Tema 1: Características reales circuitos digitales
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Tema 1: Características reales circuitos digitales Electrónica Digital Curso 2015/2016 Circuito integrado Un circuito integrado (chip o microchip): – Es una pastilla pequeña de material semiconductor (Silicio), de algunos milímetros cuadrados de área. – Sobre ella se fabrican circuitos electrónicos generalmente mediante fotolitografía y que está protegida dentro de un encapsulado de plástico o cerámica. Historia: – http://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_integrado – http://www.nobelprize.org/educational/physics/integr ated_circuit/history/index.html Encapsulados •Sirven para proteger el circuito (silicio) –Influencias ambientales (humedad, polvo, …) –Manejo y montaje •Tienen terminales de conexión •Disipan calor Tipos de encapsulados De inserción: Atraviesan la placa •DIP: Los pines se extienden a ambos lados del encapsulado •PGA: Los pines de conexión se sitúan en la parte inferior del encapsulado DIP PGA De montaje superficial Se depositan sobre la placa •SOP: los pines están sobre los dos tramos más largos •QFP: los pines se extienden sobre los cuatro lados •QFJ: los pines se extienden sobre los cuatro lados SOP QFP QFJ Tipos de encapsulados (II) •Para cada tipo de encapsulado los hay con diferente número de patillas •Todos tienen una numeración y una marca que indica por donde empezar Circuitos integrados de baja escala (SSI) • Contienen unas pocas puertas lógicas: – Puertas AND, OR, NAND,… – Multiplexores, decodificadores… • Se agrupan en familias con características iguales • Compatibles en tensión e intensidad • Optimizadas para aplicaciones Datasheet Hojas de características • Contienen la información del dispositivo: – – – – – – – Función que realizan Esquema de patillaje Rangos de operación Características temporales Características eléctricas Evolución con los agentes externos (temperatura,…) Dimensiones Ejemplo: 74LS00 Nombre Función Diagrama de conexiones internas Tabla de verdad Datasheet: Página 2 Condiciones generales De almacenamiento y operación Condiciones recomendadas Características eléctricas (indicación de cómo se han medido) Datasheet: características temporales Tiempos de propagación medidos con diferentes condiciones de carga Datasheet: dimensiones Diseño de un transistor Oxide Isolation G -VSS n+ S D D p+ p+ n+ G S n+ +VDD p+ p-well Field oxide Diseño de un circuito integrado Evolución del tamaño Niveles de abstracción de los diseños SYSTEM M O DULE + G ATE C I R C U IT D E V IC E G S n+ D n+ El transistor MOS Polysilicon Aluminum Inversor CMOS VDD N Well VDD PMOS 2 Contacts PMOS In Out In Out Metal 1 Polysilicon NMOS NMOS GND Proceso de fabricación de los circuitos integrados Polysilicon Seed crystal Crucible 6. Edge Rounding 1. Crystal Growth Heater 7. Lapping 2. Single Crystal Ingot 8. Wafer Etching 3. Crystal Trimming and Diameter Grind Slurry 9. Polishong 4. Flat Grinding 5. Wafer Slicing Polishing table 10. Wafer Inspection Polishing head Pasos principales en el proceso de fabricación de IC CMOS UV light Mask oxygen exposed photoresist photoresist Silicon dioxide oxide Silicon substrate Oxidation (Field oxide) Exposed Photoresist Mask-Wafer Photoresist Coating Alignment and Exposure Dopant gas Ionized CF4 gas photoresist oxide Ionized oxygen gas oxide oxygen gate oxide Oxide Etch Photoresist Strip Oxidation (Gate oxide) Photoresist Develop Ionized CCl4 gas Silane gas polysilicon Polysilicon Deposition oxide Polysilicon Mask and Etch Scanning ion beam silicon nitride top nitride G ox S Contact holes D Ion Implantation S G D Active Regions S G D Nitride Deposition Metal contacts S G D drain G D S Contact Etch Metal Deposition and Etch Used with permission from Advanced Micro Devices From Robert Yung, Intel Corp., ESSCIRC, Firenze 2002 presentation ENIAC - The first electronic computer (1946) Intel Pentium IV
