Tema 1: Características reales circuitos digitales

1. Electrónica Digital Curso 2013/2014 Tema 1: Características reales circuitos digitales

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: • http://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_integrado • http://www.nobelprize.org/educational/physics/integrated_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. 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 Tipos de encapsulados SOP QFP QFJ PGA DIP

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

10. DatasheetHojas 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 Tabla de verdad Diagrama de conexiones internas

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. Oxide Isolation G G D D +VDD -VSS S S p+ p+ p+ n+ n+ n+ p-well Field oxide Diseño de un transistor

16. Diseño de un circuito

17. Evolución del tamaño

18. Niveles de abstracción de los diseños

19. The MOS Transistor Polysilicon Aluminum

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

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

22. UV light Mask oxygen exposed photoresist photoresist Silicon dioxide oxide Silicon substrate Exposed Photoresist Photoresist Develop Oxidation (Field oxide) Photoresist Coating Mask-Wafer Alignment and Exposure RF Power RF Power RF Power RF Power Dopant gas Ionized CCl4 gas Ionized oxygen gas Ionized CF4 gas Silane gas oxygen photoresist oxide oxide oxide poly gate polysilicon gate oxide Oxide Etch Oxidation (Gate oxide) Polysilicon Deposition Polysilicon Mask and Etch Photoresist Strip Scanning ion beam Contact holes Metal contacts silicon nitride resist top nitride drain G G G G G ox D D D S S S S S D D Metal Deposition and Etch Nitride Deposition Contact Etch Ion Implantation Active Regions Used with permission from Advanced Micro Devices Pasos principales en el proceso de fabricación de IC CMOS

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

24. ENIAC - The first electronic computer (1946)

26. Intel Pentium IV