Лекция 1 1 По курсу Теория цепей Введение

Лекция 1. 1 По курсу: Теория цепей. Введение в специальность.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «НАУЧНО – ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ КОМПЛЕКС «ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ЦЕНТР» Специализированные микросхемы для аппаратуры космического назначения www. asic. ru A. Denisov@tcen. ru www. tcen. ru Март 2012 г. Главный конструктор направления ИМС А. Н. Денисов

МИССИЯ: Разработка, организация производства и сопровождение интегральных микросхем и микросборок для уникальной аппаратуры специального назначения 3 Создание средств прототипирования Разработка микросхем и микросборок Создание средств проектирования Обеспечение разработки и разработка Создание Дизайноснастки и сервис программ контроля Организация производства и сопровождение Создание измерительных стендов микросхемы микросборки микросхемы Производство микросхем и микросборок для уникальной аппаратуры специального назначения

Разработка и производство ИМС специального назначения 4 Созданы средства проектирования и прототипирования полузаказных БИС, с помощью которых разработано около 500 типов БИС на БМК Экспресс-AM , Экспресс -AM 33 Экспресс-AM 44 Глонасс-M, Глонасс-К Каз. Сат, Каз. Сат 2 Разгонный блок «Бриз М» (47 пусков) «Прогресс-М» (34 пуска) «Союз-ТМА» (24 пуска)

Конструктивно-технологические базисы для разработки специализированных ИМС 5 Технологический уровень 1, 5 мкм (производство НПК «Технологический центр» ) КМОП, КМОП КНИ; Би. КМОП; Универсальные (с включением силовых и прецизионных элементов). Технологический уровень 1, 2 мкм (производство ОАО «Ангстрем» ) КМОП КНИ. Технологический уровень 0, 25 - 0, 18 мкм (производство ОАО «НИИМЭ и Микрон» ) КМОП, КМОП КНИ. Распределение токов утечки, после радиационного воздействия 1 Мрад.

Семейство серий БМК специального назначения 6 • Напряжение питания, В • 5503 ОСМ 5 • 5508 4 5507 ОСМ 3 5509 КМОПКНИ 2 КМОП Технология КМОП и КМОП КНИ Отечественная САПР «Ковчег» Полная взаимная совместимость по библиотекам элементов Библиотека базовых элементов – более 250 типов: * логических элементов 65 типов; * триггеров 125 типов; * периферийных ячеек 68 типов. Освоены в производстве Получены опытные образцы Получены экспериментальные образцы Получены макетные образцы 1 100 10 000 1 000 Количество вентилей

Серии 5503 ОСМ и 5507 ОСМ (категория качества «особо стойкие» ) 7 совершенствование технологии Ø Ø повышение качества изготовления Ø Ø Ø контактные окна типа «рюмка» ; низкотемпературный подзатворный диэлектрик; переход на эпитаксиальные пластины; совершенствование конструкции базовых слоёв БМК. методики контроля качества технологических операций; ужесточение норм разбраковки; изготовление с Дополнительными отбраковочными испытаниями. планируемые параметры Ø Ø Ø надежность – не менее 150 000 часов. накопленная доза – не менее 1 Мрад; отсутствие тиристорного эффекта; устойчивость к ТЗЧ (сбой) – не менее 30 Мэ. В×см 2/мг 3 устойчивость к ТЗЧ (отказ) – не менее 80 Мэ. В×см 2/мг 3

Серии 5508 и 5509 на КНИ-структурах 8 основные параметры Ø Ø серия 5508 с напряжением питания 5 В± 10% Ø серия 5509 с напряжением питания 3 В ± 10% и 3, 3 В ± 10% Ø в каждой серии по 3 типа БМК объемом от 7500 до 35 000 вентилей в малогабаритных корпусах на 68, 100 и 144 вывода с шагом 0, 5 мм; Ø накопленная доза не менее 1 Мрад, Ø устойчивость к электростатике не менее 2 к. В, Ø категория качества «ВП» надежность не менее 150 000 часов. состояние разработки Ø изготовитель кристаллов микросхем ОАО «Ангстрем» ; Ø проведены предварительные испытания; Ø осваиваются в производстве новые типы корпусов Ø в 2012 г. планируется провести квалификационные испытания.

Серия БМК на объемном кремнии (0, 18 мкм) 9 § § § § § 4 типа БМК объемом 100, 200, 500 и 1000 тыс. вентилей категория качества «ВП» технология КМОП – 0. 18 мкм с кольцевыми транзисторами на объемном кремнии изготовитель кристаллов микросхем ОАО «НИИМЭ и Микрон» напряжение питания микросхем в диапазоне от 2, 7 В до 3, 6 В встроенные блоки ОЗУ и ПЗУ оригинальные средства топологического проектирования и прототипирования надежность не менее 100 000 часов получены экспериментальные образцы Проведение предварительных испытаний - 2012 г. Приём заказов на разработку - 2013 г.

Серия БМК на КНИ-структурах (0, 25 мкм) 10 § § § § § 4 типа БМК объемом 100, 200, 500 и 1000 тыс. вентилей категория качества «ВП» технология КМОП – 0. 25 мкм на структурах «кремний на изоляторе» изготовитель кристаллов микросхем ОАО «НИИМЭ и Микрон» напряжение питания микросхем в диапазоне от 2, 7 В до 3, 6 В встроенные блоки ОЗУ и ПЗУ оригинальные средства топологического проектирования и прототипирования надежность не менее 100 000 часов получены экспериментальные образцы Проведение предварительных испытаний - 2012 г. Приём заказов на разработку - 2013 г.

Серия БМК с пониженным потреблением 11 § § § § 3 типа БМК объемом 20, 100, и 1000 тыс. вентилей технология КМОП – 0. 18 мкм с кольцевыми транзисторами на объемном кремнии изготовитель кристаллов микросхем ОАО «НИИМЭ и Микрон» напряжение питания микросхем в диапазоне от 0, 8 В до 2, 0 В оригинальные средства топологического проектирования и прототипирования надежность не менее 50 000 часов получены макетные образцы В 2012 году планируется провести предварительные испытания

Особенности конструкции новых типов БМК 12 В состав поля БМК входят области, позволяющие реализовать ОЗУ и ПЗУ различной разрядности (4, 8, 16 или 32 разряда), а также по коду Хэмминга Периферийные ячейки имеют двойные контактные площадки, что позволяет выполнять ЭТТ кристаллов до их монтажа в корпус, что необходимо при изготовлении микросборок Для реализации новых серий БМК планируется применить металлокерамические корпуса с шагом выводов 0, 5 мм, освоенные ЗАО «Тестприбор» с приемкой «ВП» .

Освоение новых корпусов 13

Средства проектирования и прототипирования 14 Ø Маршрут проектирования БИС на новых типах БМК Параметризованная библиотека элементов S. Verilog Синтез схемы (Сторонняя САПР) Verilog netlist Синтез топологии Verilog netlist САПР «Ковчег» Информация для изготовления БМК Ø Интегрированное рабочего места проектировщика + + САПР ПЛИС

Группы ЭКБ 15 Специализированные полузаказные микросхемы ИМС, разработанные для конкретного применения в конкретной аппаратуре Микросхемы общего применения Универсальные микросхемы, которые могут быть использованы в различной РЭА 15

Микросхема для организации трансформаторной развязки 16 Микросхема Н 5503 ХМ 1 -289 предназначена для работы в качестве генератора, питающего первичную обмотку трансформатора гальванической развязки для управления одним или двумя мощными полевыми транзисторами по каждому из 8 каналов. Т 1 VD 1 i +5 В CLR Схема сброса R 1 i 30 к. Ом Н 5503 ХМ 1 -289 C 1 i 0, 01 мк. Ф ai Di Делитель на 8 FREQ Генератор Драйвер Драйвер bi VD 2 i R 2 i 30 к. Ом C 2 i 0, 01 мк. Ф С Пример реализации канала трансформаторной гальванической развязки С - конденсатор, определяющий частоту работы внутреннего генератора T 1 - трансформатор из блока импульсных трансформаторов БТИ 9 -187 В VD 1 i, VD 2 i - диоды из состава диодной матрицы 2 ДС 627 А

