Классификация интегральных микросхем, области применения

Содержание

Назначение

Интегральная микросхема может обладать законченным, сколь угодно сложным, функционалом — вплоть до целого микрокомпьютера (однокристальный микрокомпьютер).

Аналоговые схемы

  • Операционные усилители
  • Генераторы сигналов
  • Фильтры (в том числе на пьезоэффекте)
  • Аналоговые умножители
  • Аналоговые аттенюаторы и регулируемые усилители
  • Стабилизаторы источников питания
  • Микросхемы управления импульсных блоков питания
  • Преобразователи сигналов
  • Схемы синхронизации
  • Различные датчики (температуры и др.)

Цифровые схемы

  • Логические элементы
  • Триггеры
  • Счётчики
  • Регистры
  • Буферные преобразователи
  • Модули памяти
  • Шифраторы
  • Дешифраторы
  • Микроконтроллеры
  • (Микро)процессоры (в том числе ЦПУ в компьютере)
  • Однокристальные микрокомпьютеры
  • ПЛИС — программируемые логические интегральные схемы

Цифровые интегральные микросхемы имеют ряд преимуществ по сравнению с аналоговыми:

  • Уменьшенное энергопотребление связано с применением в цифровой электронике импульсных электрических сигналов. При получении и преобразовании таких сигналов активные элементы электронных устройств (транзисторов) работают в «ключевом» режиме, то есть транзистор либо «открыт» — что соответствует сигналу высокого уровня (1), либо «закрыт» — (0), в первом случае на транзисторе нет падения напряжения, во втором — через него не идёт ток. В обоих случаях энергопотребление близко к 0, в отличие от аналоговых устройств, в которых большую часть времени транзисторы находятся в промежуточном (резистивном) состоянии.
  • Высокая помехоустойчивость цифровых устройств связана с большим отличием сигналов высокого (например 2,5 — 5 В) и низкого (0 — 0,5 В) уровня. Ошибка возможна при таких помехах, когда высокий уровень воспринимается как низкий и наоборот, что мало вероятно. Кроме того, в цифровых устройствах возможно применение специальных кодов, позволяющих исправлять ошибки.
  • Большое отличие сигналов высокого и низкого уровня и достаточно широкий интервал их допустимых изменений делает цифровую технику нечувствительной к неизбежному в интегральной технологии разбросу параметров элементов, избавляет от необходимости подбора и настройки цифровых устройств.

Аналогово-цифровые схемы

  • ЦАП и АЦП
  • ЦВС
  • Трансиверы (например, преобразователь интерфейса RS422)
  • Модуляторы и демодуляторы Радиомодемы
  • Декодеры телетекста, УКВ-радио-текста
  • Трансиверы Fast
  • Dial-Up модемы
  • Приёмники цифрового ТВ
  • Сенсор оптической мыши

Преобразователи напряжения питания и другие устройства на переключаемых конденсаторах
Цифровые аттенюаторы
Схемы ФАПЧ с последовательным интерфейсом
Коммутаторы
Генераторы и восстановители частоты тактовой синхронизации
БМК — базовый матричный кристалл, содержащий как аналоговые, так и цифровые первичные элементы

Модульное выполнение

Термин «модульное выполнение» употребляется в документе ГОСТ Р 52003-2003 — «Уровни разукрупнения радиоэлектронных средств. Термины и определения». В классификации по конструктивной сложности РЭС можно разделить на средства в модульном и немодульном исполнении. Уровни разукрупнения РЭС в немодульном исполнении по конструктивной сложности включают шкаф, блок и ячейку. Уровни разукрупнения радиоэлектронных средств в модульном исполнении по конструктивной сложности включают электронный модуль; унифицированный электронный модуль; стандартный электронный модуль; специализированный стандартный электронный модуль и модули 3, 2, 1-го и нулевого уровня.

Магистрально-модульное исполнение радиоэлектронного средства — конструктивно-технологический метод создания радиоэлектронного средства в модульном исполнении с использованием рациональной структуры соединения и коммутации его составных частей, обеспечивающий взаимозаменяемость радиоэлектронных средств и их составных частей, а также техническую совместимость в соответствии с заданными требованиями к их разработке .

Можно дать и еще одно определение, содержащееся в ГОСТ 25804.1-83 «Аппаратура, приборы, устройства и оборудование систем управления технологическими процессами атомных электростанций. Основные положения» :

Модульное исполнение — конструктивное исполнение систем и элементов управления технологическими процессами атомных электростанций, при котором аппаратура, приборы, устройства и оборудование компонуются в единой несущей конструкции (модуле) и изготавливаются по самостоятельным ТУ.

Типы корпусов импортных микросхем

Корпус – это часть конструкции микросхемы, предназначенная для защиты от внешних воздействий и для соединения с внешними электрическими цепями посредством выводов. Корпуса стандартизованы для упрощения технологического процесса изготовления изделий из разных микросхем. Число стандартных корпусов исчисляется сотнями!

Ниже представлены наиболее распространенные серии корпусов импортных микросхем.Для просмотра чертежей корпусов микросхем кликните ссылку с названием типа корпуса или на соответствующую типу корпуса картинку.

DIP (Dual In-line Package, также DIL) – тип корпуса микросхем, микросборок и некоторых других электронных компонентов для монтажа в отверстия печатной платы. Имеет прямоугольную форму с двумя рядами выводов по длинным сторонам. Может быть выполнен из пластика (PDIP) или керамики (CDIP). Обычно в обозначении также указывается число выводов.SOIC или просто SO (small-outline integrated circuit), а также SOP (Small-Outline Package) корпус микросхем , предназначенный для поверхностного монтажа, занимающий на печатной плате на 30-50% меньше площади чем аналогичный корпус DIP, а также имеющий на 50-70% меньшую толщину. Обычно в обозначении также указывается число выводов.

SIP (Single In-line Package) – плоский корпус для вертикального монтажа в отверстия печатной платы, с одним рядом выводов по длинной стороне. Обычно в обозначении также указывается число выводов.QFP (Quad Flat Package) — плоский корпус с четырьмя рядами контактов. Представляет собой квадратный корпус с расположенными по краям контактами. Существуют также другие варианты: TQFP (Thin QFP) — с малой высотой корпуса, LQFP (Low-profile QFP) и многие другие.

LCC (Leadless Chip Carrier) представляет собой низкопрофильный квадратный керамический корпус с расположенными на его нижней части контактами, предназначенный для поверхностного монтажа.PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier) и СLCC (Ceramic Leaded Chip Carrier) представляют собой квадратный корпус с расположенными по краям контактами, предназначенный для установки в специальную панель (часто называемую «кроваткой»).

TSOP (Thin Small-Outline Package) тонкий малогабаритный корпус, разновидность SOP корпуса микросхем. Часто применяется в области DRAM, особенно для упаковки низковольтных микросхем из-за их малого объёма и большого количества штырьков.SSOP (Shrink small-outline package) (уменьшенный малогабаритный корпус) разновидность SOP корпуса микросхем , предназначенного для поверхностного монтажа. Выводы расположены по двум длинным сторонам корпуса.

ZIP (Zigzag-In-line Package) – плоский корпус для вертикального монтажа в отверстия печатной платы со штырьковыми выводами, расположенными зигзагообразно.

Уровни проектирования

  • Физический — методы реализации одного транзистора (или небольшой группы) в виде легированных зон на кристалле.
  • Электрический — принципиальная электрическая схема (транзисторы, конденсаторы, резисторы и т. п.).
  • Логический — логическая схема (логические инверторы, элементы ИЛИ-НЕ, И-НЕ и т. п.).
  • Схемо- и системотехнический уровень — схемо- и системотехническая схемы (триггеры, компараторы, шифраторы, дешифраторы, АЛУ и т. п.).
  • Топологический — топологические фотошаблоны для производства.
  • Программный уровень (для микроконтроллеров и микропроцессоров) — команды ассемблера для программиста.

В настоящее время большая часть интегральных схем разрабатывается при помощи САПР, которые позволяют автоматизировать и значительно ускорить процесс получения топологических фотошаблонов.

Как создаются интегральные схемы?

Как изготовить чип памяти или процессор компьютера? Процесс производства начинается с химического элемента — кремния, который химически обрабатывается (легируется) для придания различных электрических свойств.

ЧИП ПАМЯТИ


Современное исполнение интегральной схемы (одна из многочисленных форм), установленной на электронной плате устройства. Это далеко не самый продвинутый вариант, а лишь один из многих

Традиционно для нужд электроники используются материалы двух категорий:

  1. Проводники.
  2. Изоляторы.

Но технически всё сложнее, особенно когда дело касается определенных элементов середины таблицы Менделеева (группы 14 и 15), в частности, кремния и германия. Что примечательно — материалы изоляторы способны переходить в разряд проводников, если к этим материалам добавить некоторое количество примесей. Процесс, известный как легирование.

Компоненты форматов PXI/VXI

Модульная платформа PXI (eXtensions for Instrumentation) предназначена для построения многофункциональных контрольно-измерительных систем, систем тестирования оборудования, систем автоматизации, модульных лабораторных приборов и т. д. РЧ-компоненты в форматах PXI и VXI представляют собой функционально законченные модульные решения на базе стандарта открытых модульных систем для самых разнообразных применений.

Использование наиболее распространенного стандарта PXI позволяет решать задачу постоянного увеличения производительности, функциональности и надежности контрольно-измерительной аппаратуры. С помощью данной платформы легко устанавливать, заменять и использовать разные измерительные устройства вместе, в едином компактном исполнении. В настоящее время модули формата PXI насчитывают более 1500 моделей различного назначения, изготавливаемых членами производителей контрольно-измерительного оборудования PXI System Aliance, а также компаниями, не входящими в альянс.

Например, семейство понижающих преобразователей формата PXI, разработанных компанией Phase Matrix, входящей в состав National Instruments, состоит из пяти модулей: локального генератора (PXI-1450B), преселектора/аттенюатора (PXI-1410) и показанных на рис 51 собственно модулей понижающего преобразования РЧ, ПЧ и СВЧ (PXI-1430B, PXI- 1440B и PXI-1420 соответственно).

Рис. 51. Преобразователи частот с понижением PXI-1420 MW (2,75–26,5 ГГц) и PXI-1440B IF (100 кГц — 425 МГц), предлагаемые компанией Phase Matrix

Для установки модулей компании-разработчики предлагают типы шасси с различными техническими характеристиками, начиная недорогими и заканчивая высококачественными вариантами на большое число модулей для решения комплексных задач (рис. 52). Шасси обеспечивает прочную модульную упаковку для создаваемой системы и обычно доступны в конструктивах 4, 6, 8, 14 и 18 слотов для установки модулей размером 3U и 6U.

Рис. 52. Вариант шасси для модулей PXI от компании National Instruments

Шасси обеспечивает электропитание и охлаждение модулей, содержит шину передачи данных, шину синхронизации и шину триггерных сообщений. Шасси отличаются размерами, количеством слотов для установки модулей, пропускной способностью шины передачи данных (133 Мбайт/с для PXI, до 12 Гбайт/с для PXIe), мощностью блока питания и производительностью системы охлаждения. Существуют и шасси с уникальными возможностями, к примеру, резервированием источников питания с возможностью горячей замены или пониженным шумом системы охлаждения.

В рамках схожей архитектуры можно создавать множество приложений: в области медицины, безопасности, промышленных технологий, транспорта и т. п. . И именно модульный формат позволяет из одних и тех же элементов строить множество различных систем. Это открывает принципиально новые возможности, зачастую недоступные при использовании настольных приборов.

Серии микросхем[ | ]

Аналоговые и цифровые микросхемы выпускаются сериями. Серия — это группа микросхем, имеющих единое конструктивно-технологическое исполнение и предназначенные для совместного применения. Микросхемы одной серии, как правило, имеют одинаковые напряжения источников питания, согласованы по входным и выходным сопротивлениям, уровням сигналов.

Корпуса

Корпуса интегральных микросхем, предназначенные для поверхностного монтажа Основная статья: Типы корпусов микросхем

Микросборка с бескорпусной микросхемой, разваренной на печатной плате

Корпус микросхемы — это конструкция, предназначенная для защиты кристалла микросхемы от внешних воздействий, а также для удобства монтажа микросхемы в электронную схему. Содержит собственно корпус из диэлектрического материала (пластмасса, реже керамика), набор проводников для электрического соединения кристалла с внешними цепями посредством выводов, маркировку.

Существует множество вариантов корпусов микросхем, различающихся по количеству выводов микросхемы, методу монтажа, условиям эксплуатации. Для упрощения технологии монтажа производители микросхем стараются унифицировать корпуса, разрабатывая международные стандарты.

