Микросхемы

В объеме 14 глав одной книги детально и последовательно рассмотрен весь комплекс взаимосвязанных теоретических и практических аспектов сквозного проектирования и организации производства кремниевых субмикронных микросхем: теоретические основы работы полевых и биполярных транзисторов, методы и особенности конструктивно-схематического проектирования, базовые схемотехнические и системотехнические решения биполярных, КМОП-, БиКМОП- и КНИ-микросхем, методы и средства повышения их радиационной стойкости, стандартные библиотеки проектирования и типовые маршруты проектирования. Впервые в отечественной научно-технической литературе здесь детально рассмотрены методы логического проектирования КМОП-микросхем с пониженным энергопотреблением, а также основные принципы и методы проектирования кибербезопасных микросхем и систем-на-кристалле. Детально рассмотрены современные методы и средства управления качеством изготовления субмикронных микросхем, современные технологии корпусирования микросхем, систем-на-кристалле и систем в корпусе. Отдельная глава посвящена анализу состояния и тенденций развития современной микроэлектроники, включая методологический анализ существующих проблем и новых угроз. Книга ориентирована на широкий круг читателей: студентов и преподавателей технических университетов, а также инженеров и менеджеров, специализирующихся в области разработки и организации производства субмикронных микросхем.

В учебном пособии рассмотрена совокупность вопросов, связанных с организацией современной микроэлектронной отрасли и производства интегральных микросхем (ИМС). Основной стремительного роста микроэлектронной индустрии является открытый конкурентный заинтересованный рынок, который развивается за счет возникновения и формирования новых потребностей у потребителей, инвестиций в исследования материалов и технологий, развития новых технологий, производств, аппаратуры. Имеют место глобализация микроэлектронной индустрии и объединение усилий в рамках альянсов и ассоциаций для решения общих задач. Дается общее представление об устройстве типичного полупроводникового предприятия по производству чипов ИМС. Рассмотрены тенденции проектирования современного оборудования для производства ИМС. Имеет место постепенный перенос к изготовителям оборудования работ по разработке и интеграции отдельных технологических процессов, а также сервисного обслуживания потребителей. Кратко охарактеризована основная деятельность инженера на предприятии по производству ИМС. Главной задачей инженеров в производстве является повышение качества выпускаемой продукции. Учебное пособие разработано в соответствии с рабочей программой учебной дисциплины «Семинары по специальности», образовательная программа 11.04.04. «Электроника и наноэлектроника», магистерская программа «Микро- и наноэлектроника». Рекомендуется для обучения бакалавров и магистрантов по направлениям 11.03.04 и 11.04.04 («Электроника и наноэлектроника»), 28.03.01 и 28.04.01 («Нанотехнологии и микросистемная техника») в рамках семинаров по специальностям и по дисциплинам, связанным с преподаванием технологических процессов производства изделий микроэлектроники. микросистемной техники, наноэлектроники. Также рекомендуется для аспирантов специальности 11.06.01 «Электроника, радиотехника и системы связи», представляет интерес для инженеров и технологов производства ИМС.

В учебном пособии изложены физические аспекты проектирования цифровых кремниевых микросхем в твердотельном и гибридном исполнении. Рассмотрены вопросы проектирования МОП- и биполярных транзисторов и диодов, а также пассивных элементов (резисторов, конденсаторов, проводников и контактных узлов). Подробно изложены вопросы проектирования элементов гибридных микросхем. Много внимания уделено проектированию МОП- и КМОП-интегральных микросхем, так как в настоящее время именно эти ИМС занимают ведущие позиции в производстве микросхем в целом. Особенностью данного учебного пособия является описание методов повышения надежности и радиационной стойкости ИМС, поскольку микросхемы широко используются в экстремальных условиях. Учебное пособие предназначено для преподавателей, аспирантов и студентов, специализирующихся в области микроэлектроники, электроники, электронных измерительных систем, а также для специалистов, интересующихся повышением надежности и радиационной стойкости ИМС.

