Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> История -> Мигулина В.В. -> "100 лет радио" -> 142

100 лет радио - Мигулина В.В.

Мигулина В.В. , Гороховского A.B. 100 лет радио — М.: Радио и связь, 1995. — 384 c.
ISBN 5-256-01228-2
Скачать (прямая ссылка): radio1995.djvu
Предыдущая << 1 .. 136 137 138 139 140 141 < 142 > 143 144 145 146 147 148 .. 163 >> Следующая

В первую очередь на этот путь нас толкает проблема надежности. Известно, что интенсивность отказов системы или устройства в целом при последовательном включении элементов в смысле надежности, т.е. без резервирования и дублирования, равна сумме интенсивностей отказов используемых в них элементов. Если принять, что справедливы данные статистики США об интенсивности отказов кристалла ИС и паяных соединений, то при 48 выводах корпуса только 2% вероятности отказа будет приходиться на долю кристалла и 98% на долю паяных соединений. Замена, например, сотни ИС одной, функционально им эквивалентной, даже при числе вводов корпуса этой ИС, равном 200, позволит снизить число паяных соединений с 4800 до 200. Практика подтверждает, что попытка проектировать аппаратуру на основе большого количества ИС относительно низкого уровня интеграции абсолютно бесперспективна с позиций надежности.
Вторым фактором, толкающим на путь повышения степени интеграции, является быстродействие, которое может существенно ограничиваться паразитными параметрами соединений между ИС, выполненных на плате. На кристалле, имеющем обычно размеры
338
Я. А. Федотов
не более 10x10 мм'2, паразитные параметры аналогичных соединений оказываются существенно меньше. Однако, как мы увидим позже, и эти соединения при высоких уровнях интеграции также начинают ограничивать быстродействие.
Третьим фактором является экономика: четыре ИС ДОЗУ емкостью 64 кбит оказываются дороже одной ИС емкостью 256 кбит. Здесь причина кроется в том, что изготовление кристалла — групповой процесс, трудоемкость которого в пересчете на кристалл относительно низка. Процедура же индивидуальной обработки (сборка в корпус, разводка выводов, герметизация, финишный контроль) требует в 20...30 раз более высоких трудозатрат.
Все эти соображения подтверждаются на практике, во всяком случае до технологического уровня ТУ5 (см.табл.), т.е. до минимального топологического размера в 1,0...0,8 мкм, позволяющего создавать ДОЗУ емкостью 1 М и логические кристаллы с числом транзисторов на кристалле, несколько превышающим 1 млн.
Разница в плотности упаковки логических ИС и ИС памяти определяется нерегулярностью структуры первых и регулярностью
Таблица технологических уровней и соответствующих этим уровням видов
Технологический уровень ТУ1 ТУ2
ДОЗУ. Объем памяти, бит 4к 16к
Число транзисторов на кристалле, тыс.шт. 28 70
Площадь кристалла, мм2 16 18
Площадь ячейки памяти, мкм2 — 360
Минимальный топологический размер, мкм 6 4
Число операций фотолитографии — 12
Условия производства Класс 100 + +
Класс 10
Класс 1
Удельный вес ИС данного ТУ в общих объемах производства в мире, % 75
Виды микро-
Электронные часы и калькуляторы + +
Программируемые калькуляторы +
Сверхскоростные ИС (С2ИС)
Интегральные схемы для бытовой техники + +
Цифровые процессоры сигналов, включая микропроцессоры, число транзисторов 58 тыс. (1982г.)
Примечание. При оценке ТУ для логических ИС и ИС ДОЗУ учитывалась
Интегральная электроника
339
структуры вторых. В результате при высоких степенях интеграции (сотни тысяч транзисторов на кристалл) в логических ИС активные элементы (транзисторы) занимают не более 30 и даже до 20% площади кристалла. В ИС ДОЗУ с их регулярной структурой активные элементы могут занимать от 40 до 60% площади кристалла. Остальная часть площади кристалла занята межсоединениями (коммутацией) как внутриячеечными, так и между ячейками.
Специализация и универсальность
Первая ИС — двухтранзисторный триггер — была относительно универсальна. Относительно универсальными можно было считать и ИС с двумя-тремя логическими ячейками в корпусе.
Примером таких схем могут являться, например, отечественные ИС типов КР1561. Однако вряд ли кому-либо может прийти в голову собирать устройство в тысячи и десятки тысяч вентилей из таких схем. Появляется необходимость в специализированных ИС, предназначенных для конкретной аппаратуры, т.е. ИС делятся на
категорий микроэлектронной продукции
ТУЗ ТУ4 ТУ5 ~^ТУ6 ТУ7 ТУ8
64 к 256 к 1М 4М 16М 64М
280 830 (2,5...3)хЮ3 (6...10)х103 (30...35)хЮ3 140x1О3
28 43 40...70 80...140 110...150 200... 250
180 80 30...40 10...20 5...6 2
2...2,5 1 0,8... 1,2 0,8...1 0,5...0,6 0,3
14 16 12...18 15...20 18...22 20
+ + +
+ +
+
15 10
электронной продукции
+
+ + + +


160 тыс. (1983 г.) 695 тыс. (1988 г.) 1 млн. (1990 г.) 4 млн. (1993 г.) 22 млн. (1996 г.) 100 млн. (2000 г.)
более высокая плотность упаковки регулярных структур ИС ДОЗУ
340
Я. А. Федотов
специализированные (частного применения в отечественной терминологии или ASIC — Application Specific Integrated Circuits в англоязычном варианте) и универсальные (общего применения). Последние представлены главным образом схемами памяти, АЦП и ЦАП, сдвиговыми регистрами и т.п. Они выпускаются специализированными фирмами крупными тиражами и реализуются на рынке. Наряду с этим зарубежные фирмы, разрабатывающие и выпускающие электронную аппаратуру, имеют внутри себя предприятия, получившие название "каптивных" ("захваченных", "ассимилированных"), разрабатывающие и выпускающие необходимые схемы частного применения (внутри фирмы). В среднем в аппаратуре, выпускаемой за рубежом, до 45% и более интегральных Схем представлено такими специализированными ИС и 55% — покупными, рыночными. При этом отдельные фирмы, например "Ай-Би-Эм", до 90% используемых в аппаратуре ИС разрабатывает и выпускает внутри фирмы.
Предыдущая << 1 .. 136 137 138 139 140 141 < 142 > 143 144 145 146 147 148 .. 163 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed