ИНТЕГРАЛЬНАЯ СХЕМА • Большая российская энциклопедия

ИНТЕГРА́ЛЬНАЯ СХЕ́МА (ИС, ин­те­граль­ная мик­ро­схе­ма, мик­ро­схе­ма), функ­цио­наль­но за­кон­чен­ное мик­ро­элек­трон­ное из­де­лие, пред­став­ляю­щее со­бой со­во­куп­ность элек­три­че­ски свя­зан­ных ме­ж­ду со­бой эле­мен­тов (тран­зи­сто­ров и др.), сфор­ми­ро­ван­ных в по­лу­про­вод­ни­ко­вой мо­но­кри­стал­лич. пла­сти­не. ИС яв­ля­ют­ся эле­мент­ной ба­зой всех совр. ра­дио­элек­трон­ных уст­ройств, уст­ройств вы­числит. тех­ни­ки, ин­фор­ма­ци­он­ных и те­ле­ком­му­ни­ка­ци­он­ных сис­тем.

Историческая справка

ИС изо­бре­те­на в 1958 Дж. Кил­би (Но­бе­лев­ская пр., 2000), ко­то­рый, не раз­де­ляя гер­ма­ние­вую мо­но­кри­стал­лич. пла­сти­ну на отд. сфор­ми­ро­ван­ные в ней тран­зи­сто­ры, со­еди­нил их ме­ж­ду со­бой тон­чай­ши­ми про­во­ло­ка­ми, так что по­лу­чен­ное уст­рой­ст­во ста­ло за­кон­чен­ной ра­дио­элек­трон­ной схе­мой. Спус­тя пол­го­да амер. фи­зик Р. Нойс реа­ли­зо­вал т. н. пла­нар­ную крем­ние­вую ИС, в ко­то­рой при ка­ж­дой об­лас­ти би­по­ляр­ных тран­зи­сто­ров (эмит­те­ре, ба­зе и кол­лек­то­ре) на по­верх­но­сти крем­ние­вой пла­сти­ны соз­да­ва­лись ме­тал­ли­зи­ров. уча­ст­ки (т. н. кон­такт­ные пло­щад­ки), а со­еди­не­ния ме­ж­ду ни­ми осу­ще­ст­в­ля­лись тон­ко­п­лё­ноч­ны­ми про­вод­ни­ка­ми. В 1959 в США на­чал­ся пром. вы­пуск крем­ние­вых ИС; мас­со­вое про­из-во ИС в СССР ор­га­ни­зо­ва­но в сер. 1960-х гг. в г. Зе­ле­но­град под рук. К. А. Ва­лие­ва.

Технология ИС

Структура интегральной схемы: 1 – пассивирующий (защитный) слой; 2 – верхний слой проводника; 3 – слой диэлектрика; 4 – межуровневые соединения; 5 – контактная площадка; …

Струк­ту­ра по­лу­про­вод­ни­ко­вой ИС по­ка­за­на на ри­сун­ке. Тран­зи­сто­ры и др. эле­мен­ты фор­ми­ру­ют­ся в очень тон­ком (до нескольких мкм) при­по­верх­но­ст­ном слое крем­ние­вой пла­сти­ны; свер­ху соз­да­ёт­ся мно­го­уров­не­вая сис­те­ма ме­жэ­ле­мент­ных со­еди­не­ний. С уве­ли­че­ни­ем чис­ла эле­мен­тов ИС ко­ли­че­ст­во уров­ней рас­тёт и мо­жет дос­ти­гать 10 и бо­лее. Ме­жэ­ле­мент­ные со­еди­не­ния долж­ны об­ла­дать низ­ким элек­трич. со­про­тив­ле­ни­ем. Это­му тре­бо­ва­нию удов­ле­тво­ря­ет, напр., медь. Ме­ж­ду слоя­ми про­вод­ни­ков раз­ме­ща­ют­ся изо­ли­рую­щие (ди­элек­трич.) слои ($\ce{SiO_2}$ и др.). На од­ной ПП пла­сти­не од­но­вре­мен­но фор­ми­ру­ет­ся до не­сколь­ких со­тен ИС, по­сле че­го пла­сти­ну раз­де­ля­ют на отд. кри­стал­лы (чи­пы).

