Materialul cursului "Dispozitive integrate ale electronicii radio"
Care sunt dispozitivele integrale ale RE și modul de utilizare a acestora?
Dispozitive integrate ale electronicii radio: GOS.
Structurile principale ale circuitelor integrate semiconductoare (IC); structura IC-urilor bipolare, structura IC-urilor pe tranzistoare cu efect de câmp; structuri de circuite integrate super-mari pe semiconductori din grupa A III B V; elemente ale lui Josephson; elemente optice integrate; surse laser în optică integrată; interacțiunea acousto-optică și dispozitive bazate pe aceasta; tipuri de unde acustice de suprafață; dispozitive pentru procesarea semnalelor: linii de întârziere, rezonatoare, filtre, cuple
Compilat de: Nalkin ME
Volumul total de 72 de ore (36 de cursuri).
1 Prevederi, principii și direcții de bază ale microelectronicii
1.1 Etapele de miniaturizare a elementelor echipamentelor electronice
1.2 Terminologia microelectronicii
1.3 Clasificarea și caracteristicile generale ale produselor microelectronice
2 circuite integrate hibride
2.1 Caracteristicile de design ale GIS-ului de peliculă subțire și peliculului gros
2.2 Metode de producere a peliculelor groase
2.3 Metode de obținere a peliculelor subțiri
2.4 Metode de obținere a configurațiilor de structuri subțiri de peliculă
2.5 Limitările impuse de tehnologia subțirelor
2.6 Implementarea și parametrii de bază ai rezistoarelor de film
2.7 Punerea în aplicare și parametrii de bază ai condensatoarelor de film
2.8 Realizarea și parametrii de bază ai inductanțelor
2.9 Instalarea componentelor GIS cu balamale
2.10. Principii de bază ale dezvoltării și etapelor de proiectare GIS.
3 Circuite integrate semiconductoare (monolitice)
3.1 Structuri tipice ale circuitelor monolitice integrate
3.2 Realizarea și parametrii de bază ai diodelor
3.3 Realizarea și parametrii de bază ai rezistoarelor
3.4 Implementarea și parametrii de bază ai condensatoarelor
3.5 Varietăți ale structurilor de tranzistor pentru construcția IC
3.6 Tranzistori planar-epitaxiali
3.7 Tranzistori bipolare cu barieră Schottky
3.8 Structuri tranzistorice cu putere de injectare
3.8 Tranzistori cu mai multe emițători
3.9 Tranzistori bazați pe structura TIR și CMDP
4 Fundamentele aplicației IMS
Cerințe pentru instalarea IMS
5 Caracteristicile microcircuitelor din gama de microunde
GIS cu microunde pe elemente lumped
Elemente distribuite ale GIS cu microunde
Microcircuite monolitice cu microunde
Circuite volumetrice integrate ale microundelor
6 Caracteristici ale circuitelor integrate digitale de mare viteză și circuite integrate foarte integrate
Modalități și probleme de creștere a vitezei circuitelor digitale digitale
Tehnologie și CAD VLSI
7 Evaluarea calității, fiabilității și costului produselor microelectronice
Conceptul de calitate și criteriile de evaluare a calității IP
Conceptul de fiabilitate și criteriile de evaluare a fiabilității IP
Calitatea industrială și controlul fiabilității
Conceptul costului IP, costul unitar, factorii principali care afectează costul
8 Elemente de microelectronică funcțională
Elemente și dispozitive de optică integrată
Hall senzori de efect
Elemente chimice în electronică
Structuri semiconductoare cum ar fi SNC
Structuri semiconductoare bazate pe diamante
1 Prevederi, principii și direcții de bază ale microelectronicii
1.1 Etapele de miniaturizare a elementelor echipamentelor electronice
Sistemele radio moderne sunt caracterizate prin complexitate ridicată funktsilnalnoy și număr mare de componente incluse în compoziția lor, ceea ce duce la cerințe ridicate privind fiabilitatea atât elementele și conexiunile dintre ele (tehnologie radio - știința contactelor). În plus, este important să se scăderea în greutate, dimensiuni, consum redus de energie și costuri. Aceste sarcini sunt rezolvate folosind baza elementului modern de microelectronică.
Microelectronica - electronice, care acoperă aspecte ale cercetării, dezvoltarea, fabricarea și aplicarea produselor microelectronice. Caracteristica principală este integrarea microelectronicii: proces (folosind metode de grup de fabricație), secțiunea (asociație de elemente pe un singur substrat), știință și tehnologie (utilizare realizările obținute la joncțiunea Sciences).
