ВСТУП

Сучасний етап розвитку радіоелектроніки (radio electronics) характеризується широким застосуванням інтегральних мікросхем (ІМС) у всіх радіотехнічних системах і апаратурі. Це пов'язано із значним ускладненням вимог і завдань, вирішуваних радіоелектронною апаратурою, що привело до зростання числа елементів в ній. За кожне десятиліття число елементів в апаратурі збільшується в 5 – 20 разів. Складні комплекси апаратури і системи, що розробляються зараз, містять мільйони і десятки мільйонів елементів. В цих умовах виключно важливе значення відіграють проблеми підвищення надійності апаратури і її елементів, мікромініатюризації електрорадіокомпонентів і комплексної мініатюризації апаратури. Всі ці проблеми успішно вирішує мікроелектроніка. Інтегральна і функціональна мікроелектроніка є фундаментальною базою розвитку всіх сучасних систем радіоелектронної апаратури. Вони дозволяють створювати новий вид апаратури – інтегральні радіоелектронні пристрої.

Мікроелектроника (microelectronics) – один з магістральних напрямів в радіоелектроніці, і рівень її розвитку значною мірою визначає рівень, науково-технічного прогресу країни.

Застосовують два основні методи виготовлення ІМС: напівпровідниковий і плівковий.

Перший метод полягає в локальному обробленні мікроділянок напівпровідникового кристала і доданні їм властивостей, характерних функціям окремих елементів і їх з'єднань – напівпровідникова інтегральна мікросхема (semi-conducting integral microcircuit).

Напівпровідникова інтегральна мікросхема звичайно є кристалом кремнію, в приповерхневому шарі якого за допомогою методів напівпровідникової технології сформовані області, еквівалентні елементам електричної схеми, а також з'єднання між ними. Оскільки початковий кремній має певну провідність, для ізоляції елементів один від одного вживають спеціальні заходи. Технологічні процеси виготовлення напівпровідникових інтегральних мікросхем носять груповий характер, тобто одночасно виготовляється велике число ІМС.

Другий метод заснований на використовувані пошарового нанесення тонких плівок різних матеріалів на загальну підкладку (underlayer) при одночасному формуванні на них схемних елементів і їх з'єднань (плівкові інтегральні мікросхеми).

У найближчому майбутньому слід чекати значних успіхів при реалізації методу функціональних приладів. Цей метод заснований на потенційній можливості певного приладу виконувати функції складних електронних схем при безпосередньому використовуванні фізичних явищ в твердих тілах. Є всі підстави припускати, що будуть розроблені і створені прості у виготовленні прилади, які замінять колишні схеми з великою кількістю класичних елементів. Так, наприклад, як функціональний прилад давно застосовують резонатор на п’єзоелектричному кристалі. Цей прилад еквівалентний вузлу, що містить котушки індуктивності, конденсатори, резистори і з’єднувальні провідники, хоча не можна визначити, яка частина кристала виконує функцію того або іншого елементу.

Використовування спеціальних матеріалів також відкриває можливості виготовлення приладів, що виконують комплексні логічні функції (complex logical function і функції пам'яті (functions memory). Ці функції може безпосередньо здійснювати монолітна феритова, кріогенна або фероелектрична пластина при відповідному зменшенні кількості окремих елементів і з'єднань, що доводяться на виконувану ними функцію. Проте слід зазначити, що широке практичне застосування функціональних ІМС виявиться можливим тоді, коли будуть розроблені методи синтезу приладу з наперед заданими функціями.

Сучасна мікроелектроніка продовжує розвиватися швидкими темпами. При цьому основним напрямом залишається подальше вдосконалення напівпровідникової інтегральної мікроелектроніки. Відбувається значне зростання ступеня інтеграції як за рахунок зменшення розмірів елементів, так і за рахунок збільшення розмірів базового кристала. Успіхи в розвитку цього напряму обумовлені значним удосконаленням групової технології інтегральних мікросхем. В першу чергу сюди слід віднести: прогрес електронного матеріалознавства, поліпшення якості технологічного і контрольного устаткування, поява і розвиток якісно нових технологій (електронна і іонна літографія, молекулярна епітаксія, гетероепітаксія, іонно-плазмова техніка і ін.).

Успіхи технології (technology) мікроелектроніки дозволили створити мікро-ЕОМ на одній великій інтегральній схемі (ВІС). На одному кристалі такої мікро-ЕОМ розміщуються центральний процесор, пам'ять з довільною вибіркою, постійна пам'ять, синхронізатор і схеми введення-виведення.

Найбільш перспективними приладами, що створюються на основі ВІС, можна вважати мікропроцесор (microprocessor). Появу мікропро-цесорів пов’язують з революційним стрибком в електронній техніці. Завдяки широким можливостям цих приладів налічується велика кількість областей їх застосування, практично у всіх областях техніки.

Упровадження в промисловість різних типів роботів, що почалося, ставить перед мікроелектронікою нові проблеми, в першу чергу оснащення роботів штучним інтелектом і забезпечення їх сенсорними системами, здатними забезпечити адекватні реакції робота на зміни зовнішніх умов. Це досить складні проблеми, проте успіхи сучасної мікроелектроніки, в першу чергу розроблення надвеликих інтегральних схем, дозволяють вести глибокі дослідження в цьому напрямі.