Классификация интегральных микросхем
Для классификации ИМС используют следующие критерии.
Степень интеграции. Это показатель сложности ИМС, который характеризуется количеством составляющих ее элементов и компонентов и определяется как:
,(7.4)
где N – число элементов и компонентов.
По степени интеграции ИМС делятся на простые (К≤1), средние (1<К≤2), большие (2<К≤4) и сверхбольшие (К>4).
Конструктивно-технологические признаки. По этим признакам ИМС делятся на полупроводниковые, пленочные и гибридные.
Полупроводниковая ИМС – это интегральная микросхема, все элементы и межэлементные соединения которой выполнены в объеме или на поверхности полупроводникового кристалла. Для изготовления полупроводниковых ИМС используют высокотемпературные процессы диффузии, эпитаксии, ионного легирования и т.п.
Пленочные ИМС – это интегральная микросхема, все элементы и межэлементные соединения которой выполнены в виде пленок на поверхности диэлектрической подложки. Пленочные ИМС могут быть тонкопленочными (толщина слоев менее 1 мкм) и толстопленочными (толщина слоев более 1 мкм). Первые изготавливают напылением пленок в вакууме, а вторые - трафаретным нанесением паст. В пленочных ИМС невозможно изготовление активных радиоэлементов.
Гибридная ИМС – это микросхема, которая содержит кроме элементов дискретные компоненты и (или) кристаллы.
Достоинствами полупроводниковых ИМС являются: малые габариты и масса кристалла, большая степень интеграции, возможность одновременного изготовления большого количества активных и пассивных элементов, а значит возможность изготовления идентичных по характеристикам активных элементов.
Недостатками полупроводниковых интегральных микросхем являются: низкая точность номинала резисторов и конденсаторов, существенная температурная зависимость сопротивления резисторов, невозможность изготовления катушек индуктивности, значительные паразитные связи между элементами ИМС.
Достоинствами ГИМС являются: малые затраты на разработку, простота технологии, возможность изготовления пленочных конденсаторов и катушек индуктивности, температурная стабильность резисторов и возможность их подгонки. Кроме того, тонкопленочные ГИМС позволяют изготовлять точные номиналы резисторов за счет качества металлических пленок и возможности лазерной подгонки их номиналов.
Недостатки ГИМС следующие: большие габариты и масса, низкая степень интеграции, необходимость дополнительного монтажа активных и пассивных элементов, невозможность изготовления активных элементов в одном процессе.
По типу сигнала.По типу сигнала ИМС делятся на: аналоговые, цифровые, аналогово-цифровые и цифроаналоговые.
Аналоговые ИМС это такие ИМС входными и выходными сигналами, которых являются сигналы, непрерывно изменяющиеся по амплитуде.
Цифровые ИМС это такие ИМС входными и выходными сигналами, которых являются сигналы с уровнями лог.0 или лог.1.
Аналогово-цифровые ИМС это такие ИМС входными сигналами, которых являются сигналы, непрерывно изменяющиеся по амплитуде, а выходными сигналами являются сигналы с уровнями лог.0 или лог.1.
Цифроаналоговые ИМС это такие ИМС входными сигналами, которых являются сигналы с уровнями лог.0 или лог.1, а выходными сигналами являются сигналы, непрерывно изменяющиеся по амплитуде.
По функциональному назначению аналоговые ИМС делятся на усилители различного типа, генераторы, мультивибраторы, приемопередатчики, стабилизаторы напряжения и тока и т.п.
Цифровые интегральные микросхемы по функциональному назначению делятся на комбинационные логические ИМС, которые выполняют логические функции, но не обладают возможностью сохранения предыдущего состояния, и последовательные ИМС, которые обладают возможность сохранения предыдущего состояния.
Основой комбинационных логических ИМС являются логические элементы НЕ, И, ИЛИ ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. На основе комбинационных логических ИМС изготавливают различные шифраторы, дешифраторы, преобразователи кодов и т.п.
Основой последовательных ИМС являются RS - триггер, D- триггер, JK-триггер. На основе последовательных ИМС изготавливают регистры сдвига, ОЗУ, сложные триггеры, счетчики и т.п.