Функциональная и интегральная микроэлектроника
Лекция 1. ПРЕДМЕТ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ
План
1. Функциональная и интегральная микроэлектроника
2. Понятие динамической неоднородности
3. Ограничения в интегральной микроэлектронике
4. Основные элементы устройств функциональной микроэлектроники
Рекомендованная литература
Щука А.А. Функциональная электроника. Учебник для вузов: М.: МИРЭА, 1998. 260 с.
1. Функциональная микроэлектроника. Магнитоэлектроника и приборы с переносом зарядов: Учебное пособие/ В.А. Письменецкий, Б.Г. Бондарь, В.А. Антонова, В.А. Хорунжий. – К.:УМК ВО, 1988. – 148 с.
. Функциональная микроэлектроника. Акустоэлектроника и оптоэлектроника: Учебное пособие/ В.А. Письменецкий, Б.Г. Бондарь, В.А. Антонова, В.А. Хорунжий. – К.:УМК ВО, 1988. – 148 с.
2. Аваев Н.А. и др. Основы микроэлектроники: Учебное пособие для вузов/ Н.А.Аваев, Ю.Е.Наумов, В.Т. Фролкин. – М.:Радио и связь, 1991. – 288 с.
3. Основы микроэлектронных устройств: Уч. пособие/ Б.Г.Бондарь, А.В. Бородин, Ю.Е.Гордиенко, Н.И.Слипченко; Под ред. проф. Гордиенко Ю.Е. – К.:ІЗИН, 1998. – 216 с.
4. Балякин И.А., Егоров Ю.М., Радзивалов В.А. Приборы с переносом зарядов в радиотехнических устройствах обработки информации. – М.: Радио и связь, 1987. – 176 с.
5. Конспект лекций.
Функциональная и интегральная микроэлектроника
Микроэлектроника представляет собой область электроники, связанную с исследованиями поведения заряженных частиц в твердом теле под воздействием электрических, магнитных и тепловых полей, а также с созданием приборов и устройств в микроэлектронном исполнении с использованием групповой технологии изготовления.
В микроэлектронике предполагается интеграция элементарных электронных приборов (резисторов, конденсаторов, диодов, транзисторов). Поэтому синонимом микроэлектроники является понятие "интегральная электроника". Имеется в виду интеграция элементов микроэлектронных размеров на кристалле микросхемы.
Дальнейшее развитие микроэлектронных приборов связано с уменьшением размеров элементарных приборов до субмикронных размеров и переход в нанометровый масштаб. Таким образом, микроэлектронные приборы превращаются в наноэлектронные.
При этом утрачивается групповая технология их изготовления.
Существует другая возможность реализации аппаратурных функций путем использования кроме процессов в электрических еще и электромеханических, пьезоэлектрических, оптических, тепловых, электрохимических явлений. Использование таких явлений и процессов легло в основу нового перспективного направления - функциональной электроники. Как правило, при создании устройств функциональной электроники одновременно решаются проблемы их микроминиатюризации, схемной и технологической совместимости при совместном применении с традиционными интегральными микросхемами. Поэтому устройства функциональной электроники обычно называют функциональными микросхемами, а в целом направление - функциональной микроэлектроникой.
С другой стороны, при интеграции на одном кристалле не только элементов, и физических явлений и эффектов увеличиваются функциональные возможности приборов и устройств интегральной электроники.
Функциональная микросхема - это микроэлектронное устройство, реализующее определенную аппаратурную функцию преобразования, обработки или накопления информации путем использованием не только процессов, которые описываются законами Ома и Кирхгофа, но и других физических явлений: оптических, акустических, магнитных и др. В функциональной микросхеме невозможно выделить отдельную часть конструкции, которая бы соответствовала конкретному электрорадиоэлементу.
Классическим примером функционального прибора может служить широко используемый в радиоэлектронной аппаратуре кварцевый резонатор. В кварцевом резонаторе для реализации электрической функции применяются прямой и обратный пьезоэффекты. Эквивалентная схема содержит индуктивность, емкость и резистор. Однако в кварцевом резонаторе нельзя найти области, которые соответствуют индуктивности, емкости или резистору, тем не менее, кварцевая пластина выполняет функцию резонатора, то есть замещает несколько реактивных элементов и резисторов. При этом не только сокращается число элементов конструкции, но и достигаются новые качества - высокая добротность и стабильность частоты резонанса, недостижимые при использовании традиционных электрорадиоэлементов.
В функциональной микроэлектроники используются физические носители информационного сигнала - динамические неоднородности различной физической природы. В этом случае достоинства групповой технологии производства приборов сохраняются.