Тех­но­ло­гич. цикл из­го­тов­ле­ния ИС вклю­ча­ет неск. со­тен опе­ра­ций, важ­ней­шей из ко­то­рых яв­ля­ет­ся фо­то­ли­то­гра­фия (ФЛ). Тран­зи­стор со­дер­жит де­сят­ки де­та­лей, кон­ту­ры ко­то­рых фор­ми­ру­ют­ся в ре­зуль­та­те ФЛ, оп­ре­де­ляю­щей так­же кон­фи­гу­ра­цию меж­со­еди­не­ний в ка­ж­дом слое и по­ло­же­ние про­во­дя­щих об­лас­тей (кон­так­тов) ме­ж­ду слоя­ми. В тех­но­ло­гич. цик­ле ФЛ по­вто­ря­ет­ся неск. де­сят­ков раз. За ка­ж­дой опе­ра­ци­ей ФЛ сле­ду­ют опе­ра­ции из­го­тов­ле­ния де­та­лей тран­зи­сто­ров, напр. оса­ж­де­ние ди­элек­трич., ПП и ме­тал­лич. тон­ких плё­нок, трав­ле­ние, ле­ги­ро­ва­ние ме­то­дом им­план­та­ции ио­нов в крем­ний и др. Фо­то­ли­то­гра­фия оп­ре­де­ля­ет ми­ни­маль­ный раз­мер (МР) отд. де­та­лей. Гл. ин­ст­ру­мен­том ФЛ яв­ля­ют­ся оп­тич. про­ек­ци­он­ные степ­пе­ры-ска­не­ры, с по­мо­щью ко­то­рых вы­пол­ня­ет­ся по­ша­го­вое (от чи­па к чи­пу) экс­по­ни­ро­ва­ние изо­бра­же­ния (ос­ве­ще­ние чи­па, на по­верх­ность ко­то­ро­го на­не­сён фо­то­чув­ст­вит. слой – фо­то­ре­зист, че­рез мас­ку, на­зы­вае­мую фо­то­шаб­ло­ном) с умень­ше­ни­ем (4:1) раз­ме­ров изо­бра­же­ния по от­но­ше­нию к раз­ме­рам мас­ки и со ска­ни­ро­ва­ни­ем све­то­во­го пят­на в пре­де­лах од­но­го чи­па. МР пря­мо про­пор­цио­на­лен дли­не вол­ны ис­точ­ни­ка из­лу­че­ния. Пер­во­на­чаль­но в ус­та­нов­ках ФЛ ис­поль­зо­ва­лись $g$- и $i$-ли­нии (436 и 365 нм со­от­вет­ст­вен­но) спек­тра из­лу­че­ния ртут­ной лам­пы. На сме­ну ртут­ной лам­пе при­шли эк­си­мер­ные ла­зе­ры на мо­ле­ку­лах $\ce{KrF}$ (248 нм) и $\ce{ArF}$ (193 нм). Со­вер­шен­ст­во­ва­ние оп­тич. сис­те­мы, при­ме­не­ние фо­то­ре­зи­стов с вы­со­ки­ми кон­тра­стом и чув­ст­ви­тель­но­стью, а так­же спец. тех­ни­ки вы­со­ко­го раз­ре­ше­ния при про­ек­ти­ро­ва­нии фо­то­шаб­ло­нов и степ­пе­ров-ска­не­ров с ис­точ­ни­ком све­та дли­ной вол­ны 193 нм по­зво­ля­ют дос­тичь МР, рав­ных 30 нм и ме­нее, на боль­ших чи­пах (пло­ща­дью 1–4 см

2) с про­из­во­ди­тель­но­стью до 100 пла­стин (диа­мет­ром 300 мм) в час. Про­дви­же­ние в об­ласть мень­ших (30–10 нм) МР воз­мож­но при ис­поль­зо­ва­нии мяг­ко­го рент­ге­нов­ско­го из­лу­че­ния или экс­тре­маль­но­го ульт­ра­фио­ле­та (ЭУФ) с дли­ной вол­ны 13,5 нм. Из-за ин­тен­сив­но­го по­гло­ще­ния из­лу­чения ма­те­риа­ла­ми на этой дли­не вол­ны не мо­жет быть при­ме­не­на пре­лом­ляю­щая оп­ти­ка. По­это­му в ЭУФ-степ­пе­рах ис­поль­зу­ют от­ра­жаю­щую оп­ти­ку на рент­ге­нов­ских зер­ка­лах. Шаб­ло­ны так­же долж­ны быть от­ра­жаю­щи­ми. ЭУФ-ли­то­гра­фия яв­ля­ет­ся ана­ло­гом про­ек­ци­он­ной оп­ти­че­ской, не тре­бу­ет соз­да­ния но­вой ин­фра­струк­ту­ры и обес­пе­чи­ва­ет вы­со­кую про­из­во­ди­тель­ность. Т. о., тех­но­ло­гия ИС к 2000 пре­одо­ле­ла ру­беж 100 нм (МР) и ста­ла на­но­тех­но­ло­ги­ей.

Направления развития

ИС раз­де­ля­ют на циф­ро­вые и ана­ло­го­вые. Осн. до­лю циф­ро­вых (ло­ги­че­ских) мик­ро­схем со­став­ля­ют ИС про­цес­со­ров и ИС па­мя­ти, ко­то­рые мо­гут объ­е­ди­нять­ся на од­ном кри­стал­ле (чи­пе), об­ра­зуя «сис­те­му-на-кри­стал­ле». Слож­ность ИС ха­рак­те­ри­зу­ет­ся сте­пе­нью ин­те­гра­ции, оп­ре­де­ляе­мой чис­лом тран­зи­сто­ров на чи­пе. До 1970 сте­пень ин­те­гра­ции циф­ро­вых ИС уве­ли­чи­ва­лась вдвое ка­ж­дые 12 мес. Эта за­ко­но­мер­ность (на неё впер­вые об­ра­тил вни­ма­ние амер. учё­ный Г. Мур в 1965) по­лу­чи­ла на­зва­ние за­ко­на Му­ра. Позд­нее Мур уточ­нил свой за­кон: уд­вое­ние слож­но­сти схем па­мя­ти про­ис­хо­дит че­рез ка­ж­дые 18 мес, а про­цес­сор­ных схем – че­рез 24 мес. По ме­ре уве­ли­че­ния сте­пе­ни ин­те­гра­ции ИС вво­ди­лись но­вые тер­ми­ны: боль­шая ИС (БИС, с чис­лом тран­зи­сто­ров до 10 тыс.), сверх­боль­шая (СБИС – до 1 млн.), ульт­ра­боль­шая ИС (УБИС – до 1 млрд.) и ги­гант­ская БИС (ГБИС – бо­лее 1 млрд.).

Раз­ли­ча­ют циф­ро­вые ИС на би­по­ляр­ных (Би) и на МОП (ме­талл – ок­сид – по­лу­про­вод­ник) тран­зи­сто­рах, в т. ч. в кон­фи­гу­ра­ции КМОП (ком­пле­мен­тар­ные МОП, т. е. взаи­мо­до­пол­няю­щие $p$-МОП и $n$-МОП тран­зи­сто­ры, вклю­чён­ные по­сле­до­ва­тель­но в це­пи «ис­точ­ник пи­та­ния – точ­ка с ну­ле­вым по­тен­циа­лом»), а так­же БиК­МОП (на би­по­ляр­ных тран­зи­сто­рах и КМОП-тран­зи­сто­рах в од­ном чи­пе).

