Навигация
Большие и сверхбольшие интегральные схемы (БИС и СБИС)
50268
знаков
3
таблицы
3
изображения
4 Большие и сверхбольшие интегральные схемы (БИС и СБИС)
Повышение степени интеграции является основной тенденцией развития микроэлектроники, так как использование БИС сопровождается резким улучшением всех основных показателей аппаратуры.
Пути повышения степени интеграции и проблемы, связанные с созданием БИС и СБИС, подробно рассмотрены в [2].
В цифровых БИС находят применение базовые ячейки, занимающие малую площадь на подложке и обладающие минимальной потребляемой мощностью (n-МДП, КМДП, И2Л).
В настоящее время для создания БИС и СБИС начали использовать функционально-интегрированные структуры, в частности, приборы с зарядовой связью (ПЗС).
Увеличение степени интеграции приводит к резкому сужению сферы применения БИС и СБИС, что делает их производство экономически нецелесообразным. Исключение составляют БИС и ОБИС для средств вычислительной техники. Использование базовых матричных кристаллов при создании БИС и СБИС частного применения снимает экономические ограничения.
Широкое использование средств вычислительной техники и цифровой обработки сигналов стимулируется созданием цифровых БИС микропроцессоров, однокристальных микро-ЭВМ, цифро-аналоговых и аналого-цифровых преобразователей (АЦП, ЦАП). Начальные сведения о таких БИС содержатся в [2, с. 221-241, 298-302]. Особое внимание при изучении раздела обратите на структуру и основные возможности микропроцессоров, являющихся наиболее сложными и универсальными БИС [2, с. 198-302].
Перспективы развития микроэлектроники
Основные усилия разработчиков ИМС направлены на усовершенствование уже сложившихся принципов создания ИМС, на улучшение их электрических и эксплуатационных характеристик. Работы ведутся, главным образом, в направлении повышения быстродействия схем (уменьшения энергии, расходуемой внешним источником на одно переключение логического устройства) и их степени интеграции. Решение этих проблем связывают с усовершенствованием технологии получения микроэлектронных структур минимально возможных размеров [2, с. 345, 375-380].
Дальнейшее развития микроэлектроники связано с принципиально новым подходом, позволяющим реализовать определенную функцию аппаратуры без применения стандартных базовых элементов, используя различные физические эффекты в твердом теле. Такое направление получило название "функциональная микроэлектроника". Используются оптические явления (оптоэлектроника), взаимодействие электронов с акустическими волнами в твердом теле (акустоэлектроника), эффекты в новых магнитных материалах (магнетоэлектроника), электрические неоднородности в однородных полупроводниках, явление холодной эмиссии в пленочных структурах, явления живой природы на молекулярном уровне (бионика, биоэлектроника, нейристорная электрониа) и др. Подробно основные направления функциональной микроэлектроники рассмотрены в [2, с. 345-375].
Контрольные вопросы к разделу III
Поясните понятие надежности компонентов РЭА, дайте определения понятиям "вероятность безотказной работы" и "интенсивность отказов". Что означает термин «Тирания больших количеств».
Перечислите и поясните базовые физико-химические процессы создания полупроводниковых микроэлектронных структур.
Приведите последовательность технологических операций по изготовлению полупроводниковых биполярных ИМС.
Приведите последовательность технологических операций по изготовлению МДП ИМС.
Каким образом осуществляется сборка и герметизация полупроводниковых ИМС, какие типы корпусов Вы знаете?
Изобразите конструкцию биполярной ИМС с изоляцией между элементами обратно смещенными p-n переходами.
Изобразите конструкцию биполярной ИМС с диэлектрической изоляцией между элементами.
Перечислите основные преимущества и недостатки ИМС с диэлектрической изоляцией между элементами.
Изобразите устройство интегрального n-p-n транзистора, поясните основные отличия от аналогичного дискретного транзистора.
Изобразите устройство многоэмиттерного и многоколлекторного транзисторов, поясните их основные особенности.
Изобразите устройство горизонтального и вертикального p-n-p транзисторов, поясните их основные особенности.
Изобразите схемы включения транзистора в качестве диода, приведите основные параметры для каждой из схем включения.
Изобразите устройство КМДП структуры, поясните основные особенности и преимущества.
Перечислите и объясните основные преимущества и недостатки КМДП ИМС по сравнению с биполярными ИМС.
Изобразите устройство диффузионного резистора, приведите его основные параметры.
Изобразите устройство диффузионного конденсатора на основе обратно смещенного p-n перехода, приведите его основные параметры.
Изобразите устройство МДП конденсатора, поясните его основные преимущества по сравнению с диффузионными конденсаторами.
Поясните устройство гибридной ИМС (микросборки).
Перечислите преимущества и недостатки толстопленочных и тонкопленочных гибридных ИМС (микросборок).
Изобразите и поясните возможные конструкции пленочных резисторов, конденсаторов и индуктивностей.
