3.7. МИКРОЭЛЕКТРОННАЯ база ЭВМ

МИКРОЭЛЕКТРОНИКА [microelectronics] -

Область электроники, охватывающая комплекс проблем по созданию и применению электронных устройств, их блоков или узлов различного назначения, реализуемых в виде интегральных схем (см. ниже) различной степени интеграции .

Интегральная схема , ИС , микросхема [integrated circuit ] - Миниатюрное электронное устройство определенного функционального назначения, содержащее электронные элементы (транзисторы, диоды, резисторы и т.п.), созданные на поверхности или внутри полупроводникового (например, - кремниевого или арсенид-галлиевого) кристалла. Конструкция ИС помимо полупроводникового кристалла, с нанесенной на него схемой (в англоязычной терминологии - чипа [chip ]), включает в себя корпус с контактными выводами для установки на плате. В англоязычной литературе встречается также термин “ die ”, который используется в значении – кристалл, микросхема.

 

 

 

Различаются следующие типы корпусов ИС

и соответствующих им разъемов :

Степень интеграции [Scale Integration] -

Характеристика, определяющая плотность упаковки (размещения) на одном кристалле (чипе) схемных элементов ИС .

Различают следующие степени интеграции - малая, средняя, большая и сверхбольшая. В настоящее время актуальными являются в основном сверхбольшая степень интеграции [VLSI, ULSI - Very (Ultra) Large-Scale Integration ], характеризующаяся плотностью упаковки более 10 4 - 106 элементов на кристалл, а также - большая степень интеграции [LSI - Large-Scale Integration ] - от 10 3 до 10 4 элементов на кристалл).

Развитие микроэлектроники, выраженное в увеличении степени интеграции, является физической основой развития вычислительной техники. Это можно показать на примере развития микропроцессоров серии Intel: 1978 г. - на кристалле микросхемы ЦП 8086 содержалось 29 тыс. транзисторов, 1982 г. (i286) - 134 тыс., 1985 г. (i386) - 275 тыс., 1989 г. (i486DX) - 1.2 млн., 1993 г. (Pentium) - 3,1 млн., 1995-1996 гг. (P6 -Pentium Pro) - 5,5 млн . По разным прогнозам к 2000 г. количество транзисторов на одном кристалле составит от 40 до 50 млн. [184, 185, 366].

БИС , большая интегральная схема

[Large-Scale Integrated Circuit, LSIC] -

Интегральная схема, соответствующая большой степени интеграции .

СБИС , сверхбольшая интегральная схема

[Very (Ultra) Large-Scale Integrated Circuit, VLSIC, ULSIC] -

Интегральная схема, соответствующая сверхбольшой степени интеграции .

Понятия и термины, связанные с технологией производства ИС:

ASIC (Application Specific Integrated Circuit) –

Интегральная схема, спроектированная под специальное приложение. Часто её называют также “Заказной ИС”. Разновидностью её является стандартизированная версия, которая выпускается разными фирмами. Её наименование – ASSP (Application Specific Standard Prodacts). В общем виде ASIC представляет собой микроэлектронный модуль-заготовку, имеющую миллионы вентилей и унифицированную для решения определённого класса задач. При выборе для конкретного применения она допускает быстрое выполнение её автоматизированного кофигурирования в нужный вид а в процессе эксплуатации – переконфигурирование для расширения её функциональных возможностей. ASIC широко используются в различных отраслях микроэлектроники, включая телеметрию, коммуникационные системы, глобальные навигационные системы, мультимедиа, автомобильную и бытовую электронику и т.д. Подробнее см. [547].

FPGA (Field Programmable Gate Array) –

Технологическая заготовка для проектирования и изготовления ASIC (см. выше). Она представляет собой определённым образом сформированный массив полупроводниковых схемных элементов в количестве от 1 до 100 тыс. логических вентилей, который позволяет в лабораторных условиях относительно просто создать опытный образец ASIC , отвечающий заданным условиям, а также мелкие и средние партии готовых изделий. Важной отличительной особенностью технологии FPGA является возможность программирования её микроэлементов неограниченное число раз, а также наличие специализированных средств (ПК, специальное программное обеспечение и программатор), обеспечивающих быстрое выполнение работ, связанных с проектирование схем. Подробнее см. [547].

Оптикоэлектроника , оптоэлектроника

[optics-electronics, optronics] -

Область техники, использующая схемные элементы, работающие в одном или нескольких оптических диапазонах электромагнитного излучения: ультрафиолетовом (УФ), видимом (световом) или инфракрасном (ИК). В вычислительной технике такими схемными элементами являются, в частности светодиоды , фотодиоды , ПЗС ( приборы с зарядовой связью) и КМОП-сенсоры. Использование терминов “оптикоэлектроника” и “оптоэлектроника” у специалистов неоднозначно. Некоторые считают их синонимичными, другие их разделяют, считая, что оптоэлектроника распространяется только на внутрисхемные устройства преобразования и передачи сигналов, например в оптоволоконных каналах связи, в узлах аппаратуры и т.п.

Оптикоэлектронный , оптоэлектронный - Относящийся к оптикоэлектронике или оптоэлектронике .

Некотрые виды оптоэлектронных устройств: