Colectați microcircuite. Cum sunt realizate circuitele integrate

Lumea modernă este atât de computerizată încât viața noastră practic nu poate fi imaginată fără existența unor dispozitive electronice care ne însoțesc în toate sferele vieții și activității noastre.
Iar progresul nu stă pe loc, ci continuă să se îmbunătățească continuu: dispozitivele sunt reduse și devin mai puternice, mai capacitive și mai productive. Acest proces se bazează pe tehnologie producerea de microcircuite, care este, într-o versiune simplificată, conectarea mai multor diode fără carcasă, triode, tranzistoare, rezistențe și alte active componente electronice(uneori numărul lor într-un microcircuit ajunge la câteva milioane), unite printr-un singur circuit.

Cristalele semiconductoare (siliciu, germaniu, oxid de hafniu, arseniura de galiu) stau la baza producerii tuturor microcircuitelor. Toate conexiunile elementare și inter-element sunt realizate pe ele. Cel mai comun dintre ele este siliciul, deoarece este, din punct de vedere al proprietăților sale fizico-chimice, cel mai potrivit pentru aceste scopuri, un semiconductor. Cert este că materialele semiconductoare aparțin unei clase cu conductivitate electrică situată între conductori și izolatori. Și pot acționa ca conductori și dielectrici, în funcție de conținutul altor impurități chimice din ele.

Sunt create microcircuite prin crearea secvențială a diferitelor straturi pe o placă subțire de semiconductor, care sunt pre-lustruite și aduse prin metode mecanice sau chimice la un finisaj în oglindă. Suprafața sa trebuie să fie absolut netedă la nivel atomic.

Etapele video ale producției de microcircuite:

La formarea straturilor, datorită faptului că modelele aplicate pe suprafața plăcii sunt atât de mici, prin urmare, materialul care formează ulterior modelul este depus imediat pe întreaga suprafață, iar apoi cele inutile sunt îndepărtate folosind procesul de fotolitografie.

Fotolitografia este una dintre etapele principale producția de așchiiși amintește oarecum de producția de fotografie. Pe suprafața materialului aplicat anterior se aplică și un material special sensibil la lumină (fotorezist) într-un strat uniform, apoi se usucă. În plus, printr-o fotomască specială, modelul necesar este proiectat pe suprafața stratului. Sub influența radiațiilor ultraviolete, zonele individuale ale fotorezistului își schimbă proprietățile - devine mai puternică, prin urmare, zonele neiradiate sunt ulterior îndepărtate. Această metodă de desenare a unui model este atât de eficientă în ceea ce privește acuratețea, încât va fi folosită în continuare pentru o lungă perioadă de timp.

Acesta este urmat de procesul de conectare electrică între tranzistori în microcircuite, combinând tranzistori în celule separate și celule în blocuri separate. Interconexiunile sunt create în mai multe straturi metalice de microcircuite finisate. Cuprul este folosit în principal ca materiale în producția de straturi, iar aurul este folosit pentru scheme deosebit de productive. Numărul de straturi de conexiuni electrice depinde de puterea și performanța microcircuitului creat - cu cât este mai puternic, cu atât conține mai mult aceste straturi.

Astfel, se obține o structură tridimensională complexă a unui microcircuit electronic cu o grosime de câțiva microni. Apoi circuitul electronic este acoperit cu un strat de material dielectric gros de câteva zeci de microni. În ea, sunt deschise doar plăcuțele de contact, prin care sunt furnizate ulterior microcircuitului putere și semnale electrice din exterior. O placă de silex de sute de microni grosime este atașată mai jos.

La sfârșitul procesului de producție, cristalele de pe napolitana sunt testate individual. Apoi fiecare cip este împachetat în carcasă proprie, cu ajutorul căreia devine posibilă conectarea la alte dispozitive. Fără îndoială, tipul de ambalaj depinde de scopul microcircuitului și de modul în care este utilizat. Chipurile ambalate trec prin etapa principală a testului de stres: expunerea la temperatură, umiditate, electricitate. Și deja conform rezultatelor testelor, acestea sunt respinse, sortate și clasificate conform specificațiilor.

Un lucru important în procesul de producție a pieselor la nivel micro, cum ar fi microcircuite, este curățenia ideală a spațiilor de producție. Așadar, pentru a asigura o curățenie ideală, se folosesc încăperi special echipate, care, în primul rând, sunt complet etanșate, dotate cu microfiltre pentru purificarea aerului, personalul care lucrează în aceste încăperi dispunând de salopete care împiedică orice microparticule să pătrundă acolo. În plus, în astfel de încăperi se asigură o anumită umiditate, temperatură a aerului, ele sunt construite pe fundații cu protecție împotriva vibrațiilor.

Video - excursie la fabrica unde se produc microcircuite:

Înapoi

Înainte -

Ai o idee de afaceri? Pe site-ul nostru îi puteți calcula Rentabilitatea online!

În acest articol vom vorbi despre microcircuite, ce tipuri există, cum sunt aranjate și unde sunt utilizate. În general, în tehnologia electronică modernă este dificil să găsești un dispozitiv care să nu folosească microcircuite. Chiar și cele mai ieftine jucării chinezești folosesc o varietate de cipuri plane, umplute cu rășină, care au sarcina de a avea funcția de control. Mai mult, in fiecare an devin din ce in ce mai complexe in interior, dar mai usor de operat si mai mici ca dimensiuni, in exterior. Putem spune că există o evoluție constantă a microcircuitelor.

Un microcircuit este un dispozitiv electronic sau o parte a acestuia capabilă să îndeplinească o anumită sarcină. Dacă s-ar cere să se rezolve o astfel de problemă, pe care o rezolvă multe microcircuite, pe elemente discrete, pe tranzistoare, atunci dispozitivul, în loc de un mic dreptunghi de 1 centimetru pe 5 centimetri, ar ocupa un întreg dulap și ar fi mult mai puțin fiabil. . Dar așa arătau computerele acum o jumătate de sută de ani!

Cabinet de control electronic - foto

Desigur, pentru ca microcircuitul să funcționeze, nu este suficient doar să-i furnizezi energie, așa-numitul " trusa de caroserie”, Adică acele părți auxiliare de pe placă, împreună cu care microcircuitul își poate îndeplini funcția.

Trusa corp de cip - desen

În imaginea de mai sus, microcircuitul în sine este evidențiat în roșu, toate celelalte părți sunt ale ei " trusa de caroserie”. Foarte des, microcircuitele se încălzesc în timpul lucrului lor, pot fi microcircuite de stabilizatori, microprocesoare și alte dispozitive. În acest caz, pentru ca microcircuitul să nu se ardă, acesta trebuie atașat la calorifer. Microcircuitele, care ar trebui să se încălzească în timpul funcționării, sunt proiectate imediat cu o placă specială de radiator - o suprafață situată de obicei pe partea inversă a microcircuitului, care ar trebui să se potrivească perfect pe radiator.

Dar în conexiune, chiar și un radiator lustruit cu grijă și o placă vor avea în continuare goluri microscopice, drept urmare căldura din microcircuit va fi transferată mai puțin eficient către radiator. Pentru a umple aceste goluri se folosește o pastă termoconductoare. Cel pe care îl punem pe procesorul computerului înainte de a fixa radiatorul deasupra lui. Una dintre cele mai utilizate paste este CBT-8.

Amplificatoarele de pe microcircuite pot fi lipite literalmente în 1-2 seri și încep să funcționeze imediat, fără a fi nevoie de un reglaj complex și o calificare ridicată a tunerului. Separat, vreau să spun despre microcircuitele amplificatoarelor auto, din trusa de caroserie există uneori literalmente 4-5 părți. Pentru a asambla un astfel de amplificator, cu o anumită precizie, nici măcar nu aveți nevoie de o placă de circuit imprimat (deși este de dorit) și puteți asambla totul prin montare la suprafață, chiar pe pinii microcircuitului.

Adevărat, după asamblare, este mai bine să plasați imediat un astfel de amplificator în carcasă, deoarece un astfel de design nu este de încredere, iar în cazul unui scurtcircuit accidental al firelor, microcircuitul poate fi ars cu ușurință. Prin urmare, recomand tuturor începătorilor, să-și petreacă puțin mai mult timp, dar să facă o placă de circuit imprimat.

Surse de alimentare reglate pe microcircuite - stabilizatoarele sunt chiar mai ușor de fabricat decât altele similare pe tranzistoare. Vedeți câte piese sunt înlocuite de cel mai simplu microcircuit LM317:

Microcircuitele de pe plăcile de circuite imprimate din dispozitivele electronice pot fi lipite fie direct pe pistele de imprimare, fie plantate în prize speciale.

Priză pentru un cip de scufundare - fotografie

Diferența este că în primul caz, pentru a putea înlocui microcircuitul, va trebui mai întâi să-l evaporăm. Iar în al doilea caz, când punem microcircuitul în priză, este suficient să scoatem microcircuitul din priză, iar acesta poate fi înlocuit cu ușurință cu altul. Un exemplu tipic de înlocuire a unui microprocesor într-un computer.

De asemenea, de exemplu, dacă asamblați un dispozitiv pe un microcontroler pornit placă de circuit imprimat, și nu a prevăzut programarea în circuit, puteți, dacă ați lipit în placă nu microcircuitul în sine, ci priza în care este introdus, atunci microcircuitul poate fi scos și conectat la o placă specială de programare.

Prize pentru diferite carcase de microcontroler pentru programare sunt deja lipite în astfel de plăci.

Microcircuite analogice și digitale

Microcircuitele sunt disponibile în diferite tipuri, pot fi atât analogice, cât și digitale. Primele, după cum sugerează și numele, funcționează cu o formă de undă analogică, în timp ce cele din urmă funcționează cu o formă de undă digitală. Semnalul analogic poate lua multe forme.

Un semnal digital este o secvență de unu și zero, semnale înalte și scăzute. Un nivel ridicat este asigurat prin aplicarea de 5 volți sau o tensiune apropiată de aceasta la pin, un nivel scăzut este absența tensiunii sau 0 volți.

Există și microcircuite ADC (convertor analog - digital) și DAC (convertor digital - analog) care convertește semnalul din analog în digital și invers. Un exemplu tipic de ADC este utilizat într-un multimetru pentru a converti valorile măsurate electrice și a le afișa pe ecranul multimetrului. În figura de mai jos, ADC-ul este un blob negru, căruia se potrivesc șinele din toate părțile.

Microcontrolere

Relativ recent, în comparație cu producția de tranzistori și microcircuite, a fost stabilită producția de microcontrolere. Ce este un microcontroler?

Acesta este un microcircuit special, poate fi produs în ambele Dip deci in SMD execuție, în memoria căreia se poate scrie un program, așa-numitul Hex fişier... Acesta este un fișier firmware compilat care este scris într-un editor special de cod de program. Dar nu este suficient să scrieți firmware-ul, trebuie să-l transferați, să îl introduceți în memoria microcontrolerului.

Programator - fotografie

În acest scop servește programator... După cum mulți știu, sunt multe tipuri diferite microtrolere - AVR, PICși altele, pentru diferite tipuri avem nevoie de diferiți programatori. Există, de asemenea, și toată lumea va putea să găsească și să facă unul potrivit în ceea ce privește cunoștințele și capacitățile. Dacă nu doriți să faceți singur programatorul, atunci puteți cumpăra unul gata făcut în magazinul online sau puteți comanda din China.

Figura de mai sus prezintă un microcontroler într-un pachet SMD. Care sunt avantajele utilizării microcontrolerelor? Dacă mai devreme, atunci când proiectăm și asamblam un dispozitiv pe elemente discrete sau microcircuite, setăm funcționarea dispozitivului prin intermediul unei anumite conexiuni, adesea complexe, pe o placă de circuit imprimat folosind mai multe piese. Acum este suficient să scriem un program pentru un microcontroler, care va face același lucru programatic, adesea mai rapid și mai fiabil decât un circuit fără a folosi microcontrolere. Microcontrolerul este un computer întreg, cu porturi I/O, capacitatea de a conecta un afișaj și senzori, precum și de a controla alte dispozitive.

Desigur, îmbunătățirea microcircuitelor nu se va opri aici și se poate presupune că după 10 ani vor exista într-adevăr microcircuite din cuvântul " micro„- invizibil pentru ochi, care va conține miliarde de tranzistori și alte elemente, de mai mulți atomi de mărime – atunci crearea celor mai complexe dispozitive electronice va deveni disponibilă chiar și radioamatorilor fără experiență! scurtă recenzie s-a încheiat, a fost cu tine AKV.

Discutați articolul CHIPS

V. V. Panyushkin

("KhiZh", 2014, nr. 4)

Fabricarea cipurilor minuscule care dau viață unui laptop este una dintre cele mai complexe și mai sofisticate. Constă din peste trei sute de operațiuni, iar un ciclu de producție poate dura până la câteva săptămâni. Cum arată acest proces într-un mod simplificat?

Aplicați un strat de silicon

Primul lucru de făcut este să creați un strat suplimentar pe suprafața substratului de silicon cu un diametru de 30 cm. Atomii de siliciu cresc pe substrat prin epitaxie: se depun treptat pe suprafața siliciului din faza gazoasă. Procesul se desfășoară în vid, aici nu este nimic de prisos, prin urmare, la suprafață se formează cel mai subțire strat de siliciu pur cu aceeași structură cristalină ca și substratul de siliciu, doar și mai curat. Cu alte cuvinte, obținem un substrat ușor îmbunătățit.

Aplicați un strat protector

Acum, pe suprafața substratului, este necesar să se creeze un strat protector, adică pur și simplu să-l oxideze pentru a forma cea mai subțire peliculă de oxid de siliciu SiO 2.

Funcția sa este foarte importantă: pelicula de oxid va împiedica și mai mult curentul electric să iasă din placă. Apropo, în În ultima vremeÎn loc de dioxidul de siliciu tradițional, Intel a început să folosească un dielectric de mare k pe bază de oxizi și silicați de hafniu, care au o constantă dielectrică k mai mare decât oxidul de siliciu. Stratul dielectric de înaltă k este realizat de aproximativ două ori mai gros decât stratul convențional de SiO 2 prin înclinare regiunile învecinate, dar datorită acestui fapt, cu o capacitate comparabilă, curentul de scurgere poate fi redus cu un factor de o sută. Acest lucru permite continuarea miniaturizării procesoarelor.

Aplicați un strat de fotorezist

Trebuie aplicat un fotorezistent pe stratul protector de oxid de siliciu - material polimeric, ale căror proprietăți se modifică sub influența radiațiilor. Cel mai adesea, acest rol este jucat de polimetacrilați, arilsulfoesteri și rășini fenl-formaldehidice, care sunt distruse de radiațiile ultraviolete (acest proces se numește fotolitografie). Acestea sunt aplicate pe un substrat rotativ prin pulverizarea acestuia cu un aerosol al substanței menționate. În principiu, este posibil să se utilizeze și un fascicul de electroni (litografie cu fascicul de electroni) sau o radiație moale cu raze X (litografie cu raze X) prin potrivirea acestora cu substanțele sensibile adecvate. Dar ne vom uita la procesul tradițional de fotolitografie.

Iradiem cu lumină ultravioletă

Acum substratul este gata de contact cu lumina ultravioletă, dar nu direct, ci printr-un intermediar - o fotomască, care acționează ca un șablon. De fapt, o fotomască este un desen al unui viitor microcircuit, mărit doar de câteva ori. Pentru a-l proiecta pe suprafața substratului, se folosesc lentile speciale pentru a reduce imaginea. Acest lucru are ca rezultat o claritate și o precizie uimitoare de proiecție.