Силовой ключ (изделие 1469 КТ 1 Т) 17 Электрические параметры +D 1 максимальный ток транзистора 0, 4 А; максимальный ток диода 0, 2 А; сопротивление в открытом -D 1 состоянии при Uз=5 В не более 1, 5 Ом; пробивное напряжение (исток-сток) не менее 40 В; Cток 1 пороговое напряжение от 0, 7 В до 2, 3 В; максимальное напряжение Затвор 1 на затворе 10 В R 1 Эксплуатационные параметры Повышенная рабочая температура среды Повышенная предельная температура среды Пониженная рабочая температура среды Пониженная предельная температура среды Уровень электростатической защит Устойчивость к ТЗЧ Накопленная доза + 85 °С. + 150 °С. минус 60°С. 500 В 20 Мэ. В×см 2/мг 3 60 крад 7 к +D 2 -D 2 Cток 2 Затвор 2 7 к R 2

Микросхема тиристорной защиты 18 Микросхема предназначена для предохранения электронной аппаратуры космических аппаратов от тиристорного эффекта, вызванного тяжелыми заряженными частицами и протонами Ø Напряжение питания от 3 В до 5 В. Ø Ключ внешний • • Состояние разработки: изготовление опытных образцов - июнь 2012 г. завершение испытаний - март 2013 г. R Источник питания Микросхемы управления модулем тиристорной защиты Защищаемая группа микросхем 1 см

16 -разрядный приёмопередатчик 19 2 канала 8 -разрядного приёмопередатчика Ø Ø Ø Аналог микросхемы UT 54 ACS 164245 S (фирма Aero. Flex) Обеспечивает преобразование сигналов из уровня напряжения 3, 3 В в 5 В и из 5 В в 3, 3 В. В отличии от аналога уровни преобразуемых напряжений задаются питающими напряжениями Ø планируемые параметры Ø Ø Ø надежность – не менее 100 000 часов. накопленная доза – не менее 100 крад; отсутствие тиристорного эффекта; устойчивость к ТЗЧ (сбой) – не менее 20 Мэ. В×см 2/мг 3 полная устойчивость к ТЗЧ на отказ Проведение предварительных испытаний - 2012 г. Поставка с приёмкой « 1» - 2012 г. Поставка с приёмкой « 5» - 2013 г.

Примеры реализованных аналоговых микросхем 20 формирователь сигналов специальной формы - реализован режим функционирования без внешнего автономного источника питания, ток потребления микросхемы 70 мк. А малошумящий усилитель - спектральная плотность напряжения шума 15 н. В/ Гц, усиление 2000, ток потребления изделия не более 70 мк. А при напряжении питания 1, 25 В; речевой кодер, микрофонный усилитель, декодер, скремблер, дескремблер; аналоговый ключ - выходное сопротивление не более 5 Ом, фронты выходного импульса не более 15 нс, ток потребления не более 50 мк. А; приемник управления - улучшены технические параметры изделия и добавлены новые функции; стабилизаторы напряжения, предварительные усилители, компараторы, аналоговые ключи, блоки автоматической регулировки усиления, цифровые счетчики, делители, сумматоры и многие другие. Малошумящий усилитель Микрофонный усилитель Декодер Кодер Дескремблер Скремблер 20

21 http: //tcen. fbdhost. com/ckp. html

КОНТАКТНАЯ ИНФОРМАЦИЯ 124498, МОСКВА, ПР. 4806, Д. 5, МИЭТ, НПК «ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ЦЕНТР» БАСАЕВ АЛЕКСАНДР ТЕЛЕФОН: +7 (499) 720 -8992 ФАКС: +7 (495) 913 -21 -92 HTTP: //WWW. ASIC. RU E-MAIL: DEN@TCEN. RU СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