Układ scalony

Zminiaturyzowany układ elektroniczny zawierający w swym wnętrzu od kilku do setek milionów podstawowych elementów elektronicznych, takich jak tranzystory, diody, rezystory, kondensatory. Zwykle zamknięty w hermetycznej obudowie – szklanej, metalowej, ceramicznej lub wykonanej z tworzywa sztucznego.

Budowa

Ze względu na sposób wykonania układy scalone dzieli się na główne grupy:

• monolityczne, w których wszystkie elementy, zarówno elementy czynne jak i bierne, wykonane są w monokrystalicznej strukturze półprzewodnika

• hybrydowe – na płytki wykonane z izolatora nanoszone są warstwy przewodnika oraz materiału rezystywnego, które następnie są wytrawiane, tworząc układ połączeń elektrycznych oraz rezystory. Do tak utworzonych połączeń dołącza się indywidualne, miniaturowe elementy elektroniczne (w tym układy monolityczne). Ze względu na grubość warstw rozróżnia się układy:
  • cienkowarstwowe (warstwy ok. 2 mikrometrów)
  • grubowarstwowe (warstwy od 5 do 50 mikrometrów)

Większość stosowanych obecnie układów scalonych jest wykonana w technologii monolitycznej.

Ze względu na stopień scalenia występuje, w zasadzie historyczny, podział na układy:

• małej skali integracji (SSI – small scale of integration)
• średniej skali integracji (MSI – medium scale of integration)
• dużej skali integracji (LSI – large scale of integration)
• wielkiej skali integracji (VLSI – very large scale of integration)
• ultrawielkiej skali integracji (ULSI – ultra large scale of integration)

Ponieważ w układach monolitycznych praktycznie wszystkie elementy wykonuje się jako tranzystory, odpowiednio tylko przyłączając ich końcówki, dlatego też często mówi się o gęstości upakowania tranzystorów na mm².

W dominującej obecnie technologii wytwarzania monolitycznych układów scalonych (technologia CMOS) często używanym wskaźnikiem technicznego zaawansowania procesu oraz gęstości upakowania elementów układów scalonych jest minimalna długość kanału tranzystora (patrz Tranzystor polowy) wyrażona w mikrometrach lub nanometrach – długość kanału jest nazywana rozmiarem charakterystycznym i im jest on mniejszy, tym upakowanie tranzystorów oraz ich szybkość działania są większe. W najnowszych technologiach, w których między innymi produkowane są procesory firm Intel i AMD, minimalna długość bramki wynosi 90 nm. W roku 2005 wdrożono do masowej produkcji układy wykonane w technologii 65 nm, a w 2008 r. Intel wyprodukował pierwszy procesor w technologii 45 nm.

Zarejestrowane topografie układów scalonych poddają ochronie, przy czym według prawa własności przemysłowej układem scalonym jest wytwór przestrzenny, utworzony z elementów z materiału półprzewodnikowego tworzącego ciągłą warstwę, ich wzajemnych połączeń przewodzących i obszarów izolujących, nierozdzielnie ze sobą sprzężonych, w celu spełniania funkcji elektronicznych.