В монографии на основе анализа технической и патентной литературы и результатов исследований авторов за последние двадцать лет рассмотрены методы контроля, программы испытаний, конструкции устройств (тестеров) для контроля параметров аналоговых микросхем, силовых диодов и транзисторов, приведены описания отечественных и зарубежных тестеров. Монография предназначена для инженерно-технических работников предприятий электронной и радиоэлектронной промышленности, также может быть полезна студентам вузов, обучающимся по направлениям «Радиотехника», «Инфокоммуникационные технологии и системы связи», «Конструирование и технология электронных средств», «Электроника и наноэлектроника», «Электроэнергетика и электротехника» (уровень магистратура), аспирантам направлений «Электроника, радиотехника и системы связи», «Электро- и теплотехника».

Рассмотрена совокупность вопросов, связанных с созданием многоуровневых систем металлизации интегральных микросхем по технологическим маршрутам, обобщенно называемым Back-End-Of-Lme (BEOL). Охарактеризованы проблемы и решения создания проводящих и металлических тонких пленок, пленок диэлектрических материалов, проблемы и решения по планаризации поверхности интегральных микросхем. Рассмотрены вопросы получения конформных тонкопленочных покрытий на усложняющихся рельефах интегральных микросхем. Может быть рекомендовано для обучения бакалавров и магистрантов по направлениям 11.03.04 и 11.04.04 «Электроника и наноэлектроника», 28.03.01 и 28.04.01 «Нанотехнологии и микросистемная техника» в рамках семинаров по специальностям и дисциплинам, связанным с преподаванием физико-химических основ технологических процессов изделий микроэлектроники, микросистемной техники, наноэлектроники, а также для магистрантов и аспирантов по специальности 11.06.01 «Электроника, радиотехника и системы связи», технологов производства ИМС, исследователей в области нанотехнологий.

Рассматриваются принципы построения и свойства устройств на транзисторах и интегральных элементах, работающих в импульсном режиме: основы построения устройств комбинационной логики: шифраторов, мультиплексоров, триггеров, регистров, счетчиков, сумматоров. Излагаются основы построения и свойства таких базовых схем, как мультивибраторы, генераторы линейно изменяющегося напряжения, триггеры, блокинг-генераторы. Конспект лекций предназначен для студентов третьего курса РЭФ и ФТФ. обучающихся по специальностям «Электроника и наноэлектроника». «Оптотехника». «Фотоника и оптоинформатика».

Это первая книга серии практических пособий в четырех книгах под общим названием «Полузаказные БИС на БМК серий 5503 и 5507», посвященных общим сведениям о базовых матричных кристаллах, вопросам методологии проектирования БИС на их основе, средствам проектирования и библиотекам ячеек полузаказных микросхем серий 5503 и 5507, нашедших широкое применение в радиоэлектронной аппаратуре. Книга содержит сведения об отечественных базовых матричных кристаллах, применяемых в настоящее время в аппаратуре космического назначения. Детально описана конструкция БМК серий 5503 и 5507, приведены их основные характеристики. В книге представлена методология проектирования полузаказных БИС и разработки аппаратуры на их основе, изложен порядок освоения производства БИС, дан обзор нормативно-технической документации, регламентирующей требования к микросхемам, приведен пример проектирования микросхемы на БМК серии 5503 средствами САПР «Ковчег 3.04». Промышленная версия САПР «Ковчег 3.04» свободно распространяется и размещена на сайте (http://www.asic.ru). Книга предназначена для разработчиков радиоэлектронной аппаратуры, а также для преподавателей, аспирантов и студентов старших курсов, изучающих современные методы проектирования специализированных БИС.

Это четвертая книга серии учебных пособий из 4 книг, посвященных общим сведениям о базовых матричных кристаллах, вопросам методологии проектирования, средствам проектирования САПР «Ковчег» и библиотекам ячеек полузаказных микросхем серий 5503 и 5507. Книга содержит описание библиотеки функциональных ячеек, предназначенных для проектирования средствами САПР «Ковчег» самосинхронных интегральных микросхем на основе базовых матричных кристаллов серий 5503 и 5507. Самосинхронные схемы характеризуются рядом параметров, выгодно отличающих их от синхронных схем, в том числе устойчивостью функционирования к разбросу и отклонениям параметров элементной базы из-за старения элементов. В книге представлена методология проектирования самосинхронных электронных изделий на базе самосинхронных функциональных ячеек, а также методическое руководство по анализу самосинхронности схем ограниченного объема методом диаграмм переходов. Предназначена для разработчиков радиоэлектронной аппаратуры, а также для преподавателей, студентов старших курсов и аспирантов, изучающих современные методы проектирования специализированных БИС.

Книга содержит сведения о микросхемах, разработанных научно-производственным комплексом «Технологический центр» и предназначенных для применения в аппаратуре космического назначения. Приведены сведения о разработанных и освоенных в производстве базовых и базовых матричных кристаллах, являющихся основой для разработки специализированных микросхем. Детально описаны серийно выпускаемые полузаказные и заказные микросхемы общего применения. Книга предназначена для разработчиков радиоэлектронной аппаратуры, а также для преподавателей, студентов старших курсов и аспирантов.

Книга посвящена КМОП интегральным схемам (ИС) со структурой «кремний на сапфире», которые являются стратегически важным направлением создания ИС для экстремальных и ответственных применений и одновременно быстроразвивающимся перспективным направлением создания больших ИС (БИС) и систем на кристалле (СнК) для мобильных систем связи. В книге рассмотрены следующие вопросы: специфика интегральных схем со структурой КМОП КНС; требования к исходным материалам и КНС-структурам; базовые технологические процессы изготовления приборов и схем; типовые конструкции элементов КМОП КНС интегральных схем различных поколений, их электрические характеристики и параметры; методы приборно-технологического и схемотехнического моделирования приборных структур и типовых цифровых и аналоговых схемных фрагментов; основные характеристики и параметры радиационно стойких КМОП КНС-микросхем и БИС отечественных и зарубежных производителей; элементная база оптоэлектронных ИС, в том числе негальванические фотоэлектрические модули для автономного электропитания и модули для многоканальных оптических соединений. Книга предназначена для инженеров и специалистов, занимающихся разработкой и применением ИС и БИС, а также для студентов и аспирантов соответствующих специальностей.

Рассмотрены проблемы низкоуровневых языков программирования. Приведены ключевые характеристики и технические особенности микропроцессоров. Показана система команд языка assembler. Для студентов, обучающихся по направлению подготовки 09.03.02 «Информационные системы и технологии», направленность «Создание, модификация и сопровождение информационных систем, администрирование баз данных», и смежных направлений подготовки, а также специалистов и инженеров в области компьютерных технологий, компьютерных систем, низкоуровневого программирования и подобных областей.

Учебное пособие посвящено вопросам проектирования микрополосковых антенн, использующих технологию изготовления объемных интегральных микросхем (ОИС) СВЧ. Большинство вопросов, подробно рассмотренных в данном пособии, ранее в учебной литературе не рассматривались и освещались лишь в периодических изданиях и трудах научных конференций, которые были практически недоступны студентам. Целесообразность издания настоящего пособия, имеющего междисциплинарный характер, обусловлена необходимостью обеспечения учебного процесса по образовательным программам бакалавриата и специалитета по дисциплинам «Электроника» и «Специальные радиоэлектронные устройства». Пособие предназначено для студентов специальности 11.05.01 «Радиоэлектронные системы и комплексы» и студентов направления подготовки 11.05.02 «Инфокоммуникационные технологии».

Монография содержит новые быстрые алгоритмы решения систем линейных уравнений с блочно-ленточными матрицами. В задачах математического моделирования часто возникает необходимость решения систем линейных алгебраических уравнений большой размерности с разреженными матрицами. Во многих таких случаях матрица системы уравнений оказывается блочно-ленточной или систему уравнений можно преобразовать к эквивалентной системе с такой матрицей. Такие матрицы допускают более компактное хранение в памяти, чем разреженные матрицы общего вида. В данной работе приводятся быстрые алгоритмы решения некоторых таких систем уравнений. Эти алгоритмы опираются на особенности задачи и на особенности современных вычислительных систем. В частности, многие методы решения целевых задач с блочно-ленточными матрицами сводятся к вычислению программных циклов с линейной рекуррентной зависимостью. В данной работе приводятся новые алгоритмы распараллеливания таких рекуррентных циклов, демонстрирующие хорошее ускорение. Эти алгоритмы оказываются эффективными на новых процессорных микросхемах, имеющих большое количество вычислительных ядер.

Рассмотрены ключевые характеристики и технические особенности микроэлектронных схем в целом, а также микроэлектронной техники и компонентов. Даны современные методы применения последних достижений в области низкоуровневого программирования. Для студентов, обучающихся по направлению подготовки 09.03.02 «Информационные системы и технологии», направленность «Создание, модификация и сопровождение информационных систем, администрирование баз данных», и смежных направлений подготовки, а также специалистов и инженеров в области компьютерных технологий, компьютерных систем, низкоуровневого программирования и подобных областей.

Представлены конструкции и принципы работы основных типов микродатчиков и микросистем, разработанных и применяемых в настоящее время. Даны определения основным терминам, используемым в микросистемной технике. Приведен перечень метрологических параметров, характеризующих микросистему как измерительный прибор. Отдельным вопросом рассмотрено компьютерное моделирование и проектирование микросистем на основе программного пакета ANSYS. Для студентов, обучающихся по программам подготовки 12.04.01 «Приборостроение» и 28.03.01 «Нанотехнологии и микросистемная техника».

Рассмотрены ключевые характеристики и технические особенности современной городской дорожной сети, вариативность транспортного потока, наглядно проиллюстрированы процессы систематизации. Изложены подходы к анализу данных о потоке, методы и способы практической борьбы с перегруженностью транспортных магистралей. Для специалистов транспортной инфраструктуры, а также инженеров в области компьютерных технологий. Может быть полезно студентам, обучающимся по направлению подготовки 09.03.02 «Информационные системы и технологии».

Справочник содержит подборку общеупотребительных интегральных схем ТТЛ. Сюда вошли микросхемы ТТЛ, выпускаемые всеми известными фирмами-производителями. Представлены такие известные серии, как Standard-TTL, Low-Power-TTL, Schottky-TTL, Low-Power-Schottky-TTL, Advanced-Schottky-TTL, Advanced-Low-Power-Schottky-TTL, High-Power-TTL и Fast-Schottky-TTL. В начале каждой страницы приведено изображение принципиальной коммутационной схемы с логическими связями, сопровождаемое кратким описанием микросхемы. Ниже подробно рассматривается работа микросхемы; при этом указаны сигналы, подводимые к отдельным выводам, или логические уровни напряжения на них. Затем кратко перечисляются области использования данной микросхемы, приводятся основные технические данные. В конце каждого раздела указываются тип и серийный номер для быстрого поиска необходимой схемы.

Рассматриваются принципы построения и свойства устройств на транзисторах и интегральных элементах, работающих в импульсном режиме. Даны основы построения устройств комбинационной логики: шифраторов, мультиплексоров, триггеров, регистров, счетчиков, сумматоров. Излагаются основы построения и свойства таких базовых схем, как мультивибраторы, генераторы линейно изменяющегося напряжения, триггеры, блокинг-генераторы. Для студентов, обучающихся по специальностям «Электроника и наноэлектроника», «Оптотехника», «Фотоника и оптоинформатика».

Рассматриваются биполярные транзисторные структуры с изолированным затвором во всем их разнообразии как полупроводниковых приборов, их особенности и применение в устройствах электронной аппаратуры. Приводится ряд примеров схем, рекомендации по применению в силовой преобразовательной технике и мощных источниках электропитания. Для студентов электротехнических и радиотехнических специальностей и специалистов, занимающихся разработкой силовых электронных преобразовательных устройств и мощных источников вторичного электропитания.

Рассматриваются диодные и тиристорные структуры во всем их разнообразии как полупроводниковые приборы, их особенности и применение в устройствах радиоэлектронной и силовой электронной аппаратуры. Приводится ряд примеров схем на диодах и тиристорах. Даны рекомендации и методики расчета типовых схем на диодах и тиристорах, применяемых в силовых электропреобразовательных установках и мощных источниках электропитания. Для студентов и магистрантов электротехнических и радиотехнических специальностей и специалистов, занимающихся разработкой силовых электронных преобразовательных устройств и мощных источников вторичного электропитания.