микроэлектроника кратко что такое
Микроэлектроника
Такие устройства обычно производят из полупроводников и полупроводниковых соединений, используя фотолитографию и легирование. Большинство компонентов обычной электроники: резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, диоды, транзисторы, изоляторы и проводник — также применяются и в микроэлектронике, но уже в виде миниатюрных устройств в интегральном исполнении.
Цифровые интегральные микросхемы по большей части состоят из транзисторов. Аналоговые интегральные схемы также содержат резисторы и конденсаторы. Катушки индуктивности используются в схемах, работающих на высоких частотах.
С развитием техники размеры компонентов постоянно уменьшаются. При очень большой степени интеграции компонентов, а следовательно при очень малых размерах каждого компонента, очень важна проблема межэлементного взаимодействия — паразитные явления. Одна из основных задач проектировщика — компенсировать или минимизировать эффект паразитных утечек.
См. также
Примечания
Полезное
Смотреть что такое «Микроэлектроника» в других словарях:
микроэлектроника — микроэлектроника … Орфографический словарь-справочник
МИКРОЭЛЕКТРОНИКА — область электроники, охватывающая проблемы создания электронных устройств в микроминиатюрном интегральном исполнении. В М. используются различные св ва тв. тела, особенно полупроводников, для создания функциональных блоков и узлов, связанных… … Физическая энциклопедия
МИКРОЭЛЕКТРОНИКА — МИКРОЭЛЕКТРОНИКА, электронные системы, в конструкции которых отсуствует проводка и другие громоздкие составляющие. Они позволяют достигнуть высокой плотности размещения элементов, что в целом уменьшает объем входящих в их состав узлов. Начало… … Научно-технический энциклопедический словарь
МИКРОЭЛЕКТРОНИКА — (интегральная электроника) область электроники, связанная с созданием и применением в радиоэлектронной аппаратуре узлов и блоков, выполненных на интегральных схемах и микроминиатюрных конструктивно вспомогательных изделиях (разъемах,… … Большой Энциклопедический словарь
микроэлектроника — сущ., кол во синонимов: 1 • электроника (7) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов
микроэлектроника — — [http://www.eionet.europa.eu/gemet/alphabetic?langcode=en] EN microelectronics The technology of constructing circuits and devices in extremely small packages by various techniques. Also known as microminiaturization; microsystem… … Справочник технического переводчика
МИКРОЭЛЕКТРОНИКА — область (см.), занимающаяся изучением, разработкой, созданием и применением узлов, блоков, приборов и устройств в микроминиатюрном исполнении, в т.ч. в виде интегральных (см.). Основные виды таких устройств: полупроводниковые, тонкоплёночные,… … Большая политехническая энциклопедия
Микроэлектроника — область электроники (См. Электроника), занимающаяся созданием электронных функциональных узлов, блоков и устройств в микроминиатюрном интегральном исполнении. Возникновение М. в начале 60 х гг. 20 в. было вызвано непрерывным усложнением… … Большая советская энциклопедия
микроэлектроника — и; ж. Область электроники, занимающаяся созданием миниатюрных радиоэлектронных устройств и их использованием. Достижения микроэлектроники. * * * микроэлектроника (от микро. и электроника), направление электроники, связанное с созданием приборов … Энциклопедический словарь
микроэлектроника — (интегральная электроника), область электроники, связанная с созданием и применением в радиоэлектронной аппаратуре узлов и блоков, выполненных на интегральных схемах и микроминиатюрных вспомогательных изделиях (разъёмах, переключателях и т. д.),… … Энциклопедия техники
МИКРОЭЛЕКТРОНИКА
10 7 операций в 1 с, устройства самодиагностики и даже «саморемонта». Ультрабольшие ИС памяти имеют ёмкость до 2 24 бит (16 мегабит).
10 10 для ИС на целой полупроводниковой пластине с диам. 200-250 мм.