Lumina ultravioletă, care trece prin mască și lentile, proiectează imaginea viitorului circuit pe substrat. Pe fotomască, viitoarele secțiuni de lucru ale microcircuitului integrat sunt transparente la radiația ultravioletă, iar secțiunile pasive sunt invers. În acele locuri de pe substrat în care urmează să fie amplasate elementele structurale active, radiația distruge fotorezistul. Și în zonele pasive nu se produce distrugerea, deoarece lumina ultravioletă nu ajunge acolo: șablonul este șablonul. Reactie chimica ceea ce se întâmplă în strat sub influența radiațiilor ultraviolete este foarte asemănător cu reacția în film care are loc în timpul fotografierii. Fotorezistul distrus se dizolvă ușor, astfel încât nu este dificil să îndepărtați produșii de descompunere de pe substrat. Apropo, sunt necesare până la 30 de măști foto diferite pentru a crea un procesor, așa că pasul se repetă pe măsură ce straturile sunt aplicate unul pe celălalt.

Otrăvim

Deci, desenul viitorului circuit cu toate elementele de până la câțiva nanometri este transferat pe suprafața substratului. Zonele în care stratul protector s-a prăbușit ar trebui acum să fie gravate. În acest caz, secțiunile pasive nu vor avea de suferit, deoarece sunt protejate de un strat polimeric de fotorezist, care nu s-a prăbușit în etapa anterioară. Zonele iradiate sunt gravate fie cu reactivi chimici, fie cu metode fizice.

În primul caz, pentru a distruge stratul de dioxid de siliciu, se folosesc compoziții pe bază de acid fluorhidric și fluorură de amoniu. Gravarea lichidă este un lucru bun, dar există o problemă: lichidul tinde să se scurgă sub stratul de rezistență în zonele pasive adiacente. Ca rezultat, detaliile modelului gravat se dovedesc a fi mai mari ca dimensiuni decât cele oferite de mască. Prin urmare, este de preferat o metodă fizică uscată - gravarea cu ioni reactivi folosind plasmă. Un gaz reactiv adecvat este selectat pentru fiecare material gravat uscat. Deci, siliciul și compușii săi sunt gravați cu plasmă care conține clor și fluor (CCl 4 + Cl 2 + Ar, ClF 3 + Cl 2, CHF 3, CF 4 + H 2, C 2 F 6). Adevărat, gravarea uscată are și un dezavantaj - selectivitate mai mică în comparație cu gravarea lichidă. Din fericire, există o metodă universală pentru acest caz - gravarea cu fascicul de ioni. Este potrivit pentru orice material sau combinație de materiale și are cea mai mare rezoluție dintre orice metodă de gravare, producând elemente cu o dimensiune mai mică de 10 nm.

Noi aliajăm

Acum este momentul implantării ionice. Permite introducerea aproape oricărui element chimic în cantitatea necesară la o anumită adâncime în zonele gravate în care a fost expus substratul de siliciu. Scopul acestei operațiuni este de a schimba tipul de conductivitate și concentrația purtătorilor în cea mai mare parte a semiconductorului pentru a obține proprietățile dorite, de exemplu, netezimea necesară a joncțiunii p-n. Cei mai obișnuiți dopanți pentru siliciu sunt fosforul, arsenul (oferă conductivitate electronilor de tip n) și borul (conductivitate a orificiilor de tip p). Ionii elementelor implantate sub formă de plasmă sunt accelerați la viteze mari câmp electromagnetic și bombardează substratul cu ele. Ionii energetici pătrund în zonele neprotejate, scufundându-se în probă la o adâncime de la câțiva nanometri până la câțiva micrometri.

După introducerea ionilor, stratul de fotorezist este îndepărtat, iar structura rezultată este recoaptă la temperatura ridicata pentru a restabili structura deteriorată a semiconductorului și ionii ligand ocupă locurile rețelei cristaline. În general, primul strat de tranzistori este gata.

Realizarea ferestrelor

Pe deasupra tranzistorului rezultat, este necesar să se aplice un strat izolator, pe care trei „ferestre” sunt gravate prin aceeași metodă de fotolitografie. Prin intermediul acestora, în viitor, se vor crea contacte cu alți tranzistori.

