Интегральная микросхема — современный функциональный узел радиоэлектронной аппаратуры

Материал из РадиоВики - энциклопедии радио и электроники
Перейти к: навигация, поиск
Выкупить рекламный блок

Полевые и биполярные транзисторы, полупроводниковые диоды и резисторы, конденсаторы и прочие электронные приборы и радиодетали часто называют элементами радиоэлектронной аппара­туры (РЭА), или электрорадиоэлементами, так как они составляют основу функциональных структур, реализующих обусловленные на­значением аппаратуры алгоритмы формирования, преобразования хранения, обработки и воспроизведения сигналов.

Предприятия электронной промышленности выпускают типовые электрорадиоэлементы в широком ассортименте в качестве комплек­тующих изделий. Изготовление же аппаратуры заключается факти­чески в сборке ее из готовых электрорадиоэлементов с применением межсоединений и конструктивных элементов, обеспечивающих не­обходимое пространственное расположение частей аппаратуры, со­единение их в единую функциональную структуру, защиту от воз­действий окружающей среды и поддержание теплового режима. Отдельные группы электрорадиоэлементов, совместно выполняющие единую функцию, могут из технологических или эксплуатационных соображений объединяться при этом в конструктивно завершенные сборочные единицы, называемые функциональными узлами (рис. 1.1). Узлы в свою очередь могут объединяться в субблоки, субблоки — в блоки (см. гл. 8) и т. д.

Рис. 1.1. Функциональный узел
Рис. 1.2. Интегральная микро­схема

В последние 20 лет получила широкое распространение иная технология изготовления функциональных узлов, при которой про­цессы изготовления входящих в узел электрорадиоэлементов и про­цессы объединения их в функциональную конструктивно завершен­ную структуру совмещаются. Эта технология получила название интегральной (от латинского integre — целый, неразрывно связан­ный). Функциональные узлы РЭА, изготовляемые методом инте­гральной технологии, были названы интегральными микросхемами (ИС) (рис. 1.2). Приставка «микро» подчеркивает характерную осо­бенность интегральной технологии — высокий уровень миниатюри­зации, достигаемый в ее изделиях.

Проблема миниатюризации традиционна для радиоэлектроники, но значение ее непрерывно растет по мере расширения областей применения РЭА, усложнения радиооборудования и повышения ответственности выполняемых им функций. Для функциональных узлов аппаратуры удобным показателем уровня миниатюризации является плотность упаковки, характеризуемая отношением числа элементов, содержащихся в узле, к объему, занимаемому узлом.

Опыт показал, что при сборке маломощных функциональных узлов из готовых электрорадиоэлементов не удается поднять плот­ность упаковки выше 2 эл/см3 даже при использовании самых ми­ниатюрных полупроводниковых приборов и пассивных элементов. Интегральная же технология позволяет получить в тысячи раз большую плотность упаковки при невысокой стоимости и большой надежности. Эта замечательная черта интегральной технологии, открывшая широкие возможности миниатюризации радиоэлектрон­ных изделий, и явилась причиной широкого и быстрого внедрения ИС в РЭА, где они в настоящее время стали основным типом функционального узла.

Переход от традиционных методов сборки функциональных узлов аппаратуры из готовых типовых электрорадиоэлементов к принципиально новой технологии, совмещающей процессы изго­товления элементов и процессы объединения их в конструктивно завершенную функциональную структуру, стал возможным лишь благодаря полупроводниковой технологии, освоившей значительное количество новых весьма эффективных приемов и процессов. Ре­зультаты этого перехода оказались столь существенными, что зна­меновали подъем всей электроники на качественно новый уровень. Появление ИС — это фактически создание новой, более совершенной элементной базы РЭА. Интегральная технология изменила представ­ление об оптимальных функциональных структурах радиоэлектрон­ных устройств и их функциональном базисе. Она вызвала к жизни новые принципы и способы конструирования аппаратуры, оказывает глубокое влияние на все этапы изготовления радиоэлектронных устройств и на способы их эксплуатации, невиданно расширяет сфе­ру их применения. Произошло формирование специальной отрасли электроники, разрабатывающей проблемы конструирования и про­изводства электронных изделий на базе интегральной технологии. Эта отрасль получила название микроэлектроники.