Физ. принципы действия ИС и технология их синтеза взаимно согласованы. Когда геом. размер твёрдого тела (хотя бы в одном измерении) становится достаточно малым, скорости протекания технол. процессов (диффузия, структурная перестройка, рост, травление и др.) перестают лимитировать их применение. Поэтому в технологии M. используются разнообразные явления, включая диффузию и фазовые переходы в твёрдом теле, гетерогенные реакции, воздействие частиц высоких энергий, сфокусированных электронных и ионных пучков и др. Используются также процессы, селективные по отношению к разл. структурным и хим. состояниям кристалла. Требования к чистоте веществ в M. нередко превышают разрешающую способность методов их анализа.
При достаточно высоком уровне развития технологии становится возможным создание гибридных устройств, объединяющих цифровые схемотехнические и функциональные процессоры, автоматически распределяющих между ними информац. потоки на каждом этапе решений задач. Существуют устройства, интегрирующие в едином твёрдом теле электронные и неэлектронные (в т. ч. синтезаторы речи) микромеханич. элементы (датчики, анализаторы, исполнительные микромеханизмы, микродвигатели и т. п.). T. о., принципы M. распространяются на всю сферу устройств, функциональное назначение к-рых допускает миниатюризацию хотя бы в одном из трёх пространственных измерений.
Предполагается, что одна из новых ветвей развития M. пойдёт в направлении копирования процессов в живой клетке, ей присвоены термины «молекулярная электроника» или «бноэлсктроника». Достигнутый уровень развития M. сделал возможным постановку исследований и разработку систем искусств, интеллекта.
Лит.: Новиков В. В., Теоретические основы микроэлектроники, M., 1972; Секен К., Tомсет M., Приборы с переносом заряда, пер. с англ., M., 1978; Чистяков Ю. Д., Райнова Ю. П., Физико-химические основы технологии микроэлектроники, M., 1979; Mейндл Д ж., Элементы мпк-роолектронных схем, пер. с англ., «УФИ», 1979, т. 127, с. 297.
Микроэлектроника. Основные понятия и термины
Современный научно-технический прогресс тесно связан с развитием микроэлектроники. Успехи электроники является результатом создания различных по своим свойствам полупроводниковых приборов.
Электроника — наука о взаимодействии электронов с электромагнитными полями и методы создания электронных приборов и устройств, в которых это взаимодействие используется для преобразования электромагнитной энергии, передачи, обработки и хранения информации. Электроника изучает принципы построения, работы и области использования электронных приборов и устройств.
Приведем классификацию основных отраслей электроники.
Главными этапами развития электроники являются: вакуумная (электронные лампы, электровакуумные, фото-электронные приборы, рентгеновские и газоразрядные трубки) твердотельная (полупроводниковые и оптоэлектронные приборы, интегральные микросхемы, микропроцессоры, микроЭВМ ) квантовая (лазеры, мазеры, дальномеры, линии оптической связи, радиоастрономия, голография).
Микроэлектроника — отрасль науки, которая охватывает проблемы исследования, конструирование, изготовление и использование микроэлектронных изделий, причем под микроэлектронным изделием понимают электронное устройство с высокой степенью интеграции.
Микроминиатюризация — это направление электроники, который обеспечивает реализацию электронных схем, блоков и аппаратуры в целом с использованием микроминиатюрных радиодеталей и узлов.
Можно выделить шесть периодов развития интегральных микросхем. Первый период приходится на начало 60-х годов, он характеризуется низкой степенью интеграции, количество элементов ИМС достигает 100, минимальный размер элемента — 100 мкм. Второй период — конец 60 — начало 70-х годов, количество элементов ИМС от 100 до 1000, минимальный размер элемента — 100 — 3 мкм. Третий период развития ИМС — вторая половина 70-х годов, — характеризуется быстрым темпам производства микросхем, количество элементов от 1000 до 10000, минимальный размер элемента — 1 мкм. Четвертый период приходится на начало 80-х годов, он характеризуется разработкой сверхбольших ИМС, минимальный размер элемента — 0,1 мкм. На пятом этапе развития ИМС — 80 — 90-е годы широко используются микропроцессоры на базе больших и сверхбольших интегральных микросхем. Современный шестой этап развития ИМС характеризуется дальнейшим развитием и применением приборов функциональной электроники.
