И В. С. Ямпольсний о основы автоматики и электронно- вычислительной техники нститутов

полупроводниковая подложка с проводимостью р-типа

дизлектрик

л егированная область с проводимостью п-типа и- металлизация

меньшем числе технологических операции.
В гибридных ИМС одновременно используется несколько раз­личных технологии. Примером гибридной ИМС может служить интегральный усилитель с оптоэлектронными цепями управления. При этом усилитель выполняется на подложке из германия или кремния, а светоизлучающий элемент — на арсениде галлия. С мо­мента появления первых микросхем (начало 60-х гг.) благодаря усилиям физиков и технологов, направленных на разработку усо­вершенствованных. технологических процессов, ежегодно обеспечива­лось удвоение числа активных элементов на одном кристалле при одновременном снижении стоимости одного элемента. Этот процесс иллюстрируется диаграммой, представленной на рисунке 2.16.
Создание ИМС позволило решить две главные задачи, стоявшие перед разработчиками систем автоматики и ЭВТ: повышение надеж­ности и снижение стоимости создаваемых устройств. В самом деле, простейший микрокалькулятор собран на ИМС, содержащей около 10 000 элементов. Если бы его собрали на транзисторах, то при среднем времени безотказной работы одного транзистора Ю⁶ ч (100 лет) интенсивность отказов микрокалькулятора была бы в 10 000 раз выше, т. е. один отказ в неделю. Интегральная микро­схема имеет примерно такое же время безотказной работы, как и одиночный транзистор, и является самым надежным элементом микрокалькулятора (отказы МК чаще всего вызываются неисправ­ностями индикаторов, клавиш и схем питания).
Высокая стоимость сложных электронных комплексов обработки информации ограничивает область их применения. Так, в основном
п о этой причине они до сих пор не находили широкого применения в системе народного образования. С появлением ИМС положение начинает меняться. Микроэлектронные схемы при массовом произ­водстве значительно дешевле эквивалентных им устройств, собран­ных на дискретных элементах. Разница в себестоимости состав­ляет от 10 до десятков тысяч раз (чем-сложнее устройство, тем




элемента


1960


г

оно выгоднее). Такая высокая экономичность обусловлена груп­повым технологическим процессом, когда на одной установке одно­временно производится до 10 000 отдельных микросхем, а каждая имс содержит до 10000 отдельных элементов.

Третья проблема, которую помогает разрешить микроэлектро­ника,— это уменьшение размеров и массы, а также связанные с ними уменьшение энергопотребления и повышение быстродей­ствия ЭВМ. Интересно сравнить цифры о плотности монтажа в раз­личных схемах: ламповые — один элемент- в 10—100 см³, тран­зисторные — один элемент в 1 см³, интегральные — до сотен тыс. элементов в 1 см³. Разработка и 'производство микросхем опре­деленного типа становятся выгодными только при их массовом выпуске. Как показывает практика, увеличение производства опре­деленного типа ИМС в 100 раз приводит к снижению их стои­мости в 10 раз с одновременным- существенным повышением ка­чества. Поэтому номенклатура микросхем ограничена и определяет­ся отраслевыми стандартами. Стандарты определяют функциональ­ные типы микросхем, основные параметры, напряжение питания, типы и размеры корпусов. Подавляющее большинство микросхем выпускается в виде серий. Микросхемы, входящие в одну серию, как правило, выполнены по единой технологии, имеют одинаковые напря­жение питания и рабочие параметры, единое конструктивное испол­нение. Конкретные данные по микросхемам и указания по их исполь­зованию приводятся в справочной литературе [4,5].
_s <