленок, глубин p-n - переходов, поверхностной концентрации и др., производимые на специальных контрольных образцах, помещаемых вместе с обрабатываемыми пластинами на данную операцию.
Метод визуального контроля играет важную роль в производстве ИМС, несмотря на кажущуюся тривиальность. Он включает осмотр схем под оптическим микроскопом и использование различных средств визуализации - наблюдение термографии и др.
Наконец, один из основных методов контроля параметров ИМС на различных технологических этапах - это применение тестовых структур. Рассмотрим более подробно два последних метода.
Визуальный контроль. Существенные данные о состоянии пластины можно получить визуальной проверкой с помощью микроскопа с большим увеличением - от 80х до 400х. При этом выявляются такие показатели, как состояние поверхности, избыточное или недостаточное травление, изменение толщины окисного слоя, правильность перехода и др.
Одним из наиболее опасных дефектов является пористость окисного слоя, легко обнаруживаемая при визуальной проверке схемы под микроскопом. Это - небольшие отверстия в окисном слое, вызванные либо пылью при нанесении фоторезиста, либо повреждением фотошаблона. Если этот дефект окажется в критической точке, то последующая диффузия примеси может вызвать короткое замыкание перехода и выход из строя всей микросхемы.
Одним из эффективных методов визуализации является использование сканирующего электронного микроскопа, позволяющего наблюдать топографический и электрический рельеф интегральной микросхемы. Это наблюдение обеспечивает неразрушающий характер контроля. Для наблюдения необходимо, чтобы поверхность микросхемы была открытой. Резкое изменение потенциала на поверхности вызывает изменение контраста изображения, формируемого вторичными электронами, и свидетельствует о разомкнутой электрической цепи или о перегретых участках. Этим методом можно легко обнаружить загрязнение перехода, частицы пыли, проколы в окисном слое и царапины на тонком слое металлизации. Нормальный градиент потенциала в резисторе можно наблюдать в виде равномерного изменения цвета от темного на одном конце резистора до светлого на другом его конце, при этом подложка имеет более высокое напряжение смещения, как это обычно бывает и интегральных микросхемах. Изображение резистора поэтому будет рельефным. Установив ряд таких изображений интегральных компонентов, соответствующих норме, можно судить на основании сравнения с этими эталонами об отклонениях и вызвавших их причинах. Увеличение энергии электронов в луче позволяет проникать в поверхностный слой для обнаружения таких дефектов, как трещины.
Для измерения термических профилей с выявлением перегретых участков разработан инфракрасный сканирующий микроскоп. Микроскоп включает ИК- детектор с высокой разрешающей способностью, объединенный с прецизионным сканирующим и записывающим устройствами. Чувствительным элементом является пластина антимонида индия, поддерживаемая при температуре жидкого азота. Такую аппаратуру используют для оценки качества конструкции данной микросхемы в отношении рассеяния тепла и мощности. Термосканирующий прибор имеет следующие достоинства: высокая разрешающая способность-порядка 1*10-3 мм2 , высокая чувствительность к изменению температуры - порядка 2°С, широкий температурный диапазон-от 30 до нескольких сотен градусов, высокая скорость срабатывания - единицы мкс, неразрушающее и бесконтактное измерение.
В планарных структурах на поверхности схемы хорошо видны горячие участки, возникающие в результате наличия проколов в окисле и диффузионных каналов в полупроводнике. Отклонения от нормы обнаруживают путем сравнения с нормально функционирующими стандартами ИМС. В последние годы широкое применение получили термографические системы, основанные на использовании термочувствительных красок. Пленки из термочувствительных красок, в том числе жидких кристаллов, нанесенные на поверхность интегральной микросхемы, поставленной под нагрузку, окрашиваются в различные цвета, что позволяет, наблюдая ИМС под микроскопом, фиксировать изменение температуры с точностью до 0.5° С.
Тестовые интегральные микросхемы. Наличие в интегральных микросхемах большого количества конструктивных элементов - по несколько сотен и тысяч пересечений проводников, переходов со слоя на слой, областей и выводов активных и пассивных компонентов, контактных площадок и др. Практически исключает 100%-ный контроль всех элементов по электрическим параметрам из-за высокой трудоемкости этой операции. В это же время необходимость такого контроля, особенно на этапе отработки и совершенствования технологии, очевидна.
Для контроля электрических характеристик структур и качества проведения технологических операций используют специально изготовляемые или размещаемые на рабочей подложке структуры, называемые тестовыми микросхемами. Основной принцип их построения состоит в том, что тестовая микросхема по отношению к реальной должна быть изготовлена по тому же технологическому маршруту, содержать все конструктивные элементы в различных сочетаниях и обеспечивать удобство их контроля во время испытаний и оценку качества технологического процесса. Удобство контроля достигается либо последовательным, либо параллельным включением в электрическую цепь элементов микросхемы. Тестовые микросхемы состоят из набора нескольких сотен однотипных элементов-диодов, транзисторов резисторов, переходов со слоя на слой, пересечений проводников и др. с контактными площадками и такой коммутацией, которая позволяет при надобности изменить каждый элемент схемы отдельно или проконтролировать сразу группу элементов. Например, тестовая резисторная схема является последовательной схемой, содержащей 200 элементов, между которыми имеются контактные площадки. Если в реальной ИМС встречаются высокоомные и низкоомные резисторы, то делают две различные тестовые микросхемы, отображающие специфику каждого типа резисторов. Аналогичный подход используется для тестовых микросхем транзисторов и диодов.
Наряду с тестовыми микросхемами контроль отдельных компонентов, в первую очередь диодов и транзисторов, производится с помощью тестовых кристаллов. Тестовый кристалл содержит набор изолированных элементов, встречающихся в интегральной микросхеме. Его размеры близки к размеру чипа и на пластине расположено тестовых кристаллов столько же, сколько размещается интегральных микросхем.
Применение тестовых микросхем и кристаллов позволяет организовать эффективный технологический контроль производства ИМС и сократить трудоемкость при проведении при проведении испытаний на надежность БИС, особенно на этапе отработки технологии.
С повышением функциональной сложности интегральных микросхем резко возрастает трудоемкость и сложность операций контроля их параметров. Практически невозможно проверить интегральную микросхему без автоматизированных контрольно-измерительных систем.
Список литературы
«Интегральные микросхемы» Справочник. Москва, издательство «Радио и связь»
«Справочник радиолюбителя». Киев, издательство «Технiка».
Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.bibliofond.ru/
Дата добавления: 07.03.2013
www.km.ru