Классификация, характеристика и система условных обозначений основных типов интегральных микросхем (ИМС)
Бурное развитие микроэлектроники, усложнения радиоэлектронной аппаратуры привели к необходимости совершенствования и создания новых микроэлектронных изделий с большим количеством элементов. Появились интегральные микросхемы (ИМС) — микроэлектронные изделия, выполняющие функцию обработки сигнала и (или) накопления информации, которые имеют высокую плотность размещения конструктивно неразделимых и электрически соединенных элементов, компонентов и кристаллов, которые по требованиям к испытаниям, приемке, поставке и эксплуатации рассматриваются как неделимые. Преимуществами ИМС являются: малые размеры, масса и потребляемая мощность, высокие надежность и быстродействие.
Элемент ИМС — конструктивно неотделимая часть ИМС, которая реализует функцию одного из радиоэлементов (например, диода, транзистора, резистора, конденсатора) и по требованиям к испытаниям, приемке, поставке и эксплуатации не может рассматриваться как самостоятельное изделие, поэтому его нельзя испытывать, упаковывать и эксплуатировать.
Компонент ИМС — часть ИМС, которая реализует функцию одного из радиоэлементов и относительно требований к испытаниям, приемке, поставке и эксплуатации может быть выделена как самостоятельное изделие. Компоненты изготавливают отдельно и устанавливают в микросхему при выполнении сборочных операций. К простым компонентам относятся безкорпусные диоды, транзисторы, конденсаторы, резисторы, малогабаритные индуктивности и трансформаторы и тому подобное. Сложные компоненты — это бескорпусные ИМС, функциональные микросхемы и др.
Базовый кристалл ИМС — конструктивно выделенная часть полупроводниковой пластины с определенным набором сформированных элементов, электрически соединенных и (или) не соединенных между собой, которая используется для создания ИМС посредством изготовления межэлементных соединений.
Классификация изделий микроэлектроники:
| Интегральные микросхемы и микросхемы | Микрокомпоненты | |
|---|---|---|
| полупроводниковые | тепловые | многослойные печатные платы |
| пленочные | оптоэлектронные | кабели |
| совместимые | электрохимические | индикаторы |
| БИС | механические | микропереключатели |
| СВЧ-ИМС | на эффекте Ганна | элементы конструкций |
| микропроцессоры | ионные | |
| пьезокерамические | акустические |
Для классификации ИМС можно использовать различные критерии: степень интеграции, физический принцип работы активных элементов, выполняемую функцию, быстродействие, потребляемую мощность, применимость в аппаратуре и др.
По степени интеграции интегральные микросхемы делятся на типы: простые (не больше 10 элементов) средняя (от 10 до 100 элементов); большие (БИС) (от 100 до 1000 элементов; сверхбольшие (СБИС) — более 1000 элементов.
По характеру функций, которые они выполняют : цифровые микросхемы (триггеры, шифраторы, компараторы) аналоговые микросхемы (усилители, генераторы сигналов).
Но наиболее распространенной является классификация по конструктивно-технологическим признакам, так как при этом в названии микросхемы содержится общая информация о ее конструкцию и технологию изготовления.
Полупроводниковой интегральной микросхемой называется ИМС, все элементы и межэлементные соединения которой выполнены в объеме или на поверхности полупроводника. Полупроводниковая интегральная микросхема чаще всего представляет собой кристалл кремния, в поверхностном слое которого с помощью методов полупроводниковой технологии сформированы области, которые эквивалентны элементам электрической схемы, и соединения между ними.
Пленочной интегральной микросхемой называется ИМС, все элементы и межэлементные соединения которой выполнены в виде пленок. Пленочные ИМС имеют подложку (плату) из диэлектрика (стекло, керамика и др.). Подложки представляют собой диэлектрические пластинки толщиной 0,5-1,0 мм, тщательно отшлифованы и отполированы.