Уве­ли­че­ние сте­пе­ни ин­те­гра­ции дос­ти­га­ет­ся умень­ше­ни­ем раз­ме­ров тран­зи­сто­ров и уве­ли­че­ни­ем раз­ме­ров чи­па; при этом умень­ша­ет­ся вре­мя пе­ре­клю­че­ния ло­гич. эле­мен­та. По ме­ре умень­ше­ния раз­ме­ров умень­ша­лись по­треб­ляе­мая мощ­ность и энер­гия (про­из­ве­де­ние мощ­но­сти на вре­мя пе­ре­клю­че­ния), за­тра­чен­ная на ка­ж­дую опе­ра­цию пе­ре­клю­че­ния. К 2005 бы­ст­ро­дей­ст­вие ИС улуч­ши­лось на 4 по­ряд­ка и дос­тиг­ло до­лей на­но­се­кун­ды; чис­ло тран­зи­сто­ров на од­ном чи­пе со­ста­ви­ло до 100 млн. штук.

Осн. до­лю (до 90%) в ми­ро­вом произ-ве с 1980 со­став­ля­ют циф­ро­вые КМОП ИС. Пре­иму­ще­ст­во та­ких схем за­клю­ча­ет­ся в том, что в лю­бом из двух ста­тич. со­стоя­ний («0» или «1») один из тран­зи­сто­ров за­крыт и ток в це­пи оп­ре­де­ля­ет­ся то­ком тран­зи­сто­ра в вы­клю­чен­ном со­стоя­нии $I_\text{выкл}$. Это оз­на­ча­ет, что, ес­ли $I_\text{выкл}$ пре­неб­ре­жи­мо мал, ток от ис­точ­ни­ка пи­та­ния по­треб­ля­ет­ся толь­ко в ре­жи­ме пе­ре­клю­че­ния, а по­треб­ляе­мая мощ­ность про­пор­цио­наль­на час­то­те пе­ре­клю­че­ния и мо­жет быть оце­нена со­от­но­ше­ни­ем $P_Σ≈C_Σ·N·f·U^2$, где $C_Σ$ – сум­мар­ная ём­кость на­груз­ки на вы­хо­де ло­гич. эле­мен­та, $N$ – чис­ло ло­гич. эле­мен­тов на чи­пе, $f$ – час­то­та пе­ре­клю­че­ния, $U$ – на­пря­же­ние пи­та­ния. Прак­ти­че­ски вся по­треб­ляе­мая мощ­ность вы­де­ля­ет­ся в ви­де джо­уле­ва те­п­ла, ко­то­рое долж­но быть от­ве­де­но от кри­стал­ла. При этом к мощ­но­сти, по­треб­ляе­мой в ре­жи­ме пе­ре­клю­че­ния, до­бав­ля­ет­ся мощ­ность, по­треб­ляе­мая в ста­тич. ре­жи­ме (оп­ре­де­ля­ет­ся то­ка­ми $I_\text{выкл}$ и то­ка­ми утеч­ки). С умень­ше­ни­ем раз­ме­ров тран­зи­сто­ров ста­тич. мощ­ность мо­жет стать срав­ни­мой с ди­на­ми­че­ской и дос­ти­гать по по­ряд­ку ве­ли­чи­ны 1 кВт на 1 см

2 крис­тал­ла. Про­бле­ма боль­шо­го энер­го­вы­де­ле­ния вы­ну­ж­да­ет ог­ра­ни­чи­вать макс. час­то­ту пе­ре­клю­че­ний вы­со­ко­про­из­во­дит. КМОП ИС диа­па­зо­ном 1–10 ГГц. По­это­му для уве­ли­че­ния про­из­во­ди­тель­но­сти «сис­тем-на-кри­стал­ле» ис­поль­зу­ют до­пол­ни­тель­но ар­хи­тек­тур­ные (т. н. мно­го­ядер­ные про­цес­со­ры) и ал­го­рит­мич. ме­то­ды.

При дли­нах ка­на­ла МОП-тран­зи­сто­ров по­ряд­ка 10 нм на ха­рак­те­ри­сти­ки тран­зи­сто­ра на­чи­на­ют вли­ять кван­то­вые эф­фек­ты, та­кие как про­доль­ное кван­то­ва­ние (элек­трон рас­про­стра­ня­ет­ся в ка­на­ле как вол­на де Брой­ля) и по­пе­реч­ное кван­то­ва­ние (в си­лу узо­сти ка­на­ла), пря­мое тун­не­ли­ро­ва­ние элек­тро­нов че­рез ка­нал. По­след­ний эф­фект ог­ра­ни­чи­ва­ет воз­мож­но­сти при­ме­не­ния КМОП-эле­мен­тов в ИС, т. к. вно­сит боль­шой вклад в сум­мар­ный ток утеч­ки. Это ста­но­вит­ся су­ще­ст­вен­ным при дли­не ка­на­ла 5 нм. На сме­ну КМОП ИС при­дут кван­то­вые при­бо­ры, мо­ле­ку­ляр­ные элек­трон­ные при­бо­ры и др.