Изобразите и поясните конструкцию типовой гибридной ИМС (микросборки); укажите, какие виды корпусов и материалы подложки используются.
Перечислите основные методы нанесения тонких пленок, поясните основные преимущества и недостатки каждого из методов.
Назовите основные тенденции совершенствования ИМС.
Перечислите виды аналоговых ИМС по выполняемым функциям.
Дайте определение понятия "интегральный операционный усилитель". Из каких основных каскадов он состоит?
Изобразите схему дифференциального каскада, поясните принцип действия.
Изобразите схему каскада сдвига уровня, поясните принцип действия.
Изобразите схему простейшего стабилизатора тока и поясните принцип действия.
Поясните принцип построения выходного каскада ОУ и его назначение.
Поясните принцип стабилизации параметров устройств на ОУ с помощью введения цепи отрицательной обратной связи.
Почему ОУ называют многофункциональной аналоговой ИС?
Перечислите простейшие логические функции, напишите их таблицы истинности. Какие логические функции выполняют интегральные логические элементы?
Перечислите и поясните основные параметры интегральных логических элементов.
Поясните увеличение быстродействия в логических элементах и на переключателях тока.
Изобразите схемы ТТЛ и ТТЛШ и поясните принцип действия.
Изобразите схемы ЭСЛ и И2Л и поясните принцип действия.
Изобразите схемы МДПЛ и КМДПЛ и поясните принцип действия.
Сравните основные типы интегральных логических элементов по быстродействию и потреблению.
Дайте определение понятию "большая интегральная схема (БИC)".
В чем заключаются принципиальные преимущества БИС?
Перечислите основные проблемы, возникающие при повышении степени интеграции ИМС.
Перечислите основные виды универсальных БИС.
Дайте определение понятия "микропроцессор", поясните, из каких основных узлов он состоит.
Поясните назначение БИС цифро-аналоговых и аналого-цифровых преобразователей.
Дайте определение понятию "функциональная микроэлектроника".
Какие физические явления используются в функциональной микроэлектронике?
Перечислите типы оптоэлектронных ИМС, поясните устройство и принцип действия.
Дайте определение понятию "акустоэлектроника"; поясните, какие приборы реализуются средствами акустоэлектроники.
Что такое "хемотроника", каковы основные направления ее развития?
Что такое "биоэлектроника", каковы перспективы ее развития?
Контрольное задание
Общие указания по выполнению контрольных заданий
1. Перед выполнением контрольной работы необходимо проработать соответствующий теоретический материал и ознакомиться с методическими указаниями к соответствующей контрольной работы.
2. В случае затруднения, возникшего при решении задач, студент может обратиться на кафедру за устной или письменной консультацией.
3. Письменные ответы на контрольные вопросы должны быть четкими и ясными, по возможности краткими.
4. Контрольные работы должны быть аккуратно оформлены: пронумерованы страницы, указаны номера рисунков и таблиц, оставлены поля, для заметок преподавателя.
Небрежно оформленная работа может быть возвращена без рецензирования.
5. Все графические построения выполняются аккуратно карандашом на миллиметровой бумаге с указанием масштаба и размерностей по осям согласно ГОСТ.
Если графическому построению предшествуют расчет, то расчетные данные сводятся в таблицу.
Все величины, определяемые из графика, должны быть отмечены на графике.
Похожие работы
... полярности источников питания на рисунке 3.4 и направления токов для p-n-p транзистора. В случае n-p-n транзистора полярности напряжения и направления токов изменяются на противоположные. Рисунок 3.4 Физические процессы в БТ. Этот режим работы (НАР) является основным и определяет назначение и название элементов транзистора. Эмиттерный переход осуществляет инжекцию носителей в узкую ...
... принципов и явлений, реализация которых позволяет получить приборы со сложным схемотехническим или системотехническим функциональным назначением. В функциональной микроэлектронике начинают использовать (рис.1): Рис. 1. Основные направления функциональной микроэлектроники. Оптические явления (когерентная и некогорентная оптика, нелинейная оптика, электрооптика, магнитооптика). Их ...
... больше ошибок, чем вносят. Этот вывод очень важен: по существу, он имеет силу теоремы существования полномасштабного квантового компьютера. ГЛАВА 3: Архитектура квантовых компьютеров 3.1 Принципиальная схема квантового компьютера Квантовые методы выполнения вычислительных операций, а также передачи и обработки информации, уже начинают воплощаться в реально функционирующих экспериментальных ...
... КПД остается открытым и требует дальнейших исследований; энергосъем этих лазеров предполагается увеличить до 40 - 50 Дж/л. 1.2.2 Накачка электрическим разрядом При использовании электроразрядного способа накачки эксимерных лазеров необходимо обеспечить предионизацию активной среды. Предионизация используется для предотвращения дугового разряда и обычно достигается излучающими в УФ диапазоне ...
0 комментариев