Иногда микросхемы выпускают в бескорпусном исполнении — то есть кристалл без защиты. Бескорпусные микросхемы обычно предназначены для монтажа в гибридную микросборку. Для массовых дешевых изделий возможен непосредственный монтаж на печатную плату.

Специфические названия

Фирма Intel

первой изготовила микросхему, которая выполняла функции микропроцессора (англ. microproccessor) —Intel 4004. На базе усовершенствованных микропроцессоров 8088 и 8086 фирмаIBM выпустила свои известные персональные компьютеры.

Микропроцессор формирует ядро вычислительной машины, дополнительные функции, типа связи с периферией выполнялись с помощью специально разработанных наборов микросхем (чипсет). Для первых ЭВМ число микросхем в наборах исчислялось десятками и сотнями, в современных системах это набор из одной-двух-трёх микросхем. В последнее время наблюдаются тенденции постепенного переноса функций чипсета (контроллер памяти, контроллер шины PCI Express

) в процессор.

Микропроцессоры со встроенными ОЗУ и ПЗУ, контроллерами памяти и ввода-вывода, а также другими дополнительными функциями называют микроконтроллерами.

Чем являются логические интегральные схемы (ИС)


По сути, это микроэлектронное устройство, которое базируется на кристалле произвольной сложности, что изготовлено на полупроводниковой плёнке или пластине. Оно помещается в неразборный корпус (хотя может обойтись и без него, но только когда он является частью микросборки). Первая интегральная схема была запатентована в 1968 году. Это стало своеобразным прорывом в промышленности, хотя предоставленное устройство и не очень сильно соответствовало современным представлениям по своим параметрам. Интегральные схемы в массе своей изготавливаются для поверхностного монтажа. Часто под ИС понимают один только кристалл или плёнку. Наибольшее распространение получила интегральная схема на пластине кремния. Так вышло, что его применение в промышленности имеет ряд преимуществ, например, эффективность передачи сигналов.

Система на чипе SoC (System-on-Chip)

В системе на кристалле SoC (System-on-a-Chip) все необходимые компоненты системы объединяют в один чип или интегральную схему. Обычно система SoC может основываться либо на микроконтроллере, включая процессор CPU, оперативную память RAM, постоянную память ROM и другие периферийные устройства либо только на микропроцессоре CPU.

Во многих случаях радиочастотные схемы просто добавляются к большим цифровым SoC в одночиповом решении . Другой подход заключается в интеграции РЧ-схем с использованием методов система в корпусе (SiP) — это приводит к тем же проблемам тестирования и проверки, что и в решениях SoC. Наиболее комплексный системный подход позволяет использовать корпус с несколькими чипами (multi-die package), который может включать цифровую SoC вместе с беспроводным, сенсорным и исполнительным чипами при необходимости.

В настоящее время, несмотря на то что многие РЧ-блоки реализованы в виде единой микросхемы или «системы на кристалле» (SoC), в тракте передачи им все же требуется внешний усилитель мощности УМ (PA) для достижения желаемой мощности передачи. Усилитель и неправильная фильтрация или ее отсутствие являются очень распространенными причинами того, что радиочастотные конструкции не соответствуют требованиям нормативных документов по ЭМС.

1.3. Базовые элементы биполярных БИС и СИС

Положение БИС и СИС в общей классификации изделий электронной техники. Структура базовых элементов биполярных БИС и СИС. Структура базовых элементов униполярных БИС и СИС. Базовые элементы с инжекционным питанием. Интегрированные приборы с зарядовой связью. Особенности применения биполярных БИС и СИС.

По структуре базового элемента различают биполярные и униполярные ИС. В основе биполярных ИС лежат n-р-п и р-n-р транзисторы (рисунок 1.7).

Одним из перспективных направлений развития цифровых БИС являются схемы с инжекционным питанием. В этих схемах энергия, необходимая для преобразования или хранения информации, вводится инжекцией неравновесных носителей в базу через специальный инжекторный переход, смещаемый в прямом направлении. Простейшая конструкция транзистора с инжекционным питанием показана на рисунке 1.8. В отличие от обычного п-р-п транзистора данная структура содержит еще один электрод-инжектор (Р1-облость). Второе отличие заключается в изменении функций электронных областей N1 и N2: N1-эмиттер, N2-коллектор.

