БИС и СБИС для построения процессоров и памяти. Часть 1.

Основные технико-экономические характеристики ЭВМ, и прежде всего СЭВМ, зависят главным образом от элементной базы, ее совершенства и перспектив развития. Она во многом определяет функциональные возможности и производительность вычислительных машин, а также надежность их работы, энергопотребление, массу и габаритные размеры. В настоящее время применяются интегральные схемы (ИС) малой, средней и реже большой степени интеграции. Это, как правило, ТТЛ-, ТТЛШ-, ЭСЛ- и КМДП-схемы.

В своем развитии элементная база вычислительных машин прошла несколько этапов, начиная от простейших с малой степенью интеграции ИС, способных выполнять лишь простейшие логические функции, до сверхбольших интегральных схем с широкими функциональными возможностями.

Первые ИС, созданные в начале 60-х годов на базе кремниевых полупроводниковых элементов (транзисторы, резисторы, конденсаторы), назывались малыми интегральными схемами (МИС). Со временем плотность «упаковки» ИС повышалась. В конце 60-х годов были созданы ИС с числом элементов в несколько сотен единиц (до 1000), а в конце 70-х и начале 80-х годов степень интеграции ИС возросла до нескольких сотен тысяч элементов, и они стали называться сверхбольшими интегральными схемами (СБИС).

Интересно отметить, что степень насыщенности ИС в течение 70-х годов удваивалась ежегодно, но она спала в 80-е годы. Специалисты считают, что в течение ближайших десятилетий темпы наращивания насыщенности ИС будут повышены не за счет создания новых технологий производства ИС, а за счет разработки новых методов и материалов.

Создание новых методов связано с разработкой сверхточных устройств, позволяющих использовать электронный поток для нанесения микроэлементов на кристалл. В Японии ведутся работы по производству микроэлементов типа металл — окисел — полупроводник на кристалле. Спроектированные и изготовленные по этому методу СБИС имеют информационную память в 265 Кбит, на площади 6 мм² размещается около 600 тыс. микроэлементов. Реально достижимая информационная память в скором времени составит 1—4 Мбайт.