Элементная база ЭВМ

Основой большинства элементов современных ЭВМ является транзистор - полупроводниковый прибор, способный преобразовывать электрические сигналы. Существует два типа транзисторов: биполярный с двумя взаимодействующими электронно-дырочными переходами (рис. 1) и униполярный, или полевой (рис. 2). В полевом транзисторе управляющий электрод - затвор - изолирован от тела полупроводника слоем диэлектрика, обычно двуокиси кремния, вот почему этот прибор называют еще МОП- или МДП-транзистором, подчеркивая его структуру: металл - окисел (диэлектрик) - полупроводник. Из сравнения рис. 1 и 2 видно, что изготовить МДП-транзистор проще, чем биполярный, так как в этом случае на поверхности подложки - полупроводника n-типа - достаточно лишь сформировать две небольшие области полупроводника р-типа и покрыть всю поверхность слоем окисной пленки, в то время как в первом случае нужно провести два процесса формирования микрообластей с разной проводимостью.

Интегральная схема (ИС) – это логический, запоминающий или какой-либо другой элемент цифрового устройства. Конструктивно ИС выполняется на монокристаллической пластинке кремния размером в несколько квадратных миллиметров путем формирования с помощью специальной технологии отдельных микрокомпонентов. Конструкция полевого транзистора проще, чем биполярного, поэтому на МДП-транзисторе миниатюризацию элементов ИС осуществить легче. При одинаковой функциональной сложности МДП ИС занимают площадь на кристалле в несколько раз меньше, чем биполярные. Кроме того, из-за более простой технологии изготовления МДП-приборов возможно делать ИС с большей функциональной сложностью, чем на биполярных полупроводниках.

Число элементов в ИС характеризует её степень интеграции. В соответствии с этим, все ИС условно делят на малые (МИС - до 102 элементов на кристалл) , средние (СИС - до 103 ), большие (БИС - до 104), сверхбольшие (СБИС - до 106), ультрабольшие (УБИС - до 109) и гигабольшие (ГБИС - свыше 109 элементов на кристалл) .

Сейчас по МДП-технологии разработаны сверхбольшие и ультрабольшие интегральные схемы (СБИС и УБИС) . Однако МДП ИС имеют и недостатки. Главный из них - сравнительно низкое быстродействие. По этому параметру биполярные ИС превосходят МДП в 10 и более раз, однако потребляемая энергия их существенно больше, чем МДП ИС. Таким образом, каждый тип ИС имеет свои достоинства и недостатки, которые и определяют их место в электронной аппаратуре.