Классификация интегральных микросхем (ИМС) и их элементов

1.

Классификация интегральных микросхем (ИМС) и их элементов
Интегральные микросхемы (ИМС) различаются по отдельным признакам,
которые позволяют определить особенности конструкции и технологию
построения, физические принципы работы, свойства и особенности
эксплуатации интегральных микросхем. Рассмотрим основные признаки, по
которым классифицируются интегральные микросхемы.
По технологии изготовления:
Пленочные — все элементы и межэлементные соединения представляют
собой пленки, нанесенные на диэлектрическую подложку. Пленочная
технология делится на два направления, связанных соответственно с
использованием тонких или толстых пленок (соответственно ИМС
называются тонкопленочными или толстопленочными). Тонкопленочные, с
толщиной пленки от 1—3 мкм, создаются методом термовакуумного
распыления специальных проводящих и резистивных паст.
Толстопленочные, толщиной от 3—5 мкм, создаются методом вжигания
специальных проводящих и резистивных паст.
Монолитные — (в отечественной литературе употребляется термин
«полупроводниковые ИС») — все элементы выполнены в тонком (5—10
мкм) приповерхностном слое полированной полупроводниковой пластины
(кристалле) и на ее поверхности в результате легирования, травления,
оксидирования и др. с использованием метода литографии.
По конструктивно-технологическим признакам:
Пленочные — все элементы и соединения выполнены по пленочной
технологии в виде проводящих, полупроводниковых и диэлектрических
пленок. В пленочных ИМС очень сложно реализовать активные элементы.
Их присоединяют к пленочным ИС навесным монтажом. Такие схемы
называются гибридными.
Гибридные — пассивные элементы выполнены по пленочной технологии, а
активные компоненты являются навесными. В качестве компонентов
используются малогабаритные бескорпусные дискретные элементы или
монолитные бескорпусные ИС, соединенные между собой пассивными
элементами на подложке с помощью жестких проводников.
Полупроводниковые — пассивные и активные элементы и межэлементные
соединения, выполненные на основе одного кристалла полупроводникового
материала кремния, на так называемой активной подложке (монолитная
технология).

2.

Совмещенные — активные элементы изготовлены по монолитной
технологии, а пассивные элементы и межэлементные соединения — по
пленочной. Основой схем является кристалл, на котором для пленочных
структур создается изолирующий аморфный слой Si02 (подложка).
По функциональному назначению:
Аналоговые (ЛИС) — микросхемы, предназначенные для преобразования и
обработки сигналов, изменяющихся по закону непрерывной функции.
Частным случаем АИС является интегральная микросхема с линейной
характеристикой (линейная ИМС). Номенклатура АИС включает в себя
электронные устройства, выполняющие различные функции, операционные
усилители (ОУ), усилители низких и высоких частот, промежуточные
усилители, компараторы, стабилизаторы напряжений, ограничители,
фильтры частот и др.
Цифровые (ЦМС) — микросхемы, предназначенные для преобразования и
обработки сигналов, изменяющихся по закону дискретной (прерывистой)
функции (например, выраженной в двоично-цифровом коде). Частным
случаем ЦИС является логическая микросхема, выполняющая одну или
несколько логических функций. Простейшие логические ИС, реализующие
элементарные функции «И», «ИЛИ», «НЕ» и др., называются логическими
элементами. На основе ЦИС строятся как простые элементы, входящие в
состав устройств вычислительной техники (запоминающие устройства,
сумматоры, дешифраторы и т.д.), так и сложные функциональные устройства
— микропроцессоры, однокристальные ЭВМ и др.
Аналогоцифровые и цифроаналоговые — особые виды ИМС, служащие для
преобразования аналоговых сигналов в цифровые, и наоборот, в устройствах
обработки информации, автоматического управления, передачи данных, в
измерительных системах, автоматически регистрирующих приборах и др.
По степени интеграции:
В соответствии со степенью интеграции (К) ИМС условно подразделяются в
зависимости от функционального назначения.
Цифровые:
МИС — малая интегральная схема — до 10 элементов и компонентов (АО,
входящих в ИС, первая степень интеграции К= gN = = lglO = 1.
CMC — средняя интегральная схема — до 102 элементов и компонентов,
входящих в ИС, вторая степень интеграции.

3.

БИС — большая интегральная схема — до 103 элементов и компонентов,
входящих в ИС, третья степень интеграции.
СБИС — сверхбольшие интегральные схемы — до 104 элементов и
компонентов, входящих в ИС, четвертая степень интеграции.
ГИС — гигантская интегральная схема — до 105 элементов и компонентов,
входящих в ИС, пятая степень интеграции.
У БИС — ультрабольшие интегральные схемы — до 106—109 элементов и
компонентов, входящих в ИС, шестая степень интеграции.
ГБИС — гигаболыпая интегральная схема — свыше 109 элементов и
компонентов, входящих в ИС, седьмая степень интеграции.
Аналоговые имеют меньшую степень интеграции, так как построены на
разнотипных элементах:
МИС — N = 1—30 элементов и компонентов, входящих в интегральную
микросхему, первая степень интеграции.
СИС — N = 31 — 100 элементов и компонентов, входящих в ИС, вторая
степень интеграции.
БИС — N= 101—300 элементов и компонентов, входящих в интегральную
микросхему, третья степень интеграции.
СБИС — N > 300 элементов и компонентов, входящих в интегральную
микросхему, четвертая степень интеграции.
По физическому принципу работы активных элементов:
Биполярные ИС — основные активные элементы выполнены на транзисторах
структуры п-р-п, но также применяются транзисторы структуры р-п-р.
МДП-ИС — активные элементы выполняются на транзисторах МДПструктуры с каналами р- и я-типа.
По применению:
широкого применения;
специального применения (по заказу потребителя).
Интегральные схемы разрабатываются и выпускаются сериями. Серией
называют совокупность типов ИМС, которые выполняют различные
функции, имеют единое конструктивно-технологическое исполнение и

4.

совместимы между собой. Современные серии включают несколько десятков
ИС с различными функциями.