СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА 2011-4

ширяющих состав элементов. Напри мер, компании X FAB и Silterra могут реализовать в структуре микросхемы любую комбинацию следующих эле ментов: ● конденсаторы со структурой ме талл–диэлектрик–металл с высокой удельной ёмкостью или с высоким пробивным напряжением; ● индукторы в слое металлизации тол щиной более двух микрометров; ● поликремниевые резисторы с задан ным значением слоевого сопротив ления в диапазоне от 80 до 1000 Ом на квадрат; ● КМОП транзисторы с высокими и низкими пороговыми напряжени ями; ● КМОП транзисторы с минимальны ми размерами и низким напряжени емпитания для быстродействующих блоков и на том же кристалле высо ковольтные КМОП транзисторы; ● биполярные транзисторы на основе КМОП структуры или с использова нием эпитаксиальных слоёв (только компания X FAB); ● изоляцию от подложки низковольт ных КМОП транзисторов с исполь зованием скрытого n слоя; ● число уровнейметаллизации от трёх до шести, по требованию заказчика; ● комплексную модификацию про цесса для реализации блоков одно кратно программируемых ПЗУ; ● комплексную модификацию про цесса для реализации блоков флэш памяти. Расширение числа типов элементов повышает стоимость производства. Однако в реальных проектах обычно не требуется более 2–4 типов допол нительных элементов, не входящих в базовый маршрут. Стоимость произ водства оценивается по числу циклов с использованием фотолитографии. Стоимость производственного цикла в базовом маршруте составляет около 30 долл. для каждой пластины. Цены приведены для маршрутов типаMPWи базового, в которых на каждомшабло не только один кадр экспозиции. Для маршрута типа MLM цены возрастают в два раза. П РИМЕРЫ РАЗРАБОТКИ СБИС Примером использования «смарт фаундри» может служить процесс разработки новых технологий для видеосистем на кристалле. Кроме ис пользования дополнительных вы сокоэнергетических легирований для формирования скрытых слоёв, блок обработки изображений требует на личия динамической и статической памяти. Российская компания Юник Ай Сиз и американская Sigma используют фотоприёмники с глубинным цвето делением в кремнии без внешних оптических фильтров. Разработаны оригинальные структуры цветных фотоприёмников. Для реализации этих структур в составе КМОП мик росхем потребовался комплекс изме нений в типовом производственном маршруте: ● введены три дополнительных ле гированных слоя с максимальной энергией имплантации 1 млн. эВ; ● разработанымаски для легирования с большими энергиями; ● исключены фиктивные элементы в слоях металлизации над фотопри ёмниками; ● введены металлические экраны для защиты аналоговых блоков от воз действия света; ● уменьшена толщина слоёв металли зации и изоляции; ● все слои изоляции над фотоприём никами имеют одинаковый коэффи циент преломления. Для этого ло кально удаляется пассивирующий слой нитрида кремния. Новые структуры цветных матрич ных фотоприёмников реализованы в составе фоточувствительных микро схем, изготовленных на фабриках компаний X FAB и Silterra. Обычно большая часть площади кристалла контроллера занята фото чувствительными элементами, ана логовыми блоками и блоками ввода вывода. Цифровая часть занимает 10…25% площади. Параметры чувстви тельности определяются аналоговой частью, а функции обработки – циф ровой [1, 3]. Расширениефункциональ ных возможностей достигается услож нением цифровой части микросхемы. Легко обеспечить широкие возмож ности цифровой обработки, размес тив на кристалле микропроцессор. Однако, это возможно только при от сутствии жёстких ограничений на по требляемую мощность. В подавляю щем большинстве случаев ограниче ния на мощность определяют выбор цифрового блока на основе конечного автомата. В России имеются примеры разработки многофункциональных контроллеров для систем пожарной безопасности [4]. З АКЛЮЧЕНИЕ Для дальнейшего освоения бизнес модели «разумного производства» в России следует использовать структу ру, которая объединяла бы технологи чески совместимые проекты в один комплект фотошаблонов и размещала заказы в компаниях, поддерживающих мелкосерийное производство. В основе развития элементной базы всегда находятся требования разработ чика аппаратуры, касающиеся совер шенствования характеристик прибо ров и устройств. При этом разработ чик ЭКБ в конечном итоге определяет баланс обоснованности и реализуе мости технических требований. Для этого требуется знание возможностей технологии и реальная оценка затрат на освоение производства СБИС. Эко номически важным этапом является физико технологическое моделирова ние и согласование производственно го маршрута с техническими специа листами. Фабрика должна модифици ровать производственный маршрут и внести изменения в программы авто матического управления для эффек тивного использования техноло гических процессов. Использование современных средств разработки с элементами технологического проек тирования позволяет получить требу емые характеристики заказных СБИС уже в первой партии. Л ИТЕРАТУРА 1. Адамов Д.Ю., Матвеенко О.С. Новые тех нологии для контроллеров интеллекту альных датчиков. Датчики и системы. 2009. № 9. С. 50–51. 2. Матвеенко О.С. Особенности проекти рования интеллектуальных датчиков. Тр. 51 й научной конференции МФТИ «Современные проблемы фундамен тальных и прикладных наук». 2008. С. 172–174. 3. Матвеенко О.С., Сибагатуллин А.Г. Вы сокоинтегрированная интегральная микросхема контроллера оптоэлек тронного дымового пожарного изве щателя для систем пожарной безопас ности. Тр. 52 й научной конференции МФТИ «Современные проблемы фунда ментальных и прикладных наук». 2009. С. 176–178. 4. АдамовЮ.Ф., Куликов К.Е., Куцов А.С., Сиба гатуллин А.Г. Дымовой оптикоэлек тронный пожарный извещатель. Патент Российской Федерации на изобретение № 2356097 по заявке № 2008112088 от 20.05.2009. СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 12 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 4 2011 © СТА-ПРЕСС