Ана­ло­го­вые ИС со­став­ля­ют ши­ро­кий класс схем, вы­пол­няю­щих функ­ции уси­ли­те­лей, ге­не­ра­то­ров, ат­те­нюа­то­ров, циф­роа­на­ло­го­вых и ана­ло­го-циф­ро­вых пре­об­ра­зо­ва­те­лей, ком­па­ра­то­ров, фа­зо­вра­ща­те­лей и т. д., в т. ч. низ­ко­час­тот­ные (НЧ), вы­со­ко­час­тот­ные (ВЧ) и сверх­вы­со­ко­час­тот­ные (СВЧ) ИС. СВЧ ИС – схе­мы от­но­си­тель­но не­боль­шой сте­пе­ни ин­те­гра­ции, ко­то­рые мо­гут вклю­чать не толь­ко тран­зи­сто­ры, но и плё­ноч­ные ка­туш­ки ин­дук­тив­но­сти, кон­ден­са­то­ры, ре­зи­сто­ры. Для соз­да­ния СВЧ ИС ис­поль­зу­ет­ся не толь­ко став­шая тра­ди­ци­он­ной крем­ние­вая тех­но­ло­гия, но и тех­но­ло­гия ге­те­ро­пе­ре­ход­ных ИС на твёр­дых рас­тво­рах $\ce{Si – Ge}$, со­еди­не­ни­ях $\ce{A^{III}B^{V}}$ (напр., ар­се­ни­де и нит­ри­де гал­лия, фос­фи­де ин­дия) и др. Это по­зво­ля­ет дос­тичь ра­бо­чих час­тот 10–20 ГГц для $\ce{Si – Ge}$ и 10–50 ГГц и вы­ше для СВЧ ИС на со­еди­не­ни­ях $\ce{A^{III}B^{V}}$. Ана­ло­го­вые ИС час­то ис­поль­зу­ют вме­сте с сен­сор­ны­ми и мик­ро­ме­ха­ническими уст­рой­ст­ва­ми, био­чи­па­ми и др., ко­то­рые обес­пе­чи­ва­ют взаи­мо­дей­ст­вие мик­ро­элек­трон­ных уст­ройств с че­ло­ве­ком и ок­ру­жаю­щей сре­дой, и мо­гут быть за­клю­че­ны с ни­ми в один кор­пус. Та­кие кон­ст­рук­ции на­зы­ва­ют­ся мно­го­кри­сталь­ны­ми или «сис­те­ма­ми-в-кор­пу­се».

В бу­ду­щем раз­ви­тие ИС при­ве­дёт к слия­нию двух на­прав­ле­ний и соз­да­нию мик­ро­элек­трон­ных уст­ройств боль­шой слож­но­сти, со­дер­жа­щих мощ­ные вы­чис­лит. уст­рой­ст­ва, сис­те­мы кон­тро­ля ок­ру­жаю­щей сре­ды и сред­ст­ва об­ще­ния с че­ло­ве­ком.

Интегральная схема Википедия

Запрос «БИС» перенаправляется сюда; см. также другие значения.

Интегра́льная (микро)схе́ма (ИС, ИМС, IC (англ.)), микросхе́ма, м/сх, чип (англ. chip «тонкая пластинка»: первоначально термин относился к пластинке кристалла микросхемы) — микроэлектронное устройство — электронная схема произвольной сложности (кристалл), изготовленная на полупроводниковой подложке (пластине или плёнке) и помещённая в неразборный корпус или без такового, в случае вхождения в состав микросборки^[1].

Бо́льшая часть микросхем изготавливается в корпусах для поверхностного монтажа.

Часто под интегральной схемой (ИС) понимают собственно кристалл или плёнку с электронной схемой, а под микросхемой (МС) — ИС, заключённую в корпус. В то же время выражение чип-компоненты означает «компоненты для поверхностного монтажа» (в отличие от компонентов для пайки в отверстия на плате).

Содержание

• 1 История
• 2 Уровни проектирования
• 3 Классификация
  • 3.1 Степень интеграции
  • 3.2 Технология изготовления
  • 3.3 Вид обрабатываемого сигнала
• 4 Технологии изготовления
  • 4.1 Типы логики
  • 4.2 Технологический процесс
  • 4.3 Контроль качества
• 5 Назначение
  • 5.1 Аналоговые схемы
    • 5.1.1 Производство
  • 5.2 Цифровые схемы
  • 5.3 Аналого-цифровые схемы
• 6 Серии микросхем
  • 6.1 Корпуса
  • 6.2 Специфические названия
• 7 Мировой рынок
• 8 Правовая защита
• 9 См. также
• 10 Примечания
• 11 Литература

История[ | ]

Подробнее по этой теме см. Изобретение интегральной схемы.

7 мая 1952 года британский радиотехник Джеффри Даммер (англ. Geoffrey Dummer) впервые выдвинул идею объединения множества стандартных электронных компонентов в монолитном кристалле полупроводника. Осуществление этих предложений в те годы не могло состояться из-за недостаточного развития технологий.

В конце 1958 года и в первой половине 1959 года в полупроводников

Интегральная схема

Дата

Категория: it

Что такое интегральная схема?

В ранних электрических компьютерах компонентами схемы, выполнявшими операции, были вакуумные трубки. Эти трубки, напоминавшие электрические лампочки, потребляли много электроэнергии и вьщеляли много тепла. Все изменилось в 1947 году с изобретением транзистора. В этом маленьком устройстве использовался полупроводниковый материал, названный так за способность как проводить, так и задерживать электрический ток, в зависимости от того, есть ли электрический ток в самом полупроводнике. Эта новая технология позволила строить все виды электрических переключателей на кремниевых микросхемах. Схемы на транзисторах занимали меньше места и потребляли меньше энергии. Для более мощных компьютеров были созданы интегральные схемы, или ИС.