Primele succese semnificative în miniaturizarea REA au fost realizate în anii 1950-1960. datorită tranziției de la dispozitivele de vid în stare solidă și prin introducerea tehnologiei circuitelor imprimate. Acest lucru ne-a permis să trecem la principiul modular de construire a sistemelor complexe. Modulele au fost elementele principale ale dispozitivelor electronice și au fost realizate ca unități funcționale unificate standard. Elementul de bază al modulelor a fost un element discret al corpului (tranzistori, diode, rezistențe etc.).
Următoarea etapă a fost tranziția spre micromodule. Micro-modulele au avut un design standard, indiferent de elementele incluse în acesta și schema de conectare. Micromodulele au fost realizate pe microplăci ceramice instalate în mai multe etaje. Legăturile inter-platforme sunt furnizate de conductori rigizi care sunt montați în jurul perimetrului plăcilor. Pe microplăci sunt montate urme de elemente, conectate prin conductori tipăriți. După asamblare, micromodul este etanșat cu un compus epoxidic.
Primele dezvoltări ale microcircuitelor integrate aparțin anilor 1958-1960. În anii 1961 - 1963. primele microcircuite de film elementare au început să fie produse în serie. Problemele asociate cu dezvoltarea de elemente active de film stabil, a condus la utilizarea predominantă a circuitului integrat hibrid în care elementele pasive sunt realizate prin tehnologia de film și activă - cip semiconductor care sunt montate pe substrat. Prima jumătate a anilor '60. este considerată data nașterii microelectronicii. Produsă în acest timp de circuit integrat pe scară caracterizat prin 10 - 100 celule / cristal, o dimensiune minimă de aproximativ 100 microni elementului.
A doua etapă datează din a doua jumătate a anilor '60. și este caracterizat printr-un grad de integrare de 100 - 10.000 elemente / cristal cu o dimensiune minimă a elementului de aproximativ 3 pm. De la prima jumătate a anilor 1970. producția de BIS este stăpânită.
A treia etapă, atribuită celei de-a doua jumătăți a anilor '70. caracterizată prin dezvoltarea microcircuitelor cu un grad de integrare de 10 mii - 1 milion de elemente / cristal și o dimensiune minimă a elementului de 1 - 0,1 μm. În această perioadă, VLSI și microprocesoarele sunt dezvoltate intensiv.
Dezvoltarea ulterioară a microelectronicii este caracterizată de utilizarea tot mai mare a metodelor digitale de procesare a datelor, care mărește viteza, gradul de integrare, fiabilitatea și reduce costul microcircuitelor digitale. Rolul dispozitivelor electronice funcționale este, de asemenea, în creștere.
În prezent, se caracterizează prin atingerea caracteristicilor de limitare a gradului de integrare și de atins de mare viteză circuite digitale, utilizarea pe scară largă a ansamblului micro, dezvoltarea intensivă a tehnologiei monolitic IC pentru microunde, consolidarea rolului dispozitivelor opticheskoy- și acusto-electronice.
1.2 Terminologie acceptată pentru microelectronică în conformitate cu GOST
Microcircuit - produs microelectronic având un montaj densitate echivalentă cu cel puțin cinci elemente într-un singur volum centimetru cub de circuit ocupat, și privit ca o singură unitate constructivă.
Microcircuitul integrat (IC) este un microcip, toate sau unele dintre elementele sale sunt conectate inseparabil și conectate electric unul față de celălalt, astfel încât dispozitivul să fie tratat ca o singură unitate.
Un semiconductor IC este un IMS ale cărui elemente sunt realizate în volum și / sau pe suprafața unui material semiconductor.
Un film IC este un IC, ale cărui elemente sunt realizate sub formă de filme depuse pe suprafața unui material dielectric.
Filmul subțire IC este un film IC cu o grosime de film de până la 1 μm.
Circuit integrat hibrid - IC, o parte din care are un design independent.
Microsamblul este un microcip care constă în diferite elemente și (sau) circuite integrate proiectate în mod structural și care pot fi testate înainte de asamblare și instalare.
Substratul IC este baza, pe suprafața sau în volumul căruia se formează elementele IC.
cristal de bază - substrat de material semiconductor cu un set format în acestea nu sunt elemente interconectate folosite pentru a crea ICS prin efectuarea conexiunilor de votare circuit.
Epitaxia este procesul de creștere a straturilor cu o structură cristalină ordonată prin implementarea acțiunii de orientare a substratului.
Masca - un șablon care asigură o protecție selectivă a părților individuale ale substratului în timpul procesării.
Elementul IMC - parte a IC, care implementează funcțiile oricărui element radio, se face inseparabil de cristal sau substrat. Elementul nu poate fi separat de IC ca produs independent.
Componenta IMS este o parte a IC care implementează funcțiile unui element radio și este un produs independent într-un pachet special înainte de instalare.