Aplicați metal

Acum întreaga suprafață a plăcii este acoperită cu un strat de cupru folosind depunerea în vid. Ionii de cupru călătoresc de la electrodul pozitiv (anod) la electrodul negativ (catod), care este substratul, și aterizează pe acesta, umplând ferestrele create prin gravare. Suprafața este apoi lustruită pentru a îndepărta excesul de cupru. Metalul este aplicat în mai multe etape pentru a crea interconexiuni (vă puteți gândi la ele ca fire de conectare) între tranzistoarele individuale.

Dispunerea unor astfel de interconexiuni este determinată de arhitectura microprocesorului. Astfel, la procesoarele moderne se stabilesc conexiuni intre aproximativ 20 de straturi care formeaza o schema tridimensionala complexa. Numărul de straturi poate varia în funcție de tipul de procesor.

Testare

În cele din urmă, discul nostru este gata pentru testare. Inspectorul principal aici sunt capetele sondelor de la instalațiile automate de sortare a plăcilor. Prin atingerea plăcilor, ele măsoară parametrii electrici. Dacă ceva nu merge bine, acestea marchează cristalele defecte, care sunt apoi aruncate. Apropo, un cristal în microelectronică se numește un singur circuit integrat de complexitate arbitrară, plasat pe o placă semiconductoare.

Taiem

Apoi plăcile sunt împărțite în cristale simple. Pe un substrat cu diametrul de 30 cm se pun aproximativ 150 de microcircuite, aproximativ 2x2 cm.

Procesorul este gata!

După aceea, se conectează un contact pad, care asigură comunicarea între procesor și restul sistemului, cristalul și capacul, care elimină căldura de la cristal la răcitor.

Procesorul este gata! Conform estimărilor mele (probabil foarte inexacte), fabricarea unui procesor modern, cum ar fi, de exemplu, un Intel Core i7 quad-core, necesită aproximativ o lună de funcționare a unei fabrici ultramoderne și 150 kWh de energie electrică. În același timp, masa de siliciu și substanțe chimice consumate pe cristal se calculează cel mult în grame, cuprul - în fracțiuni de gram, aur pentru contacte - în miligrame și liganzi precum fosfor, arsen, bor - și chiar mai puțin.

Vocabular

Pentru cei care riscă să se încurce în substraturi, cipuri, procesoare și cristale, vă prezentăm un mic glosar de termeni.

Substratul - o placă rotundă de siliciu monocristalin cu diametrul de 10 până la 45 cm, pe care se cultivă microcircuite semiconductoare prin metoda epitaxiei.

Cristal, cip, circuit integrat - nu este conectat cu o altă parte a substratului cu un sistem multistrat de tranzistori crescuți pe acesta, conectați prin contacte de cupru. În plus, este folosit ca parte principală a microprocesorului.

Ligand (dopant) - în cazul materialelor semiconductoare, substanță ai cărei atomi sunt înglobați în rețeaua unui cristal de siliciu, modificându-i conductivitatea.

Procesor, microprocesor - elementul central de calcul al calculatoarelor moderne. Constă dintr-un cristal plasat pe un tampon de contact și acoperit cu un capac de disipare a căldurii.

Fotomască - o placă translucidă cu un model prin care trece lumina atunci când fotorezistul este iradiat.

Fotorezist - un material fotosensibil polimer, ale cărui proprietăți, de exemplu, solubilitatea, se modifică după expunerea la un anumit tip de radiație.

Epitaxie - creșterea orientată regulată a unui cristal pe suprafața altuia. În acest caz, cuvântul „cristal” este folosit în sensul său de bază. Există multe metode de producere a cristalelor ordonate bazate pe creșterea epitaxială.

Chip

Circuite integrate moderne concepute pentru montare la suprafață.

Microcircuite digitale sovietice și străine.