В наше время транзисторы стали микроскопически малы, и вся цепь ИС помещается на кусочке полупроводника площадью 1 дюйм квадратный. Маленькие блоки, рядами смонтированные на печатной плате компьютера, и есть интегральные схемы, заключенные в пластиковые корпуса. Каждая микросхема содержит набор простейших элементов схемы, или устройств. Большую их часть занимают транзисторы. ИС может также включать диоды, которые позволяют электрическому току идти только в одном направлении, и резисторы, которые блокируют ток.
Неподвижные части. Во внутренних отделах компьютера ряды интегральных схем в защитных корпусах, как показано внизу, смонтированы на печатной плате компьютера (зеленый цвет). Каждая бледно-зеленая линия обозначает дорожку, по которой идет электрический ток; все вместе они образуют «магистрали», по которым от схемы к схеме проводится электрический ток.

Крошечные связные. По краю микросхемы сильно намагниченные проводки, напоминающие человеческие волоски, посылают электрические сигналы от электрической цепи (им. сверху). Эти золотые или алюминиевые проводки практически не подвержены коррозии и хорошо проводят электричество.

Анатомия транзистора
Транзисторы — основные микроскопические элементы электронной схемы — это переключатели, которые включают и выключают электрический ток. Маленькие металлические дорожки (серый цвет) проводят ток (красный и зеленый цвета) из этих устройств. Организованные в комбинацию, называемую логическими «воротами» (логической схемой), транзисторы реагируют на электрические импульсы разнообразными предустановленными способами, позволяя компьютеру выполнять широкий спектр задач.

Логическая схема. В случае если поступающий электрический ток (красные стрелки) активизирует базу каждого транзистора, питающий ток (зеленые стрелки) устремится к проводку вывода. 

Как устроены интегральные схемы

Дата

Категория: it

Компьютеры строятся на основе двух типов интегральных схем: логической и ЗУ (запоминающее устройство). Логические микросхемы используются в арифметическом логическом модуле (АЛМ), где производятся вычисления, в то время как кристаллы ЗУ хранят данные и программы. Существует множество разновидностей логических микросхем, простых и сложных; микропроцессорная схема (нижняя правая иллюстрация на стр. 23) выполняет роль центральной нервной системы ПК и является ярким примером сложной логической схемы. Иногда функции логических схем и ЗУ комбинируются в одной схеме.

Микропроцессор служит центральным процессорным устройством (ЦПУ) компьютера, включающим контроллер и оперативную логическую схему. Другие, примыкающие к процессору схемы включают: генератор синхроимпульсов, который производит сигналы, обеспечивающие пошаговую деятельность компьютера; контроллер ввода/вывода, который координирует ввод и вывод данных; различные сопроцессоры — процессоры, специализированные для одного вида задач и выполняющие их с огромной скоростью. Дополнительные контроллерные схемы оперируют со связующими схемами, магнитными дисками и графическими терминалами.
Кристаллы ЗУ подразделяются на постоянные и оперативные запоминающие устройства (ПЗУ и ОЗУ). Схемы ПЗУ сохраняют данные, даже если машина выключена, они используются для хранения завершенных программ, которые не нуждаются в изменениях. Большинство схем ОЗУ не являются постоянными, то есть их содержимое стирается, если компьютер выключен или произошел сбой в напряжении. Компьютер может считывать с них информацию и записывать ее — вносить в них новые данные.

Устройство интегральной схемы

величенная в 2500 раз структура МОП — металл-оксид-полупроводник для отрицательного канала -является распространенным типом ИС транзистора. Обычно этот переключатель закрыт; ток (голубая стрелка) не может пройти от источника к стоку. Но напряжение (красная стрелка), примыкающее к логической схеме, притягивает электроны (точечки), образуя канал, который пропускает электрический ток.

Схемы ИС в корпусах

Прежде чем ИС будет смонтирована на печатной плате, она должна быть заключена в защитный футляр, или корпус, и снабжена внешними связующими штырями, или выводами. На иллюстрации справа представлено несколько разновидностей корпусов, получивших свое название по форме и организации выводов корпуса. DIP — переключатель, или двухрядный корпус, имеет два ряда выводов. PLP — это уплощенный корпус, с выводами по двум сторонам. LCC — керамический кристаллодержатель без выводов. ZIP — плоский корпус со штырьковыми выводами, расположенными зигзагообразно. QFP — это плоский корпус с четырьмя рядами выводов по бокам. SIP — корпус с однорядным расположением выводов.

Монолитный микропроцессор

Схема на изображении внизу включает микропроцессор, а также схемы ПЗУ, ОЗУ и контроллеры (регуляторы ввода/вывода). Эти компьютерные схемы широко применяются для управления машинным оборудованием и многими бытовыми приборами.

Ряды схем. Печатная плата на илл. слева, объединительная плата ПК, содержит несколько видов ИС, включая микропроцессор, контроллерные схемы и ЗУ.

Как устроены интегральные схемы

Дата

Категория: it

Компьютеры строятся на основе двух типов интегральных схем: логической и ЗУ (запоминающее устройство). Логические микросхемы используются в арифметическом логическом модуле (АЛМ), где производятся вычисления, в то время как кристаллы ЗУ хранят данные и программы. Существует множество разновидностей логических микросхем, простых и сложных; микропроцессорная схема (нижняя правая иллюстрация на стр. 23) выполняет роль центральной нервной системы ПК и является ярким примером сложной логической схемы. Иногда функции логических схем и ЗУ комбинируются в одной схеме.

