Микросхема (Microcircuit), или интегральная микросхема (ИМС, Integrated Circuit, IC), — это миниатюрное электронное устройство, выполняющее определённую функцию (усиление, генерация, логическая обработка, хранение данных), в котором все или большинство элементов (транзисторы, диоды, резисторы, конденсаторы, межсоединения) неразрывно сформированы в объёме и на поверхности полупроводниковой подложки (кристалла). Ключевой признак — высокая плотность элементов и их неразделимость после изготовления.
Классификация и типы
Микросхемы классифицируют по нескольким признакам.
По степени интеграции и числу элементов на кристалле: малая (SSI, до 100), средняя (MSI, до 1000), большая (LSI, до 10000), сверхбольшая (VLSI, до 1 млн.), ультрабольшая (ULSI, более 1 млн.) и гигабольшая (GSI, более 1 млрд.) интеграция.
По типу обрабатываемого сигнала: аналоговые (операционные усилители, стабилизаторы), цифровые (логика, процессоры, память), аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи (АЦП/ЦАП), а также смешанные сигнальные (mixed-signal).
По технологии изготовления: полупроводниковые (монолитные), гибридные и, устаревшие, плёночные. Современные монолитные ИМС изготавливаются по планарной технологии на пластинах кремния (Si), реже арсенида галлия (GaAs) или карбида кремния (SiC).
Конструкция и корпусирование
Функциональная часть микросхемы — это кристалл (Die), изготовленный на полупроводниковой фабрике (fab). Для подключения к внешней схеме кристалл помещают в корпус (package). Корпус обеспечивает механическую защиту, теплоотвод и электрические выводы. Типы корпусов варьируются от сквозных (DIP) и поверхностных (SOP, QFP, BGA) до бескорпусных решений для монтажа на плату (Chip-on-Board). Выбор корпуса влияет на габариты, стоимость, частотные и тепловые характеристики компонента.
Контекст для контрактного производства
Для производителя электронных модулей микросхемы являются основными покупными компонентами (BOM). Критериями выбора, помимо функции, являются доступность корпуса (package), совместимость с технологией поверхностного монтажа (SMD), требования к пайке (температура оплавления для бессвинцовых припоев) и условия хранения (чувствительность к влаге, уровень MSL). Контроль поступающих микросхем может включать выборочную проверку паяемости и внешнего вида по ГОСТ 30668-2000, а также электрическое тестирование. Установка микросхем на плату является одной из самых ответственных операций, требующей точного соблюдения термопрофиля оплавления для предотвращения повреждения кристалла.
Источники: ГОСТ Р 57441-2017 «Микросхемы интегральные. Термины, определения и буквенные обозначения электрических параметров», IPC/JEDEC J-STD-609 «Marking, Symbols and Labels for Identification of Lead-Free and Other Reportable Materials», общая терминология в микроэлектронике.