В этой структуре образуется практически два транзистора:

         1. Транзистор р-n-р-типа образован инжекторной областью Р1, играющей роль эмиттера, частью эмиттерной N1-области, служащей базой, и базовой Р2-областью, выполняющей функции коллектора.

          2. Транзистор n-р-n вертикального типа образован частью эмиттерной N1-области, примыкающей к ней, частью базовой Р2-области и коллекторной N2-областью.

Если на инжекторный переход подано напряжение от внешнего источника питания Е, смещающее его в прямом направлении, то инжектированные в эмиттер (N1-область) дырки диффундируют к эмиттерному переходу, захватываются полем перехода и комплексируют часть объемного заряда перехода N2-Р2 со стороны базы. Вследствие этого эмиттерный переход сужается, потенциальный барьер снижается, т.е. переход смещается в прямом направлении. В результате начинается инжекция электронов из Э в Б и их дрейф к К, где они комплексируют часть объемного заряда коллекторного перехода, снижая тем самым его потенциальный барьер. К-переход смещается в прямом направлении, а транзистор переходит в режим насыщения, т.е. имеет малое R. Если соединить базу с эмиттером переключателем S, то напряжение между Б и Э будет равно «0», через транзистор потечет ток близкий к току инжекции и транзистор перейдет в активный режим, близкий к режиму отсечки. Сопротивление его при этом велико. Транзистор работает в режиме ключа.

Инжекционные схемы подразделяются по количеству используемых при их создании процессов (начинающихся на букву «И») на следующие :

ИЛ — интегральная логика; И2Л — интегральная инжекционная логика; И3Л — интегральная логика с изопланарной изоляцией; И4Л — интегральная ионно-имплантированная логика (без изоляции) И5Л — интегральная ионно-имплантированная логика с изопланарной изоляцией.

В полупроводниковых ИС, кроме биполярных и МОП-транзисторов, базовыми элементами являются приборы с зарядовой связью (ПЗС). Технология создания ПЗС аналогична технологии МОП-структур (рисунок 1.9). На поверхности полупроводниковой подложки находятся близко расположенные металлические затворы (З1, З2, З3, З4 и т.д.). Для инжекции зарядов на входе структуры выполняется диффузионный диод. Если по всем затворам приложить пороговое отрицательное смещение U1, то у поверхности полупроводника n-типа образуется равномерный обедненный электронами слой. Увеличение смещения до U2 > U1 на затворе З1 приведет к появлению в приповерхностной под ним зоне потенциальной ямы, в которую при наличии напряжения на входном диоде будут инжектироваться дырки. Если после окончания процесса инжекции к затвору З2 приложить U3 > U2, то под ним возникает более глубокая потенциальная яма. При этом под затворами З1 и З2 возникает продольное поле, под действием которого в приповерхностном слое полупроводника произойдет дрейф носителей заряда от З1 к З2. Аналогично происходит перемещение зарядов к следующим электродам.

Рисунок 1.7 – Базовые элементы биполярных ИС

Рисунок 1.8 – Транзистор с инжекционным питанием

Рисунок 1.9 – Структура прибора с зарядовой связью

Микросхемы класса In line Package

Микросхемы класса In line Package предназначены для сквозного монтажа в отверстиях в печатной плате.

Можно запаять эти микросхемы, как микросхемы для поверхностного монтажа, загнув выводы под углом в 90 градусов, или полностью их выпрямив.

DIP-корпус

DIP-корпус(англ. Dual In-Line Package)  — корпус с двумя рядами выводов по длинным сторонам микросхемы. В зависимости от количества выводов микросхемы, после слова «DIP» ставится количество ее выводов. Например, микросхема, а точнее, микроконтроллер atmega8 имеет 28 выводов. Следовательно, ее корпус будет называться DIP28.

Корпус DIP28

Корпус DIP16

Корпус DIP может быть выполнен из пластика (что в большинстве случаев) и называется он PDIP, а также из керамики — CDIP. На ощупь корпус CDIP твердый как камень, так как он сделан из керамики.

CDIP-корпус

Имеются также модификации DIP корпуса: HDIP, SDIP.

HDIP (Heat-dissipating DIP) — теплорассеивающий DIP. Такие микросхемы пропускают через себя большой ток, поэтому сильно нагреваются. Чтобы отвести излишки тепла, на такой микросхеме должен быть радиатор.