Микропроцессор служит центральным процессорным устройством (ЦПУ) компьютера, включающим контроллер и оперативную логическую схему. Другие, примыкающие к процессору схемы включают: генератор синхроимпульсов, который производит сигналы, обеспечивающие пошаговую деятельность компьютера; контроллер ввода/вывода, который координирует ввод и вывод данных; различные сопроцессоры — процессоры, специализированные для одного вида задач и выполняющие их с огромной скоростью. Дополнительные контроллерные схемы оперируют со связующими схемами, магнитными дисками и графическими терминалами.
Кристаллы ЗУ подразделяются на постоянные и оперативные запоминающие устройства (ПЗУ и ОЗУ). Схемы ПЗУ сохраняют данные, даже если машина выключена, они используются для хранения завершенных программ, которые не нуждаются в изменениях. Большинство схем ОЗУ не являются постоянными, то есть их содержимое стирается, если компьютер выключен или произошел сбой в напряжении. Компьютер может считывать с них информацию и записывать ее — вносить в них новые данные.

Устройство интегральной схемы

величенная в 2500 раз структура МОП — металл-оксид-полупроводник для отрицательного канала -является распространенным типом ИС транзистора. Обычно этот переключатель закрыт; ток (голубая стрелка) не может пройти от источника к стоку. Но напряжение (красная стрелка), примыкающее к логической схеме, притягивает электроны (точечки), образуя канал, который пропускает электрический ток.

Схемы ИС в корпусах

Прежде чем ИС будет смонтирована на печатной плате, она должна быть заключена в защитный футляр, или корпус, и снабжена внешними связующими штырями, или выводами. На иллюстрации справа представлено несколько разновидностей корпусов, получивших свое название по форме и организации выводов корпуса. DIP — переключатель, или двухрядный корпус, имеет два ряда выводов. PLP — это уплощенный корпус, с выводами по двум сторонам. LCC — керамический кристаллодержатель без выводов. ZIP — плоский корпус со штырьковыми выводами, расположенными зигзагообразно. QFP — это плоский корпус с четырьмя рядами выводов по бокам. SIP — корпус с однорядным расположением выводов.

Монолитный микропроцессор

Схема на изображении внизу включает микропроцессор, а также схемы ПЗУ, ОЗУ и контроллеры (регуляторы ввода/вывода). Эти компьютерные схемы широко применяются для управления машинным оборудованием и многими бытовыми приборами.

Ряды схем. Печатная плата на илл. слева, объединительная плата ПК, содержит несколько видов ИС, включая микропроцессор, контроллерные схемы и ЗУ.

Обсуждение:Интегральная схема — Википедия

Статья объединена со статьями Микросхема и Интегральная микросхема. На них, а также на статьи Чип и Микрочип установлён редирект. —Alex Spade 14:00, 9 сентября 2006 (UTC)

Лучше все объединить в статье Микросхема. Это слово более известно большинству людей и более применимо. А Интегральная (микро)схема, чип и другие — это синонимы слова микросхема. Надо это объединить с тем, что я пишу. —Navchel 08:34, 10 сентября 2006 (UTC)

Категорически Против. Аргумент — это слово более известно весьма слабый. Для этого и служат редиректы. Более того, смотрим интегральная схема по энциклопедиям. Интегральная схема присутствует чаще именно в названиях, а микросхема уже в тексте.—Alex Spade 09:17, 10 сентября 2006 (UTC)

За Всё же эти понятия означают одно и тоже. Gordon01 10:16, 23 октября 2006 (UTC)

Уже объединено и редиректы поставлены. —Alex Spade 11:11, 23 октября 2006 (UTC)

Более того я не согласен, когда вы пишите для некоторых логик устаревшая — как это оценить? Да они сейчас меньше используются, но используются. И зачем в главном тексте статьи так расписывать про СССР, почему бы не уделить больше внимание общей концепции или современному положению разработки ИС в России. А СССР выделить в подраздел, история ИС (микросхем) в СССР, иначе получается статья о какой-то рухляди… 🙁

PS В настоящий момент я не являюсь разработчиком ИС, однако в нашем универе (точнее факультете) уделяли достаточно много внимания разработке ИС.—Alex Spade 09:26, 10 сентября 2006 (UTC)

Зайдите хотя бы на сйты российских производителей Микрон или Ангстерм — посмотрите, что они производят.—Alex Spade 09:37, 10 сентября 2006 (UTC)

• Я постарался провести некторую терминологическую разницу, и подготовил начало статьи под любой вариант переезда (хотя я по прежнему Против)—Alex Spade 10:55, 10 сентября 2006 (UTC)
• Кроме того, я считаю что подраздел Интегральная схема#Серии микросхем соверешенно не нужен, ибо бесконечен. А вот описать корпуса по классификации (не по номерам, которых тоже бесконечно много) было бы интересно.—Alex Spade 10:55, 10 сентября 2006 (UTC)
• Насчёт МИС, СИС, БИС, СБИС, УБИС и ГБИС — не только в СССР так классифицировали. Аналогичные термины есть и английском варианте en:Integrated circuit—Alex Spade 11:07, 10 сентября 2006 (UTC)
• Я убрал указание «устаревшая» с ТТЛ, как не соот. действительности. Да ТТЛШ является её усовершенствовамием, но изготовление диодов Шотки на кристалле несколько более сложное и дорогое, поэтому ТТЛ по прежнему широко используется.—Alex Spade 11:33, 10 сентября 2006 (UTC)

Заблуждение о дороговизне изготовления диодов Шотки в планарной технологии

Вы, уважаемый Alex Spade, здесь заблуждаетесь, диоды Шотки, шунтирующие коллекторно-базовый переход, для исключения насыщения базы неосновными носителями, получаются «бесплатно», осаждением пленки алюминия на вскрытую от диоксида кремния поверхность монокристалла кремния, где выходит на неё коллекторно-базовый n-p переход.

Кстати, ТТЛ-чипы уже давно вытеснены ТТЛШ-микросхемами, (приблизительно, с 1989 г.). Д.Ильин 17:56, 15 августа 2012 (UTC)

Не категорически, но попытаюсь ругаться:

• что значит редирект — наверно это где-то написано, но я, к сожалению, этого не видел и не знаю. Подскажите пожалуйста.
• малогабаритный (микроминиатюрный) микроэлектронный прибор переведем на русский:
  

маленького размера маленький маленький маленький электронный прибор — слишком масло масленное получается. А вот слово прибор означает некое устройство, обычно довольно сложное, для измерения чего-нибудь. А если прибор электронный, то в нем и микросхем куча будет. Называть микросхему прибором совершенно не правильно. Микросхема — это действительно схема, которую засунули в маленький корпус.

• содержащий множество — да не надо говорить множество, в пентимуме их милионы, а в простых микросхемах десятки, но все равно и то и другое микросхема.
• радиоэлементов — это опять сложное слово, которым могут и микросхему назвать.
• одном единном неразборном корпусе — опять масло маслянное.
  

Вы слишком усложняете понятие микросхема, используете непонятные слова, в объяснении которых наверняка будет использовано слово микросхема. Хотя я понимаю, что это вы, может быть, и не сами придумали. Привожу пример из справочника по интегральным микросхемам в котором ссылаются на ГОСТ 17021-75 «Микросхемы интегральные. Термины и определения».

• Интегральная микросхема (ИС) — микроэлектронное изделие, выполняющее определенную функцию преобразования и обработки сигнала и имеющее высокую плотность упаковки электрически соединенных элементов (или элементов и компонентов) и (или) кристаллов, которое с точки зрения требований к испытаниям, приемке, поставке и эксплуатации рассматривается как единое целое.
  

На мой взгляд, это ГОСТовское определение полная чепуха!

Еще один образец терминологии из «Справочник радиолюбителя-конструктора»:
Микросхема (МС) — микроэлектронное изделие, выполняющее определенную функцию преобразования и обработки сигнала и имеющее высокую плотность упаковки электрически соединенных элементов, компонентов, кристалов.
Чем отличается микросхема от электрической схемы? И та и другая выполняют какую-то функцию. Плотность упаковки понятие абстрактное. Электрическая схема тоже имеет высокую плотность. Единственная существенная разница: микросхема — неразборное целое в стандартном корпусе, а электрическая схема — это компоненты, к которым есть доступ, и габариты произвольные.Navchel 11:59, 11 сентября 2006 (UTC)

редирект — он же REDIRECT — функция Википедии по автоматическому перебросу с синонимов на главную статью — для иллюстрации откройте Чип — вы будете автоматически переброшены на Интегральная схема, но вверху будет написано откуда вас перебросили — если же щёлкнуть уже по этой верхней ссылке вы попадёте на синоним, который при необходимости можно отредактировать—Alex Spade 20:10, 11 сентября 2006 (UTC)

мало… (микро…) микро… прибор переведем на русский — вы правы надо будет подсократить

А вот слово прибор’ — не-а, уже транзисторы и различные диоды — являются полупроводниковыми приборами — даже раздел техники про них так и называется Физика полупроводниковых приборов (она же Эф-три-Пэ — ФППП), в отличии от собственно Физика полупроводников (Эф-два-Пэ — ФПП) и объединённой дисциплины ФППППП (иначе ФППиППП или ФПППиПП). Не говоря уже про ламповую технику…

радиоэлементов — … которым могут и микросхему назвать — не-а — могут и Петю, Юлей назвать. Радиоэлементы — это резисторы, конденсаторы, диоды, транзисторы и т.д.

Чем отличается микросхема от электрической схемы? Какая такая элетрическая? Я писал электронная. Многим отличается и много общего, смотря, что-же конкретно вы имели в виду по электрической схемой — (печатную плату, некоторую «напаенную» плату, принципиальную электрическую, логическую или схемо- и системотехническую схемы).

Если электронную, то ИС — это её подвид. —Alex Spade 20:10, 11 сентября 2006 (UTC)

Чем отличается микросхема от электронной схемы? И та и другая выполняют какую-то функцию. Плотность упаковки понятие абстрактное. Электронная схема тоже имеет высокую плотность. Существенная разница: микросхема — изготовлена на полупроводниковом кристалле, электронная схема — на печатной плате; микросхема — помещена в неразборный стандартный корпус, а электронная схема — это компоненты, к которым есть доступ на печатной плате, габариты которой разные у разных производителей и разных устройств, приборов.Navchel 03:40, 24 сентября 2006 (UTC)

Объяснять сложный термин надо более простыми словами. Говорить что микросхема — это прибор, бысмысленно, т.к. слово прибор еще сложнее слова микросхема. Вот примеры объяснения слова прибор:

• ПРИБОР — комплекс функционально значимых металлических элементов на ножнах клинкового холодного оружия

• ПРИБОР — м. 1). Приспособление, специальное устройство, аппарат для производства какойн. работы, управления, регулирования, контроля, вычислений. Измерительный п. Электрические приборы. Световые приборы. 2). Набор принадлежностей для чего-н.) Бритвенный п. Письменный п. Столовый п.| прил. приборный, ая, ое (к 1 знач.). П. щит. Приборные масла.

//Толковый словарь Ожегова//

• ПРИБОР — м. 1. Аппарат, приспособление для производства какой-н. работы. Измерительный прибор. Счетный прибор. Прибор сложной конструкции. 2. Комплект, Набор предметов, инструментов для какой-н. работы, для каких-н. действий (спец.). Письменный прибор (чернильница, пресс-папье и т. п.). Туалетный прибор. Столовый прибор (тарелки, вилки, ножи, ложки и т. п. для еды одному человеку). Накрыть стол на 5 приборов (для пяти обедающих). 3. Набор материалов, частей, принадлежностей для изготовления, устройства чего-н. (спец.). Печной прибор. Оконный и дверной прибор (петли, скобы, задвижки, накладки и т. п.). 4. Комплект приклада (петлицы, окантовка и т. п.) и знаков различия к обмундированию (спец.). //Толковый словарь Ушакова//

• ПРИБОР — м. 1. Устройство, аппарат, предназначенный для управления машинами, установками, для регулирования технологических процессов, вычислений и т.п. 2. Учебное наглядное пособие, служащее для демонстрации какой-л. закономерности. 3. Набор предметов для какого-л. пользования. // Комплект предметов, подаваемый для еды одному человеку. 4. Комплект предметов, предназначенный для изготовления, устройства чего-л. // Комплект приклада (петлицы, окантовка и т.п.) и знаков различия к обмундированию. //Толково-словообразовательный словарь Ефремовой//

Navchel 14:37, 24 сентября 2006 (UTC)

Не буду далее спорить про пронятие прибор (я всё сказал ранее и словарями я тоже умею пользоватся, потоэтому цитировать (нагонять метраж страницы) совсем не обязательно — досточно сослаться). Заменим на более нейтральное — микроэлектронное устройство. Но дополним плёнками — плёночные технологии ещё живы (хоть и мало распростарнены), хотя почему мало — TFT-технология для мониторов — её прямой потомок, только что не микро- и не в корпусе. И уберём неразборных, стандартный для микросхем корпус. А то получается микросхема — это то, что помещено в корпус для микросхем. Тем более — что если я помещу кристалл в нетипичный или кастом (заказной) корпус — это уже перестанет быть микросхемой? 😉

И большая просьба — установите себе нормальный Unicode редактор — не портите текст — восстанавливаю за вами Unicode-кодировку уже второй раз.—Alex Spade 08:37, 24 сентября 2006 (UTC)

Можно ли высекать искры из кремниевых микросхем путем соударения?[править код]

Можно ли высекать искру из кремниевых микросхем путем соударения? Нигде не смог найти информацию на эту тему. Я лично провел эксперимент, но искру не получил, предполагаю, что один из исследуемых процессоров имел какое-то покрытие. —VetMax 21:22, 27 января 2007 (UTC)

Советую вставить в розетку два оголённых провода и класть микросхему на них. Особенно удобно использовать корпуса типа DIP, предварительно выпрямив ножки. Искра будет, гарантирую. —Panther ^@ 21:52, 27 января 2007 (UTC)

Отвечайте пожалуйста по теме. —VetMax 00:10, 28 января 2007 (UTC)

Да пожалуйста, просто для меня открытие, что такие вопросы можно задавать серьезно. Вы почитайте статьи Кремний и Кремень (точнее, en:Flint) и Вы сами поймёте разницу. —Panther ^@ 09:26, 28 января 2007 (UTC)

Нельзя. —Кae 03:44, 28 января 2007 (UTC)

Может быть можно высечь хоть небольшую искорку, если поверхность микросхемы окислится?

Искры даёт не кремень, а металл, по которому им ударяют. —Panther ^@ 20:56, 28 января 2007 (UTC)

Неправда.—Genesiser 16:29, 6 января 2010 (UTC)

Старые процессоры имели корпуса из керамики. Применять как кремень.—Genesiser 16:29, 6 января 2010 (UTC)

Ответ: в «кремниевой микросхеме» кремниевой является маленькая (площадью пару кв. миллиметров) тоненькая (доли миллиметра толщиной) пластинка, упрятанная (залитая) внутри корпуса (пластмассового или керамического). Ударить «кремнием о кремний», таким образом. крайне затруднительно ;-). Ну стучать корпусами можно, конечно, долго и упорно.) Tpyvvikky 18:29, 7 января 2010 (UTC)

Шаблон «Микросхемы СССР»[править код]

Попытка привнести некоторое единообразие и облегчить навигацию по теме. Оставляю шаблон на компоненты, убираю технологии (они уже включены) и процессоры — для них есть своя страница.
Да, безусловна, шаблон не догма, и конструктивные предложения, инициирующие написание новый тем и статей только приветствуются!

Добро пожаловать

—Mixabest 13:17, 18 сентября 2010 (UTC)

Давно пора. Но шаблон мягко говоря нуждается в коррекции. Marlagram 09:23, 19 сентября 2010 (UTC)

Изменил в статье инфу про 22 нм, т.к. он уже вышел, и немного подправил про 14 нм а то некрасиво получалось —Cukarach 20:03, 24 сентября 2012 (UTC)

..ультрабольшая интегральная схема (УБИС) — до 1 млрд. элементов в кристалле и гигабольшая интегральная схема (ГБИС) — более 1 млрд. элементов в кристалле.. — может всё же миллион? Sergoman 10:10, 21 декабря 2014 (UTC)

Возможно, где-то неточность[править код]

Первая в СССР гибридная толстоплёночная интегральная микросхема (серия 201 «Тропа») была разработана в 1963-65 годах в НИИ точной технологии («Ангстрем»), серийное производство с 1965 года. В разработке принимали участие специалисты НИЭМ (ныне НИИ «Аргон»)[3][4].

А здесь сказано, что «Тропа» была второй, а первой — «Квант»:

Первая в мире гибридная интегральная схема «Квант» (позже получившая обозначение "ГИС серии 116") была разработана в 1962 году в ленинградском НИИ Радиоэлектроники...

Где правда? Или «Квант» не был толстоплёночным? А почему это настолько важно, что даже делает ГИС «Тропа» достойной упоминания в статье «ИС», а «Квант» выводит из рассмотрения? Толстоплёночная ГИС — «почти ИС», а не-толстоплёночная — совсем постороннее и чуждое устройство? —Michael MM (обс.) 05:14, 8 марта 2018 (UTC)