1.3 Clasificarea și caracteristicile generale ale produselor microelectronice
Pe tipuri de produse fabricate se disting:
Elementele IC sunt realizate în interiorul sau pe suprafața unui substrat comun și sunt închise într-o carcasă comună. Elementele sunt create într-un singur proces tehnologic folosind metode de grup de elemente de fabricație și conexiuni inter-element.
Principiul funcționării dispozitivelor funcționale se bazează pe utilizarea unor fenomene neelectrice într-un solid. Astfel de fenomene includ:
Produsele auxiliare structurale sunt proiectate pentru asamblarea și asamblarea microcircuitelor. Acestea includ:
- Plăci cu circuite imprimate multistrat;
Datorită caracteristicilor de design și fiabilității acestora, aceste produse ar trebui să fie aproape de IC. Prin urmare, tehnologiile microelectronice sunt utilizate pe scară largă pentru implementarea acestora.
Cel mai masiv produs al microelectronicii este IC și este acela care caracterizează nivelul tehnologiilor microelectronice integrate. Clasificarea nomenclatorului IMS poate fi în funcție de criterii diferite. Cea mai comună clasificare a caracteristicilor structurale și tehnologice, conform cărora se disting următoarele tipuri de IMS:
- Circuite integrate semiconductoare (monolitice);
Semiconductoarele IC sunt realizate pe substraturi semiconductoare. Următoarele materiale sunt utilizate ca material substrat:
Elementul de bază al IC este un tranzistor. Semiconductorul IC poate fi implementat în:
- Transistoare bipolare cu diodă Schottky;
- Tranzistori de câmp (unipolari).
Instalațiile de film diferă în funcție de grosimea filmelor, determinată de tehnologia aplicării lor. Printre acestea se numără:
Amplificatoarele de film subțiri sunt fabricate prin arderea unor paste de o anumită compoziție chimică prin șabloane pe un substrat ceramic. Ca material de substrat, cel mai adesea se utilizează ceramică de gradul 22 ХС. Grosimea filmelor este de la una la zeci de microni. Problemele tehnologiei cu peliculă groasă se datorează în primul rând eterogenității compoziției de pastă și eterogenității grosimilor filmelor rezultate, ceea ce duce la deteriorarea parametrilor electrici ai circuitelor și deteriorarea repetabilității lor.
Ansamblurile subțiri de film subțire au devenit mai răspândite. O imagine IC cu peliculă subțire este obținută prin depunere sub vid sau prin depunere galvanică a materialelor conductoare prin șabloane. Ca substraturi folosite polycorp (alumină policristalină), sită, ferită. Grosimea filmelor nu este mai mare decât câteva micrometri, ceea ce necesită o suprafață de înaltă calitate a substratului ceramic. Cea mai mare puritate a suprafeței este obținută prin prelucrarea de înaltă calitate (lustruire) și prin geamuri. Când este lustruit pe suprafața substratului, se aplică un strat subțire de sticlă de cuarț topit. Grosimea stratului de sticlă nu depășește de obicei 100 μm.
În circuitele integrate hibride, elementele pasive sunt fabricate folosind tehnologia filmului subțire sau a peliculelor groase. În acest caz, componentele active (diode, tranzistoare) sunt produse discrete, deschise, care sunt montate în timpul montării IC. Componentele discrete, de tip open-end se numesc "chip" - de la "chipul" englezesc. Cel mai răspândit GIS bazat pe filme subțiri.
Există, de asemenea, IMS pe tipuri de substraturi:
- IC cu un substrat activ. Elementele unor astfel de IC sunt realizate în interiorul substratului unui material semiconductor.
- IC cu un substrat pasiv. Elementele unor astfel de IC sunt plasate pe suprafața unui substrat fabricat dintr-un material dielectric.
Pentru semiconductorii IC se utilizează atât substraturi active, cât și pasive, pentru filme și cele hibride, de regulă pasive.
Complexitatea IC este caracterizată de gradul de integrare și densitatea ambalajului.
Gradul de integrare este K = lgN, unde N este numărul componentelor și al elementelor IC, inclusiv elementele care alcătuiesc componentele; Valoarea calculată a lui K este rotunjită la cea mai apropiată valoare mai mare. Dacă K<=1, то ИМС называют простой (ИМС первой степени интеграции), 1<К<=2 – средней (второй степени интеграции), 2<К<=4 – большой ИС – БИС, К>4 - super-mare IS - VLSI.
Densitatea de ambalare a elementelor este numărul elementelor pe unitatea de suprafață a cristalului. Adesea este dată numărul de tranzistori pe unitatea de suprafață a cristalului.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: