Tema 1: Características reales circuitos digitales. Electrónica Digital Curso 2015/2016

Transcripción

1 Tema 1: Características reales circuitos digitales Electrónica Digital Curso 2015/2016

2 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: ated_circuit/history/index.html

3 Encapsulados Sirven para proteger el circuito (silicio) Influencias ambientales (humedad, polvo, ) Manejo y montaje Tienen terminales de conexión Disipan calor

4 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 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 DIP PGA SOP QFP QFJ

5 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

6 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

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10 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

11 Ejemplo: 74LS00 Nombre Función Diagrama de conexiones internas Tabla de verdad

12 Datasheet: Página 2 Condiciones generales De almacenamiento y operación Condiciones recomendadas Características eléctricas (indicación de cómo se han medido)

13 Datasheet: características temporales Tiempos de propagación medidos con diferentes condiciones de carga

14 Datasheet: dimensiones

15 Diseño de un transistor Oxide Isolation G G -V SS S D D S +V DD n + p + p + n + n + p + p-well Field oxide

16 Diseño de un circuito integrado

17 Evolución del tamaño

18 Niveles de abstracción de los diseños S Y S TEM + M O D U LE G A TE C I R C U IT D E V IC E S n+ G n+ D

19 El transistor MOS Polysilicon Aluminum

20 Inversor CMOS N Well V DD V DD PMOS 2 PMOS Contacts In Out In Out Metal 1 NMOS Polysilicon NMOS GND

21 Proceso de fabricación de los circuitos integrados 1. Crystal Growth Polysilicon Crucible Seed crystal 6. Edge Rounding Heater 7. Lapping 2. Single Crystal Ingot 8. Wafer Etching 3. Crystal Trimming and Diameter Grind Slurry Polishing head 4. Flat Grinding 9. Polishong Polishing table 5. Wafer Slicing 10. Wafer Inspection

22 Pasos principales en el proceso de fabricación de IC CMOS UV light oxygen Silicon dioxide photoresist Mask exposed photoresist oxide Silicon substrate Oxidation (Field oxide) Photoresist Coating Mask-Wafer Alignment and Exposure Exposed Photoresist Photoresist Develop Ionized CF 4 gas photoresist oxide Ionized oxygen gas oxide oxygen gate oxide Dopant gas Silane gas polysilicon Ionized CCl 4 gas oxide Oxide Etch Photoresist Strip Oxidation (Gate oxide) Polysilicon Deposition Polysilicon Mask and Etch Scanning ion beam silicon nitride Contact holes Metal contacts ox S G D Ion Implantation top nitride G G S D S D S G D Active Regions Nitride Deposition Used with permission from Advanced Micro Devices Contact Etch drain G S D Metal Deposition and Etch

23 From Robert Yung, Intel Corp., ESSCIRC, Firenze 2002 presentation

24 ENIAC - The first electronic computer (1946)

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26 Intel Pentium IV