Интегральные микросхемы. Определение. Классификация. Маркировка.

нтегральная микросхема (ИС) представляет собой функциональный миниатюрный микроэлектронный блочок, в котором содержатся транзисторы, диоды, резисторы, конденсаторы и другие радиоэлементы, которые выполнены методом молекулярной электроники. Находящиеся в небольшом объеме радиоэлементы образуют микросхему определенного назначения. По конструктивно-технологическому выполнению микросхемы делятся на несколько основных групп: гибридные, полупроводниковые (монолитные) и пленочные. Гибридные микросхемы выполняются на диэлектрической подложке с использованием монтажа дискретных радиокомпонентов пайкой или сваркой на контактных площадках. В полупроводниковых ИС все элементы схемы формируются в кристалле полупроводника. В пленочных ИС радиоэлементы выполнены в виде пленок, нанесенных на поверхность диэлектрика. Все эти микросхемы делятся на схемы с малой (до 10 элементов), средней (10... 100 элементов) и большой (свыше 100 элементов) степенью интеграции. Промышленность выпускает большое количество самых разнообразных ИС, которые в зависимости от функционального назначения делят на аналоговые и цифровые (логические). Аналоговые микросхемы применяют для генерации, усиления и преобразования сигналов. Цифровые ИС служат для обработки дискретного сигнала, выраженного в двоичном или цифровом коде, поэтому их чаще называют логическими микросхемами. Эти микросхемы применяют в вычислительной технике, автоматике и в других областях промышленности.

Интегральные микросхемы характеризуются следующими основными параметрами:

Напряжением питания Un.

Мощностью потребления энергии элементом от источника питания Рп (в заданном режиме).

Помехоустойчивостью ип0м, наибольшее напряжение помехи на входе ИС, которое не вызывает .нарушения правильности работы элемента.

Микросхемы сохраняют свои параметры только в том случае, если выполнены технические условия норм их эксплуатации. Нормы эксплуатации ИС обычно содержатся в справочниках или прилагаемом к ним паспорте.

По конструктивному выполнению ИС подразделяют на имеющие корпус и бескорпусные. Существует 5 основных типов корпусов:

первый тип..............прямоугольный с выводами, перпендикулярными плоскости основания;

второй тип...............прямоугольный с выводами, перпендикулярными плоскости основания, выходящими за пределы проекции корпуса;

третий тип...............круглый;

четвертый тип.........прямоугольный с выводами, расположенными параллельно плоскости основания и выходящими за пределы его тела в этой плоскости;

пятый тип................прямоугольный «безвыводной корпус».

Классификация

Степень интеграции

В СССР были предложены следующие названия микросхем в зависимости от степени интеграции, разная для цифровых и аналоговых микросхем (указано количество элементов для цифровых схем):

-малая интегральная схема (МИС) — до 100 элементов в кристалле,

-средняя интегральная схема (СИС) — до 1000 элементов в кристалле,

-большая интегральная схема (БИС) — до 10000 элементов в кристалле,

-сверхбольшая интегральная схема (СБИС) — до 1 миллиона элементов в кристалле,

-ультрабольшая интегральная схема (УБИС) — до 1 миллиарда элементов в кристалле,

-гигабольшая интегральная схема (ГБИС) — более 1 миллиарда элементов в кристалле.

В настоящее время название УБИС и ГБИС практически не используется (например, последние версии процессоров Itanium, 9300 Tukwila, содержат два миллиарда транзисторов), и все схемы с числом элементов, превышающим 10 000, относят к классу СБИС, считая УБИС его подклассом.

Маркировка

Система маркировки ИС определяет их технологическую разновидность, функциональное назначение и принадлежность к определенной серии. Условное обозначение ИС, в основном, состоит из пяти элементов:

1 элемент...............буква, указывает на область применения микросхемы в бытовой или промышленной аппаратуре;

2 элемент.............. цифра, показывающая вид конструктивно-технологического исполнения (1, 5, 6, 7 — полупроводниковые, 2, 4, 8 — гибридные, 3 — прочие);

3 элемент...............порядковый номер разработки серии (2 или 3 цифры);

4 элемент...............функциональное назначение (две буквы, табл. 2.6);

5 элемент...............порядковый номер разработки по функциональному признаку (цифра).

В конце условного обозначения может стоять буква, которая характеризует особенности микросхемы. Первый элемент, буква, перед обозначением микросхемы может отсутствовать.. Если первый элемент буква К, то это говорит о том, что микросхема предназначена для аппаратуры широкого применения. Пример расшифровки обозначения микросхемы К118УН2А дан на рис. 2.6.

Таблица 2.6

Старые и новые буквенные обозначения интегральных усилителей и вторичных источников питания_

Функции, выполняемые микросхемами	Буквенные обозначения
до 1974 г.	после 1974 г.
Усилители:
высокой частоты	-	УВ
промежуточной частоты	-	УР
низкой частоты	-	УН
импульсные	УИ	УИ
постоянного тока	УТ	УТ
повторители	УЭ	УЕ
видеосигналов	УБ	-
синусоидальных сигналов	УС	-
операционные и дифференциальные	-	УД
прочие	-	УП
Микросхемы для вторичных источников питания:		.
выпрямители	-	ЕВ
преобразова тел и	-	ЕМ
стабилизаторы напряжения	ЕН	ЕН
стабилизаторы тока	ЕТ	ЕТ
прочие	-	ЕП