A mikroelektronika egy speciális terület az elektronika , amely érdekelt a tanulmány és gyártása elektronikai alkatrészek között mikrométer .
Ezek az alkatrészek félvezető anyagokból (például szilíciumból ) készülnek , különféle technológiák alkalmazásával, ideértve a fotolitográfiát is . Ez a technológia lehetővé teszi számos elektronikus funkció integrálását ugyanazon szilíciumdarabon (vagy más félvezetőn), ezért alacsonyabb gyártási költség mellett. Az így előállított áramköröket chipeknek vagy integrált áramköröknek nevezzük . Lehetnek szabványosak vagy specifikusak egy alkalmazás számára (ezeket ASIC -nek hívják : alkalmazás-specifikus integrált áramkör) . Minden diszkrét elektronikus alkatrész: a tranzisztoroknak , kondenzátoroknak , induktivitásoknak , ellenállásoknak , diódáknak és szigetelőknek és vezetőknek megegyeznek a mikroelektronikában.
Az integrált áramkör digitális állnak logikai kapuk (gyakran több ezer vagy millió mint mikroprocesszorok akár milliárd mint abban az esetben, grafikus kártyák ):
Minden integrált áramkörnek különálló alkatrészei vannak , például tranzisztorok , kondenzátorok, ellenállások, diódák stb. .
Az integrált áramköröknek három fő típusa van:
A gyártási technikák fejlődésével az alkatrészek mérete folyamatosan csökken. A 2014- áramkörök 14 nm technológia kereskedelmi forgalomba kerültek. A szubmikronos skálán bizonyos parazita fizikai hatások , amelyek nagyobb jelentőséggel bírnak, túlsúlyba kerülnek.
A jel terjedési ideje elsősorban a parazita kapacitásoknak (az elemek összekapcsolódásának és közelségének) köszönhető, és nem ezen elemek átmeneti idejének. Ehhez járul még a vezetősínekhez kapcsolódó áthallás , párhuzamosan és egyre szorosabban egymás mellett.
Az 1 / f zaj a statisztikák hiánya miatt fontossá válik a kis méretű tranzisztorokkal való munka során is (a fizikai tulajdonságok inhomogenitása érzékenyebb kis méretben).
Végül az elektronok elektronikus áramkörökben történő szállításának nehézségei vannak rövid távolságokon történő hőkezeléssel . Ezután forró elektronokról beszélünk .
A mikroelektronikai tervezés célja, hogy tervezési módszerekkel korlátozza ezeket a hatásokat, miközben javítja a félvezető alkatrészek méretét, sebességét, energiafogyasztását, hőmérséklet-emelkedését és költségeit.
Az alkatrészek rendkívüli soványsága a méret csökkentése mellett általában jelentős növekedést tesz lehetővé az elektromos fogyasztásban. Ráadásul a rövid csatornás MOS tranzisztorok előállításának lehetősége lehetővé teszi teljesítményük növelését (erősítés-sávszélességű termék). A CMOS technológiák nagyon gyorsak, miközben sokkal kevesebbet fogyasztanak, mint a bipoláris technológián alapuló technológiák .
Az elektronikus áramkörök miniatürizálása azonban bizonyos problémákat vet fel: