1.2.3. Простые и сложные микросхемы

В настоящее время стандартизированы количественные и качественные меры определения сложности микросхем. Количественный фактор соответствует порядку числа элементов на кристалле микросхемы или в ее корпусе.

В ГОСТ 17021-88 термин степень интеграции интегральной микросхемы определен как показатель степени сложности микросхемы, характеризуемый числом содержащихся в ней элементов и компонентов, причем степень интеграции микросхемы K = lgN, где К-коэффициент, показывающий степень интеграции, значение которого округляется до ближайщего большего целого числа; N - число элементов, в том числе содержащихся в составе компонентов, входящих в интегральную микросхему. В соответствии с этой формулой микросхема первой степени интеграции содержит до 10 элементов и компонентов, микросхема второй степени интеграции - от II до 100 элементов и компонентов. Соответственно микросхема, имеющая в своем составе от 101 до 1000 элементов и кочпоиептов, называется микросхемой третьей степени интеграции. Аналогично микросхемы, имеющие число элементов и компонентов от 100! до 10 000, - микросхемы четвертой степени интеграции, а от 10 001 до 100 000 и от 100 001 до 1000 000 - микросхемы пятой и шестой степеней интеграции и т. д.

Количественную меру сложности цифровых микросхем определяют иногда числом логических элементов (ЛЭ), или вентилей, из которых состоит интегральная микросхема. Под логическим элементом в этом случае понимают устройства, выполняющие операции булевой (.югичег-кой) алгебры в двоичной системе.

Логический элемент в зависимости от назначения, типа логики, технологии изготовления микросхемы может состоять из различного числа элементов (как правило, от 5 до 15). При качественной оценке понятий сложности микросхем (малая, средняя, большая, сверхбольшая) определения зависят от числа элементов и компонентов, технологии изготовления и функционального назначения микросхем. Взаимное соответствие качественной оценки и числа элементов микросхем представлено в табл. 1.1. Нетрудно отметить, что аналоговые БИС насыщены элементами во много раз меньше, чем цифровые (особенно униполярные).

Микросхема, имеющая время задержки распространения сигнала 2,5 нс/лэ или нижнюю границу рабочего диапазона тактовых частот не менее 300 МГц, называется сверхскоростной интегральной микросхемой (ССИС). При построении РЭА и при выборе ее элементной базы большое значение имеет плотность упаковки. Плотностью упаковки интегральной микросхемы называется отношение числа компонентов и элементов микросхемы, в том числе содержащихся в составе компонентов, к объему микросхемы без учета объема выводов.

1.2.4. Микросборки и микроблоки

Ряд терминов, связанных с применением микросхем, не включен в ГОСТ 17021-88. Однако они определены с целью однозначного их толкования.

Термин микросборка имел в литературе ряд синонимов. По ГОСТ

Таблица 1.1

I702I-75 микросборка - это микроэлектронное изделие, выполняющее определенную функцию и состоящее из элементов, компонентов и микросхем (корпусных и бескорпусных), а также других электрорадиоэлементов, находящихся в различных сочетаниях. Это изделие разрабатывается и изготовляется конструкторами РЭА с целью ее миниатюризации. Государственный стандарт не определяет микросборку как корпусное или бескорпусное изделие, т. е. микросборка может иметь или не иметь собственный корпус.

Микроблок - это микроэлектронное изделие, которое кроме микросборок может содержать интегральные микросхемы и компоненты

Уровень миниатюризации является количественной мерой совокупности технических решений, направленных на эффективное использование объема, массы и потребляемой аппаратурой энергии при обеспечении характеристик, определяющих пригодность ее применения заданному назначению Критериями уровня миниатюризации РЭА являются: соответствие современному техническому уровню микроэлектронных изделий; соответствие применяемых в РЭА изделий современному уровню миниатюризации; эффективность комплексной миниатюризации аппаратуры; техническая совместимость других изделий электронной техники и электротехники с интегральными микросхемами,

1.3. Классификация микросхем

В зависимости от технологии изготовления интегральные микросхемы могут быть полупроводниковыми, пленочными или гибридными. В ГОСТ 17021-88 даются следующие определения этим трем разновидностям микросхем.

Полупроводниковая микросхема - микросхема, все элементы и межэлементные соединения которой выполнены в объеме и на поверхности полупроводника.

Пленочная микросхема - микросхема, все элементы и межэлементные соединения которой выполнены только в виде пленок проводящих и диэлектрических материалов. Вариантами пленочных являются тонкопленочные и толстоплепочные микросхемы.

Различие между тонкопленочными и толстопленочными микросхемами может быть количественным и качественным. К тонкопле-иочным условно относят микросхемы с толщиной пленок менее I мкм, а к толстопленочным - микросхемы с толщиной пленок свыше I мкм. Качественные различия определяются технологией изготовления пленок Элементы тонкопленочной микросхемы наносятся на подложку, как правило, с помощью катодного распыления и термовакуумного осаждения, а элементы толстопленочнон микросхемы изготавливаются преимущественно методом шелкографии с последующим вжига-нием.

Гибридная микросхема - микросхема, содержащая кроме элементов простые и сложные компоненты (например, кристаллы микросхемы полупроводниковых микросхем). Одним из видов гибридной микросхемы является многокристальная микросхема.

В зависьмости от функционального назначения интегральные микросхемы делятся на аналоговые и цифровые. Аналоговые микросхемы предназначены для преобразования и обработки сигналов, изменяющихся по закону непрерывной функции. Частным случаем этих микросхем является микросхема с линейной характеристикой, или линейная микросхема. С помощью цифровых микросхем преобразуются и обрабатываются сигналы, изменяющиеся по закону дискретной функции. Частным случаем цифровых микросхем является логическая микросхема, выполняющая операции с двоичным кодом, которые описываются логической алгеброй

Одновременно с поняием БИС в ГОСТ 17021-88 присутствуют два термина: БИС и базовый комплект БИС. Это обстоятельство вызвано необходимостью совместной комплексной разработки и применения БИС, представляющих собой узлы и блоки РЭА. Большие интегральные схемы, составляющие комплект, хотя и выполняют различные функции, но совместимы по конструктивному исполнению и электрическим параметрам. Они позволяют использовать при построении микроэлектронной аппаратуры общие архитектурные приемы. Минимальный состав комплекта БИС, необходимый для решения определенного круга аппаратурных задач, называется базовым.

Как отклик на появление микропроцессорной техники в I98I г. в ГОСТ 17021-88 были введены четыре термина. Микропроцессор определен как программно-управляемое устройство, осуществляющее процесс обработки цифровой информации и управления им. Это устройство изготовлено на основе одной или нескольких БИС.

Микропроцессорной названа микросхема, выполняющая функцию МП или его части. Совокупность этих и других микросхем, совмести-