HDIP-корпус
(посередине два крылышка-радиатора)

SDIP (Small DIP) — маленький DIP. Микросхема в корпусе DIP, но c маленьким расстоянием между ножками микросхемы.

SDIP-корпус

SIP корпус

SIP корпус (Single In line Package) — плоский корпус с выводами с одной стороны. Очень удобен при монтаже и занимает мало места. Количество выводов также пишется после названия корпуса.

Корпус SIP8

У SIP тоже есть модификации — это HSIP (Heat-dissipating SIP). То есть тот же самый корпус, но уже с радиатором

HSIP-корпус

ZIP-корпус

ZIP (Zigzag In line Package) — плоский корпус с выводами, расположенными зигзагообразно.

Корпус ZIP6 (цифра — количество выводов:

Корпу HZIP с радиатором

Многочиповые РЧ-компоненты

На пассивную многослойную ИС могут устанавливаться элементы, изготовленные с применением других технологий: полупроводниковые приборы, монолитно-интегральные схемы управления сигналом, микроэлектромеханические системы (МЭМС), перестраиваемые компоненты на основе сегнетоэлектрических материалов и т. д. Это позволяет создавать многофункциональные модули, выполненные на единой подложке, для обобщенной характеристики которых зачастую используется термин «многочиповые модули» — MCM (Multi-Chip Module). Компоновка на единой подложке (System-on-Chip, SoC) или в едином корпусе (System-in-Package, SiP) является самым быстроразвивающимся и перспективным направлением современной микроэлектроники .

Разработчиками было предложено и исследовано множество методов для объединения нескольких чипов в одном корпусе. Введение в корпус РЧ-компонентов имеет свои особенности. Во многих случаях радиочастотные схемы добавляются к большим системам на чипе SoC в одночиповом исполнении.

Существует несколько основных категорий систем в корпусе (рис. 41), представляющие собой варианты двух- (2D) и трехмерного (3D) корпусирования полупроводниковых компонентов с помощью методов создания межсоединений проволочной разваркой выводов и монтажа перевернутых кристаллов (flip chip) . Эти основные категории многочиповых компонентов — система на чипе SoC, MCM, система в корпусе SiP, система на чипе SoC — более подробно рассмотрены далее.

Рис. 41. Сравнение многочиповых компонентов SOC, MCM, SIP и SOP

Классификация[ | ]

Степень интеграции

В зависимости от степени интеграции применяются следующие названия интегральных схем:

  • малая интегральная схема (МИС) — до 100 элементов в кристалле
  • средняя интегральная схема (СИС) — до 1000 элементов в кристалле
  • большая интегральная схема (БИС) — до 10 тыс. элементов в кристалле
  • сверхбольшая интегральная схема (СБИС) — более 10 тыс. элементов в кристалле

Ранее использовались также теперь уже устаревшие названия: ультрабольшая интегральная схема (УБИС) — от 1-10 млн до 1 млрд элементов в кристалле и, иногда, гигабольшая интегральная схема (ГБИС) — более 1 млрд элементов в кристалле. В настоящее время, в 2010-х, названия «УБИС» и «ГБИС» практически не используются, и все микросхемы с числом элементов более 10 тыс. относят к классу СБИС.

Технология изготовления

Гибридная микросборка STK403-090, извлечённая из корпуса

Полупроводниковая микросхема — все элементы и межэлементные соединения выполнены на одном полупроводниковом кристалле (например, кремния, германия, арсенида галлия).

Подробнее см. Планарная технология

  • Плёночная интегральная микросхема — все элементы и межэлементные соединения выполнены в виде плёнок: толстоплёночная интегральная схема;
  • тонкоплёночная интегральная схема.

Гибридная микросхема (часто называемая микросборкой ), содержит несколько бескорпусных диодов, бескорпусных транзисторов и (или) других электронных активных компонентов. Также микросборка может включать в себя бескорпусные интегральные микросхемы. Пассивные компоненты микросборки (резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности) обычно изготавливаются методами тонкоплёночной или толстоплёночной технологий на общей, обычно керамической подложке гибридной микросхемы. Вся подложка с компонентами помещается в единый герметизированный корпус.
Смешанная микросхема — кроме полупроводникового кристалла, содержит тонкоплёночные (толстоплёночные) пассивные элементы, размещённые на поверхности кристалла.