Integral(engl. Circuit integrat, IC, microcircuit, microcip, cip de siliciu sau cip), ( micro)sistem (IS, IC, m/sh), cip, microcip(ing. cip- cip, cip, cip) - dispozitiv microelectronic - un circuit electronic de complexitate arbitrară, realizat pe un cristal (sau film) semiconductor și plasat într-o carcasă neseparabilă. Adesea sub circuit integrat(IS) înțelege cristalul sau filmul real cu circuit electronic si sub microcircuit(MS) - ESTE inclus într-o carcasă. În același timp, expresia „componente de cip” înseamnă „componente montate pe suprafață”, spre deosebire de componentele pentru lipirea tradițională în găurile de pe o placă. Prin urmare, este mai corect să spunem „microcircuit cu cip”, adică un microcircuit pentru montaj la suprafață. În momentul de față (anul) majoritatea microcircuitelor sunt fabricate în pachete pentru montaj la suprafață.

Poveste

Invenția microcircuitelor a început cu studiul proprietăților peliculelor subțiri de oxid, manifestate prin efectul conductibilității electrice slabe la tensiuni electrice scăzute. Problema a fost că nu a existat un contact electric în punctul de contact al celor două metale sau avea proprietăți polare. Studiile profunde ale acestui fenomen au condus la descoperirea diodelor și mai târziu a tranzistorilor și a circuitelor integrate.

Niveluri de proiectare

• Fizic - metode de implementare a unui tranzistor (sau a unui grup mic) sub formă de zone dopate pe un cristal.
• Electric - principiu circuit electric(tranzistoare, condensatoare, rezistențe etc.).
• Logica - un circuit logic (invertoare logice, elemente SAU-NU, ȘI-NU etc.).
• Nivel de inginerie de circuit și sistem - circuite de inginerie de circuit și sistem (declanșatoare, comparatoare, codificatoare, decodoare, ALU-uri etc.).
• Topologice - fotomasti topologice pentru fabricare.
• Nivel software (pentru microcontrolere și microprocesoare) - instrucțiuni de asamblare pentru programator.

În prezent, majoritatea circuitelor integrate sunt dezvoltate folosind sisteme CAD, care vă permit să automatizați și să accelerați semnificativ procesul de obținere a măștilor fototopologice.

Clasificare

Grad de integrare

Programare

Un microcircuit integrat poate avea o funcționalitate completă, oricât de complexă – până la un microcomputer întreg (microcomputer cu un singur cip).

Circuite analogice

• Generatoare de semnal
• Multiplicatori analogici
• Atenuatoare analogice și amplificatoare variabile
• Stabilizatoare de alimentare
• CI de control pentru comutarea surselor de alimentare
• Convertoare de semnal
• Circuite de sincronizare
• Diferiți senzori (temperatura, etc.)

Circuite digitale

• Porți logice
• Convertoare tampon
• Module de memorie
• (Micro) procesoare (inclusiv procesorul dintr-un computer)
• Microcalculatoare cu un singur cip
• FPGA - Circuite integrate logice programabile

Circuitele integrate digitale au o serie de avantaje față de cele analogice:

• Consum redus de energie asociat cu utilizarea semnalelor electrice pulsate în electronica digitală. Atunci când recepționează și convertesc astfel de semnale, elementele active ale dispozitivelor electronice (tranzistoare) funcționează într-un mod „cheie”, adică tranzistorul este fie „deschis” - ceea ce corespunde unui semnal de nivel înalt (1), fie „închis”. " - (0), în primul caz nu există nicio cădere de tensiune în tranzistor, în al doilea - nu trece curent prin el. În ambele cazuri, consumul de energie este aproape de 0, spre deosebire de dispozitivele analogice, în care tranzistoarele sunt în stare intermediară (rezistivă) de cele mai multe ori.
• Imunitate ridicată la zgomot dispozitivele digitale este asociată cu o diferență mare între semnalele de nivel ridicat (de exemplu, 2,5 - 5 V) și scăzut (0 - 0,5 V). O eroare este posibilă cu o astfel de interferență, atunci când un nivel ridicat este perceput ca scăzut și invers, ceea ce este puțin probabil. În plus, dispozitivele digitale pot folosi coduri speciale pentru a corecta erorile.
• Diferența mare dintre semnalele de nivel înalt și cel scăzut și un interval destul de larg al modificărilor lor permise face tehnologia digitală insensibil la împrăștierea inevitabilă a parametrilor elementelor în tehnologia integrală, elimină necesitatea selectării și configurării dispozitivelor digitale.

Apariția circuitelor integrate a făcut o adevărată revoluție tehnologică în industria electronică și IT. S-ar părea că în urmă cu doar câteva decenii, pentru cele mai simple calcule electronice, au fost folosite calculatoare uriașe cu lampă, care ocupau mai multe încăperi și chiar clădiri întregi.

Aceste computere conțineau multe mii de tuburi cu vid, care necesitau o energie electrică colosală și sisteme speciale de răcire pentru a funcționa. Astăzi sunt înlocuite de calculatoare bazate pe circuite integrate.

În esență, un circuit integrat este un ansamblu de multe componente microscopice semiconductoare plasate pe un substrat și ambalate într-un pachet miniatural.

Un singur cip modern, de dimensiunea unei unghii umane, ar putea conține câteva milioane de diode, tranzistori, rezistențe, fire de plumb și alte componente în interior care ar fi necesitat spațiul unui hangar destul de mare pentru a le adăposti pe vremuri.

Nu este nevoie să căutați departe pentru exemple, procesorul i7, de exemplu, conține mai mult de trei miliarde de tranzistori într-o zonă de mai puțin de 3 centimetri pătrați! Și aceasta nu este limita.

În continuare, ne vom uita acum la baza procesului de creare a microcircuitelor. Microcircuitul este format prin tehnologie plană (de suprafață) prin litografie. Aceasta înseamnă că este, așa cum ar fi, crescut dintr-un semiconductor pe un substrat de siliciu.

În primul rând, se prepară o placă subțire de siliciu, care este obținută dintr-un singur cristal de siliciu prin tăierea dintr-o piesă de prelucrat cilindrică folosind un disc acoperit cu diamant. Placa este lustruită conditii speciale pentru a evita murdăria și orice praf pe el.

După aceea, placa este oxidată - este expusă la oxigen la o temperatură de aproximativ 1000 ° C pentru a obține pe suprafața sa un strat de film dielectric puternic de dioxid de siliciu cu o grosime de numărul necesar de microni. Grosimea stratului de oxid astfel obtinut depinde de timpul de expunere la oxigen, precum si de temperatura substratului in timpul oxidarii.

Apoi, se aplică un fotorezistent pe un strat de dioxid de siliciu - o compoziție fotosensibilă, care, după iradiere, se dizolvă într-un anumit substanta chimica... Pe fotorezist este plasat un șablon - o fotomască cu zone transparente și opace. Apoi placa cu fotorezistul aplicat este expusă - iluminată de o sursă de radiații ultraviolete.

Ca urmare a expunerii, acea parte a fotorezistentului care se afla sub zonele transparente ale măștii foto își schimbă Proprietăți chimiceși acum poate fi îndepărtat cu ușurință împreună cu dioxidul de siliciu de dedesubt cu substanțe chimice speciale, folosind plasmă sau altă metodă - aceasta se numește gravare. La sfârșitul gravării, zonele plachetei neprotejate cu fotorezistul (expuse) sunt îndepărtate din fotorezistul expus și apoi din dioxidul de siliciu.

După gravarea și curățarea acelor locuri ale substratului, pe care a rămas dioxid de siliciu, din fotorezistul neiluminat, se începe epitaxia - pe placă de siliciu se aplică straturi de substanță dorită cu grosimea de un atom. Se pot aplica cat mai multe astfel de straturi. În continuare, placa este încălzită și se realizează difuzia ionilor anumitor substanțe pentru a obține regiuni p și n. Borul este folosit ca acceptor, iar arsenul și fosforul sunt folosiți ca donatori.

La sfarsitul procesului se realizeaza metalizarea cu aluminiu, nichel sau aur pentru a obtine pelicule conductoare subtiri care vor actiona ca conductoare de legatura pentru tranzistoare, diode, rezistente etc crescute pe substrat in etapele anterioare.pe placa de circuit imprimat. .