Гибридной интегральной микросхемой называется ИМС, в которой пассивные элементы пленочные, а активные дискретные. Дискретные элементы — это миниатюрные, чаще всего бескорпусные диоды и транзисторы, представляющие собой самостоятельные элементы, которые приклеиваются (припаиваются) в соответствующих местах к подложке и соединяются тонкими проводниками с пленочными элементами схемы. Гибридные ИМС применяются часто как части высокочастотных усилительных каскадов.
Большая ИМС (БИС) — это микросхема, содержащая более 1000 элементов и (или) компонентов для цифровых и более 500 — для аналоговых ИМС. В БИС применяются многослойные структуры с несколькими подкладками, которые расположены параллельно друг другу в несколько этажей. Такая система соединения элементов называется многоуровневым или многослойным разведением.
Гибридная БИС (ГБИС) — это микроэлектронные устройства высокой степени интегрированности, при изготовлении которого компонуют пленочную многослойную коммутационную плату на диэлектрической подложке и бескорпусные дискретные компоненты и ИМС, изготовленные отдельно. Гибридный способ создания БИС является универсальным, так как он сочетает преимущества пленочной и полупроводниковой технологий, обеспечивает возможность использования ИМС, различающихся как по функциональному назначению, так и по конструктивному исполнению.
Все интегральные микросхемы подвергают герметизации для их защиты от внешних воздействий. По конструктивно-технологическим признакам герметизации различают корпусные (вакуумная герметизация) и бескорпусные (покрытие эпоксидным или другими лаками) ИМС. По признаку использования в аппаратуре — изделия широкого и специального применения (на заказ потребителя).
Важной конструктивной признаком интегральной микросхемы является тип подложки. По этому признаку все известные ИМС можно разделить на два класса: микросхемы с активной подкладкой, микросхемы с пассивной подкладкой. К первому классу относят микросхемы, в которых все элементы или их часть выполнена внутри самой подложки — пластины из полупроводникового материала, а ко второму — микросхемы, элементы которых расположены на поверхности подложки, выполненной из диэлектрического материала.
В таблице ниже приведена классификация интегральных микросхем по конструктивно-технологическим признакам. Для ИМС любого типа основными и наиболее сложными элементами являются транзисторы, по физическому принципу делятся на биполярные и униполярные. В полупроводниковых интегральных микросхемах применяют биполярные и полевые транзисторы, изготовленные по планарной технологии. В гибридных ИМС — бескорпусные дискретные биполярные и полевые транзисторы, изготовленные на основе кремния по эпитаксиально-планарной технологии, диоды, бескорпусные микросхемы (чипы).
Классификация ИМС по конструктивно-технологическим признакам:
| НИМС | ПИМС | ГИМС | БИС | СВЧ |
|---|---|---|---|---|
| на основе арсенид галлия | тонкопленочные | тонкопленочные с активными и пассивными дискретными элементами | ||
| на основе кремния | толстопленочные | тонкопленочные с активными и пассивными дискретными элементами | СБИС | |
| на основе карбида кремния | ГБИС | |||
| многокристальные |
Интегральные микросхемы стали основой элементной базы для всех видов электронной аппаратуры. Для конструирования различной аппаратуры (цифровой, аналоговой и аналогово-цифровой) необходимы не отдельные микросхемы, а функционально полные системы (серии) микросхем.
Поэтому элементную базу микроэлектронной аппаратуры составляют серии ИМС — совокупность микросхем, выполняющих различные функции, имеют единую конструктивно-технологическую основу и предназначены для применения в разнообразной аппаратуре.
Под типономиналом интегральной микросхемы понимают ИМС, которая имеет конкретное функциональное назначение и свое условное обозначение.
Состав серии определяется в основном функциональной полнотой отдельных микросхем, удобством построения сложных устройств и систем и типом стандартного корпуса.
Все интегральные микросхемы, выпускаемые в соответствии с принятой системы условных обозначений, по конструктивно-технологическим исполнением делятся на три группы: полупроводниковые, гибридные и другие.
МИКРОЭЛЕКТРОНИКА
МИКРОЭЛЕКТРОНИКА, область электроники, занимающаяся созданием электронных функциональных узлов, блоков и устройств в микроминиатном интегральном исполнении. Возникновение М. в нач. 60-х гг. 20 в. было вызвано непрерывным усложнением функций электронной аппаратуры, увеличением габаритов и повышением требований к её надёжности. Применение в отдельных устройствах неск. ты сяч и десятков тысяч самостоятельно изготовленных электронных ламп, транзисторов, конденсаторов, резисторов, трансформаторов и др., сборка их путем соединения выводов пайкой или сваркой, делали аппаратуру громоздкой, трудоемкой в изготовлении, недостаточно надёжной в работе, требующей значит. потребления электроэнергии и т. д. Поиски путей устранения этих недостатков привели к появлению новых конструктивно-технологич. направлений создан. электронной аппаратуры: печатного монтажа, модулей и микромодулей и интегральных схем (на базе групповых методов изготовления).
Используя достижения в области физики твёрдого тела и особенно физ. полупроводников, М. решает указанные проблемы не путём простого уменьшения габаритов электронных элементов, а созданием конструктивно, технологическ. и электрически связанных электронных структур-функциональных блоков и узлов. В них согласно принципиальной схеме конструктивно объединено большое число микроминиатюрных элементов и их электрич. соединений, изготавливаемых в едином технологич. процессе. Такой процесс, ставший возможным благодаря предложенному в 1959 плана,процессу получения полупроводниковых (ПП) приборов, предполагает применение исходной общей заготовки (обычно в виде пластины из ПП материала для большого числа (
Рис. 1. Кремниевая пластина диаметром 60 мм с изготовленными на ней
При изготовлении полупроводниковых ИС требуется неоднократное проведение фотолитография, процесса с воспроизведением на пластине совмещающихся между собой различных рисунков. Для этого обычно используется набор из 7-8 фотошаблонов. Проектирование и изготовление фотошаблонов требует особо высокой точности и соблюдения в производств, цехах условий вакуумной гигиены (не более 3-5 пылинок размером ок. 0,5 мкм на 1л воздуха): для получения сотен элементов микронных размеров в сотнях идентичных ИС, изготавливаемых одновременно на одной ПП пластине, фотошаблоны должны обеспечивать воспроизводимость размеров от одного рисунка к другому и их взаимную совмещаем ость. Поэтому при проектировании и изготовлении фотошаблонов используется сложное прецизионное оборудование: координатографы с программным управлением от ЭВМ для вычерчивания оригинала рисунка с увеличением в сотни раз; различной конструкции фотоштампы для уменьшения рисунка-оригинала и его мульти-плицирования (размножения).
Для формирования структур элементов в исходной ПП пластине проводится легирование примесями участков, подготовленных на этапе фотолитографии. Осн. методом легирования является диффузия, напр, при помещении пластины кремния на нек-рое время в пары примеси при темп-ре 1100-1200 °С. Точность поддержания темп-ры, постоянство концентрации примеси у поверхности пластины, длительность процесса определяют распределение примеси по толщине пластины и соответственно параметры формируемого элемента. Кроме диффузии, легирование может производиться ионным внедрением (бомбардировкой пластины ионизированными атомами примеси), к-рое является новым технологич. направлением, дополняющим и частично заменяющим диффузию. Полупроводниковые ИС имеют высокий уровень интеграции (до 10 000 элементов и более в одном ПП кристалле).
Плёночная ИС со смонтированными на ней бескорпусными дискретными ПП приборами (диодами, транзисторами) и бескорпусными полупроводниковыми ИС называется гибридной ИС (рис. 3). Её пассивная часть может быть выполнена многослойной, в виде набора керамич. подложек со слоями плёночных элемев-тов. После спекания подложек получается монолит с многослойным расположением электрически соединённых между собой пассивных элементов. Бескорпусные активные элементы монтируются на верхней поверхности монолита.
