Полупроводниковые интегральные микросхемы

Интегральные микросхемы процессоры объединяют, интегрируют, как это и говориться в их названии, активные и пассивные элементы электрических схем. Все это выполняется с большим показателем миниатюрности конструкции, точности сборки. Второе и не менее важное свойство – возможность использовать микросхему только как единый элемент системы. Такая плотность конструкции и миниатюрность, имеет значительное преимущество в экономии ресурсов и средств:

• минимум использования ценных и редких материалов для сборки;
• минимизация затрат на изготовление;
• сокращение времени на производство.

Преимущества использования интегральных процессоров

На нескольких квадратных сантиметрах, можно поместить большое количество элементов схемы и решить сложную техническую задачу с помощью одного устройства скромных размеров. Однако сборка таких микросхем возможна только в специальных условиях, с использованием промышленного оборудования. Если обычную электрическую схему и отдельные её элементы можно отделить и заменить, с микросхемой такие манипуляции невозможны.

Корпус микросхемы – это единое целое, а сама конструкция является неразборной. В тоже время, качество и точность сборки гарантирует длительность эксплуатации, а в случае аварийной ситуации – есть возможность оперативной замены микропроцессора на новое устройство такого же типа или его аналога.

Полупроводниковые микросхемы на кристаллах

Интегральные микросхемы могут собираться различными способами. Наибольшее распространение получили два направления сборки ИС: на основе монокристаллической полупроводниковой пластины и соединением элементов интегральных микросхем в пленках различной толщины.

Производство дискретных полупроводниковых приборов пригодилось в разработке монокристаллических полупроводниковых пластин для микросхем. Эта уникальная технология используется для воздействия на один, конкретно избранный участок полупроводника, чтобы он приобрёл свойства, характерные для полупроводниковой детали. Таким образом, вместо элемента со своим корпусом, соединительными контактами и другими составляющими, участок кристалла полупроводника приобретает свойства готового элемента электронного устройства.

Конструкции пленочных микросхем

Пленочные интегральные микросхемы используются в большинстве моделей микросхем, поскольку они наиболее выгодны в производстве и дают очень большую миниатюрность микропроцессоров. Кроме компактности и снижения габаритов изделий, такая технология сокращает расход энергии, создает лучшие условия эксплуатации с минимизацией помех.

Идея использования такой технологии гениально проста: если нельзя собрать в одном месте компактно множество элементов, то почему бы их не интегрировать в одном слое пленки. А саму пленку изготовить из диэлектрика. Таким образом сжимается до минимума пространство, необходимое на соединение, а сами элементы аккуратно упаковываются в том порядке, который необходим конструктору микропроцессора.

Технология миниатюризации отдельных элементов имеет свои пределы. Поэтому пленочные микросхемы делят на два больших подвида: тонкопленочные и толстопленочные. Разница между этими конструкциями в толщине пленки, в которую упаковывают элементы: все что меньше 6 мкм – тонкопленочная микросхема. Это отличие проявляется не только в самой технологии сборки, но и в свойствах которые приобретают микропроцессоры, собранные с помощью различных технологий.

Толстопленочные микросхемы менее сложны в сборке, а стоимость их изготовления уменьшается, благодаря возможностям производить их массовыми тиражами с равномерным распределением свойств и характеристик на большие серии и партии.

Гибридные микросхемы: попытка объединить лучшие качества

Гибридно пленочные интегральные микросхемы объединяют в себе множество положительных качеств. Прежде всего ценится их универсальность применения. Еще один важный плюс – возможность использования в составе гибридной ИС широкого ассортимента пассивных элементов, например, применяются конденсаторы интегральных микросхем, аналоги создания индуктивности, проводящие ток элементы.

Цикл разработки и внедрения таких микропроцессорных устройств сравнительно небольшой, а эффективность – значительно выше, чем у микросхем обычной компоновки.

В качестве активных элементов здесь могут использоваться такие полезные для создания эффективной системы управления компоненты, как диодные и транзисторные матрицы и прочее.

Еще один положительный момент в использовании этого сорта микросхем – большой процент работающих микросхем, которые выходят после сборки. Здесь удается преодолеть актуальную техническую проблему достаточного количества годных изделий, характерную для других сортов микросхем.