La crearea VLSI și ULIS, au fost și trebuie rezolvate o serie de probleme de proiectare și tehnologice.
# 9633; Problema defectelor substratului. Cu cât suprafața cristalului este mai mare, cu atât este mai mare probabilitatea ca un defect al structurii cristaline să conducă la apariția unui element al unui circuit integrat. Această problemă este rezolvată prin îmbunătățirea tehnologiei de fabricare a substraturilor semiconductoare.
# 9633; Problema reducerii dimensiunii elementelor IC. Se știe că dimensiunile elementelor sunt determinate prin litografie. Puterea de rezolvare a fotolitografiei este limitată de lungimea de undă a luminii (aproximativ 1 μm). Litiografia submicronică modernă utilizează radiații cu o lungime de undă mult mai scurtă (electroni, ioni și raze X), care fac posibilă obținerea dimensiunilor elementelor mai mici de 1 μm (până la 0,1 μm).
# 9633; Problema chiuvetei. Reducerea dimensiunii elementelor și a distanței dintre acestea conduce la o creștere a puterii specifice disipată de unitatea de suprafață a substratului. În practică, valoarea acestei puteri nu depășește 5 W / cm2. Această problemă este rezolvată prin utilizarea microregiunilor a funcționării elementelor logice. În acest caz, sunt preferabile circuitele CMDT și I2L care consumă o putere mai mică de 0,1 mW per element logic.
# 9633; Problema interconectării. Un număr mare de elemente create pe un substrat trebuie să fie interconectate astfel încât să asigure performanța anumitor transformări funcționale ale semnalelor. Acest lucru se realizează prin cabluri pe mai multe niveluri. La primul nivel se formează elemente logice simple, la al doilea nivel se formează noduri separate (declanșatoare, adaosuri etc.), la blocurile de nivelul al treilea (registre, decodoare, etc.) se formează.
Cablajul poate fi fixat și programabil. Aplicarea fixă se aplică sub rezerva valabilității 100% a articolelor. În acest caz, topologia conexiunilor este dezvoltată în avans. Prezența a cel puțin unui element defect duce la defectarea întregului cip. În cazul cablării programabile, pe cristal se creează un număr excesiv de elemente, se monitorizează operabilitatea lor și se realizează o hartă a utilității elementelor. Apoi, cu ajutorul unui calculator, se dezvoltă topologia conexiunilor. Cu toate acestea, această metodă necesită operații tehnologice suplimentare.
Rezolvarea problemei creșterii gradului de integrare și VLSI Ubisa constă în aplicarea noului design și soluții tehnologice, calitatea Lich pe utilizat în dezvoltarea de chips-uri de integrare la scară medie. O mare importanță este dezvoltarea unor noi construcții de elemente care permit o creștere a gradului de integrare cu capacitatea de rezolvare existentă a litografiei. În VLSI, elementele integrate funcțional sunt utilizate pe scară largă atunci când aceeași regiune de semiconductoare combină funcțiile mai multor elemente simple. Un exemplu de structură LES-viu și A 2, care sunt aliniate în baza orizontală a tranzistorului vertical p-n-p de tip tranzistor la emitorul n-p-n tranzistor și colector p-n-p tranzistorul este simultan baza de n-p n. Pe scară largă combinație nyaetsya prima din sarcina colector la colector și o serie de alte soluții-cons ruktivnyh pentru a reduce numărul de cutii, care sunt plasate elemente IC, și astfel crește gradul de integrare. Pentru submicronice unele zone, la o rezoluție de fotolitografie metoda ness de aproximativ 1 micron VLSI utilizate pe scară largă în metoda de auto-aliniere, în care se utilizează pe stratul creat anterior în măști Qual-stve pentru elementele ulterioare.
O modalitate de a crește gradul de integrare este integrarea "tridimensională". În structurile tridimensionale, elementele sunt formate în diferite straturi, alternând în direcția verticală. Un exemplu este o structură verticală a unui tranzistor cu efect de câmp în care sursa și scurgerea sunt situate una deasupra celeilalte, iar canalul trece într-o direcție verticală. Un alt exemplu este crearea de structuri CMDP cu două straturi. În aceste structuri există o poartă comună, sub care se află n-canalul, iar deasupra porții există un canal p. Această pereche complementară, împreună cu conexiunile, ocupă aceeași zonă ca un tranzistor cu canal de tip n. În comparație cu structura CMDD convențională în care tranzistorii cu un canal n și un canal p sunt localizați în același plan, o structură CMDP cu două straturi permite o creștere a gradului de integrare de aproximativ 3-4 ori.
În ULIS, un rol important îl joacă interacțiunea elementelor sale. Într-un LSI cu un grad scăzut de integrare, fiecare tranzistor individual se comportă identic atât în starea "izolată", cât și în structura integrată. În ULIS cu dimensiuni submicronice, izolarea unui tranzistor de la altul este dificilă. Mecanismele posibile de interacțiune a tranzistoarelor între ele sunt numeroase și includ efecte cum ar fi cuplarea capacitivă, tunelul și transferul de sarcină.
Creșterea gradului de integrare restrânge drastic domeniul de aplicare al LSI, deoarece acestea devin specializate și, prin urmare, sunt fabricate în cantități limitate. Reducerea domeniului de aplicare a unui anumit tip de microcircuit necesită dezvoltarea unei game largi de LSI-uri și, în consecință, o mare parte din timp și bani pentru proiectarea, pregătirea producției și a producției.
O gamă largă de LSI specializate, la costuri rezonabile pentru proiectare și producție, se realizează prin utilizarea cristalelor de matrice de bază (BMC). Poarta matrice este un cristal semi-Vodnikova, care sunt aranjate într-o anumită ordine pentru locurile constante-TION neskommutirovannye elemente pasive și active (tranzistoare, diode, rezistențe, și așa mai departe. P.). Un anumit număr de elemente active și pasive sunt grupate în celule topologice (TCS), care sunt dispuse la intervale regulate BMK, formând o matrice de celule care se repetă identic. Într-o celulă topologică BMP, îmbinarea ulterioară a elementelor cu conexiuni metalizate poate crea mai multe elemente logice sau de stocare. Componentele din TL sunt selectate astfel încât să poată fi folosite pentru a construi diverse elemente, lista cărora formează un anumit set funcțional - biblioteca elementelor. Cu cât elementele din bibliotecă sunt mai diverse, cu atât mai eficientă este construcția circuitelor funcționale ale matricei LSI.
O caracteristică a LSI-urilor matriceale este aceea că BKM este o bază unică pentru crearea unei game largi de scheme funcționale, toate variate fiind determinate de interconexiunile care se formează în ultimele etape ale procesului tehnologic. Cu alte cuvinte, un set de fotomaskuri pentru fabricarea BMC este permanent, iar fotometrele pentru formarea matricelor specifice LSI sunt variabile. Astfel, pe baza unui singur BMC, un număr mare de modificări ale LSI-urilor de matrice, care diferă prin schemele lor funcționale, pot fi dezvoltate prin schimbarea fotosensiilor de metalizare. BMC se realizează atât pe baza tranzistorilor bipolari, cât și pe baza structurilor MIS. Numărul de elemente din cristalul de bază este determinat de nivelul tehnologiei și ajunge la 10 6.
Trimiteți-le prietenilor: