Понятие об электронных средствах; интегральные схемы, их классификация; закон Мура; физические ограничения процесса микроминиатюризации

Электронные средства широко используются во всех сферах человеческой деятельности: автоматизированном производстве и проектировании, управлении бытовыми приборами и автотранспортом, предсказании погоды и медицинской диагностике. Роль электроники определяется ее существенным вкладом в развитие практически всех направлений науки и техники, характеризующих индустриальный потенциал общества.

Электронные силовые и управляющие устройства, встроенные в технологические приборы, во многом определяют свойства и параметры оборудования. Поэтому специалисты, занимающиеся проектированием и эксплуатацией промышленных систем, должны быть знакомы с принципами работы электронных средств и их основными характеристиками.

Электронным средством (прибором) называют изделие и его составные части, в основе функционирования которых лежат принципы и явления электронного взаимодействия.

Э л е к т р о н и к а представляет со-бой область науки, изучающую взаимодействии электрических зарядов и электромагнитного поля в различных средах (вакууме, твердом теле, газе, плазме) при электрических, оптических, тепловых и других внешних воздействиях с целью создания электронных приборов. Электронная промышленность, как отрасль техники, занимается разработкой и созданием электронной аппаратуры различного назначения от систем управления мощными электродвигателями до вычислительных сетей и систем спутниковой связи.

За более чем столетний период своего развития сменилось несколько поколений электронных изделий, имеющих существенно отличающиеся функциональные возможности, принципы действия, и конструктивно - технологическое исполнение.

Первое поколение электронных средств характеризуется преимущественным использованием электровакуумных приборов в качестве активных элементов. Электронная аппаратура представляла собой совокупность электронных ламп и пассивных элементов (резисторов, конденсаторов, катушек и др.), закрепленных на специальных панелях и объединенных в электрическую схему посредством проволочных проводников. Они имели значительные габариты и небольшой срок службы.

Второе поколение электронных приборов связывают с созданием полупроводниковых транзисторов, применение которых привело к повышению надежности и существенному снижению габаритных размеров устройств. Наряду с проводными соединениями развивалась технология печатного монтажа, позволяющая автоматизировать процесс сборки.

Появление пленочной технологии с одновременным исполнением электронных компонентов и их соединений, а также возможность изготовления однотипных изделий в едином технологическом цикле ознаменовало переход к этапу интегральной микроэлектроники.

Таким образом, поколения электронных средств различаются типом электронных элементов и конструктивными способами их объединения в функциональные блоки и системы. Свойства электронных устройств определяются единством трех составляющих: схемного построения, элементной (технологической) базы и конструктивного исполнения.

Интегра́льная (микро)схе́ма (ИС, ИМС, м/сх, англ. integrated circuit, IC, microcircuit), чип, микрочи́п (англ. microchip, silicon chip, chip — тонкая пластинка — первоначально термин относился к пластинке кристалла микросхемы) — микроэлектронное устройство — электронная схема произвольной сложности (кристалл), изготовленная на полупроводниковой подложке (пластине или плёнке) и помещённая в неразборный корпус, или без такового, в случае вхождения в состав микросборки[1].

Бо́льшая часть микросхем изготавливается в корпусах для поверхностного монтажа.

Часто под интегральной схемой (ИС) понимают собственно кристалл или плёнку с электронной схемой, а под микросхемой (МС, чипом) — ИС, заключённую в корпус. В то же время выражение чип-компоненты означает «компоненты для поверхностного монтажа» (в отличие от компонентов для пайки в отверстия на плате).