Вид обрабатываемого сигнала

  • Аналоговые.
  • Цифровые.
  • Аналого-цифровые.

Аналоговые микросхемы — входные и выходные сигналы изменяются по закону непрерывной функции в диапазоне от положительного до отрицательного напряжения питания.

Цифровые микросхемы — входные и выходные сигналы могут иметь два значения: логический ноль или логическая единица, каждому из которых соответствует определённый диапазон напряжения. Например, для микросхем типа ТТЛ при напряжении питания +5 В диапазон напряжения 0…0,4 В соответствует логическому нулю, а диапазон от 2,4 до 5 В — логической единице; для микросхем ЭСЛ-логики при напряжении питания −5,2 В диапазон от −0,8 до −1,03 В — логической единице, а от −1,6 до −1,75 В — логическому нулю.

Аналого-цифровые микросхемы совмещают в себе формы цифровой и аналоговой обработки сигналов, например, усилитель сигнала и аналого-цифровой преобразователь.

Монолитная интеграция

Планарная технология основана на окислении кремниевых подложек, которое представ­ляет собой относительно простой процесс. Скорость, с которой легирующие присадки проникают в кремний, значительно выше скорости их проникновения в оксид. Поэтому легирование имеет место только в тех местах, где в слое оксида имеются соответствующие окна. Точная геометрическая конфигурация, наносимого на подложку слоя оксида опреде­ляется конкретными конструктивными требо­ваниями к той или иной интегральной схеме. Все технологические процессы (окисление, травление, легирование и осаждение) выпол­няются последовательно в приповерхност­ном слое подложки (планарная технология).

Планарная технология позволяет произво­дить все компоненты схемы (резисторы, кон­денсаторы, диоды, транзисторы, тиристоры) и соединительные проводники, получать отдельные кремниевые кристаллы в едином производственном процессе. Новые полупро­водниковые устройства были объединены для производства монолитных интегральных схем (1C: интегральная схема).

Эта интеграция обычно охватывает ту или иную подсистему электронной схемы и во все большей степени включает всю систему: «си­стема на чипе».

В связи с постоянно возрастающей плотно­стью компонентов (плотностью интеграции), в конструкции все в большей степени исполь­зуется третье измерение, т.е. вертикальная плоскость. Это позволяет (особенно в обла­сти силовых электронных устройств) снизить сопротивление, уменьшить потери и достичь более высоких плотностей тока.

Радар на чипе RoC

В силу большого разнообразия типов современных РЛС (радаров), применяемых в них технологий и массового тиражирования ИС для них, весьма привлекательным является размещение в многочиповым компоненте весь РЧ-блок, аналоговый интерфейс, бейсбенд-тракт, цифровой интерфейс и последетекторную обработку сигналов радара. Это позволяет наилучшим образом использовать площадь чипа для улучшения его характеристик, обеспечивает оптимальное разделение между аналоговыми и цифровыми функциями компонента и обеспечивает интерфейсы с высокой пропускной способностью между различными сегментами трактов, будь то аналоговая, цифровая или программируемая части чипа.

Такое решение, получившее название «радар на чипе» (Radar on Chip, RoC), предлагает, например, компания Uhnder (Austin, Texas), создавшая первый в мире автомобильный цифровой радар на чипе (RoC) . Компания работает для автомобильной промышленности, поставляя радиолокационные чипы нового поколения, способные достигать беспрецедентных уровней производительности в новом автомобильном радиолокационном диапазоне 76–81 ГГц. Датчики, основанные на технологии цифровой модуляции DCM (digitally coded modulation), легко превосходят текущие требования к усовершенствованным системам помощи водителю ADAS (Advanced Driver Assistance Systems) для первых трех уровней автономности, которые планируются сегодня для серийных автомобилей и будут масштабироваться до гораздо более жестких требований, поскольку индустрия переходит к полной автономии.

Похожие записи:

Способы обнаружения утечки тока в электросети Что такое диммируемые лампы? принцип работы и отличия от обычных лампочек Как проверяют светодиод с помощью мультиметра Простые способы установки подрозетников Обозначение дифавтомата на схеме Как делается автоматика для откатных ворот своими руками