Кроме полупроводниковых и плёночных ИС, изготавливают т. н. совмещённые ИС. Активные элементы в них выполняются в объёме ПП подложки по планарно-эпитаксиальной технологии, а пассивные элементы и электрич. соединения наносятся в виде тонких плёнок на поверхность монолитной структуры. По уровню интеграции совмещённые ИС приближаются к полупроводниковым.
Изготавливают также многокристальные ИС с высоким уровнем интеграции, в к-рых неск. кристаллов полупроводниковых ИС объединяются на диэлектрич. подложке плёночными соединениями в сложнейшее электронное устройство. Его функциональное назначение может соответствовать отд. блоку или даже системе, напр, вычислит, машине настольного типа.
Все виды ИС по функциональному признаку делятся на 2 больших класса: цифровые (логические) ИС и линейные ИС. Цифровые ИС предназначены для работы в логич. устройствах, в частности они применяются в ЭВМ. К линейным относятся все остальные ИС, предназначенные в основном для линейного (в конечном счёте) преобразования электрич. сигналов (усиления, модуляции, детектирования и т. д.), хотя они могут включать в себя такие нелинейные элементы, как генераторы синусоидальных колебаний, преобразователи частоты и др.
Микроэлектроника
Полезное
Смотреть что такое «Микроэлектроника» в других словарях:
микроэлектроника — микроэлектроника … Орфографический словарь-справочник
МИКРОЭЛЕКТРОНИКА — область электроники, охватывающая проблемы создания электронных устройств в микроминиатюрном интегральном исполнении. В М. используются различные св ва тв. тела, особенно полупроводников, для создания функциональных блоков и узлов, связанных… … Физическая энциклопедия
МИКРОЭЛЕКТРОНИКА — МИКРОЭЛЕКТРОНИКА, электронные системы, в конструкции которых отсуствует проводка и другие громоздкие составляющие. Они позволяют достигнуть высокой плотности размещения элементов, что в целом уменьшает объем входящих в их состав узлов. Начало… … Научно-технический энциклопедический словарь
МИКРОЭЛЕКТРОНИКА — (интегральная электроника) область электроники, связанная с созданием и применением в радиоэлектронной аппаратуре узлов и блоков, выполненных на интегральных схемах и микроминиатюрных конструктивно вспомогательных изделиях (разъемах,… … Большой Энциклопедический словарь
микроэлектроника — сущ., кол во синонимов: 1 • электроника (7) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов
микроэлектроника — — [http://www.eionet.europa.eu/gemet/alphabetic?langcode=en] EN microelectronics The technology of constructing circuits and devices in extremely small packages by various techniques. Also known as microminiaturization; microsystem… … Справочник технического переводчика
МИКРОЭЛЕКТРОНИКА — область (см.), занимающаяся изучением, разработкой, созданием и применением узлов, блоков, приборов и устройств в микроминиатюрном исполнении, в т.ч. в виде интегральных (см.). Основные виды таких устройств: полупроводниковые, тонкоплёночные,… … Большая политехническая энциклопедия
Микроэлектроника — Кремниевые пластины с готовыми микросхемами перед разрезанием на отдельные кристаллы Микроэлектроника подраздел электроники, связанный с изучением и производством эле … Википедия
микроэлектроника — и; ж. Область электроники, занимающаяся созданием миниатюрных радиоэлектронных устройств и их использованием. Достижения микроэлектроники. * * * микроэлектроника (от микро. и электроника), направление электроники, связанное с созданием приборов … Энциклопедический словарь
микроэлектроника — (интегральная электроника), область электроники, связанная с созданием и применением в радиоэлектронной аппаратуре узлов и блоков, выполненных на интегральных схемах и микроминиатюрных вспомогательных изделиях (разъёмах, переключателях и т. д.),… … Энциклопедия техники