Technique de synthèse des circuits intégrés

L'élaboration et la mise au point de nouveaux types de microcir­cuits intégrés, éléments de base des appareils radio-électroniques modernes à usages divers, exige de leurs concepteurs une connaissan­ce approfondie des aspects physique, constructif, technologique et des schémas de la microélectronique.
Le présent manuel (deuxième dans la série de trois ouvrages con­ sacrés à la microélectronique) décrit les solutions typiques relatives à la synthèse des schémas utilisés dans les microcircuits numériques et analogiques modernes et expose les méthodes appliquées pour les concevoir. L’assimilation des matières traitées suppose que le lecteur maîtrise les éléments de physique, de technologie et de technique de synthèse des microcircuits dans le cadre du livre du professeur I. Stépanenko Principes de la microélectronique (publié en langue française par les Éditions Mir en 1933). Les problèmes ayant trait à la construction et à la technologie des circuits intégrés sont expo­ sés dans le manuel de A. Bérésine, O. Motchalkina Technologie et construction de circuits intégrés (à paraître en langue française aux Editions Mir en 1986).

La technique de synthèse des microcircuits intégrés, que l’on peut appeler microcircuiterie (ou circuiterie intégrée), se caractérise par l’utilisation de schémas capables d’assurer les meilleures per­formances en réalisation intégrée. Dans le présent manuel sont étu­diés les schémas typiques le plus largement utilisés dans les micro­circuits actuels.
L’élévation du degré d’intégration des microcircuits a nécessité l’introduction d’un stade supplémentaire de conception, celui de la conception de la structure, ayant pour but d’élaborer la structure générale du microcircuit à réaliser sous forme d’un assemblage d’éléments logiques et analogiques. En partant de cette structure, on procède au stade suivant de conception : on élabore le schéma élec­trique du microcircuit sous forme d’interconnexions des composants (transistors, diodes, résistances et autres).

Certaines monographies l) consacrées à l’étude de ces problèmes présentent la description de solutions prêtes à l’utilisation sans exposer les méthodes qui y aboutissent ou se limitent soit à l’exposé des méthodes de conception de la structure, soit à l’analyse des va­ riantes les plus simples de schémas. Les auteurs du présent ouvrage exposent du point de vue de l’analyse des systèmes l’ensemble des méthodes nécessaires à l’élaboration de la structure et des schémas, en prenant pour exemple les principales techniques de synthèse utilisées dans les microcircuits modernes.
Il est à noter qu’avec le développement de la microélectronique des dispositifs électroniques de plus en plus complexes sont conçus sous forme de circuits LSI. Des sous-ensembles et des blocs impor­tants de calculateurs électroniques, de systèmes de commande et
d ’autres appareils radio-électroniques que l ’on réalisait, il y a à peine quelques années, à l’aide de microcircuits à faible et moyen niveau d’intégration sont actuellement produits sous forme de cir­cuits LSI et VLSI. Les méthodes utilisées pour la conception de tels microcircuits à fonctions complexes peuvent également servir à l’élaboration de dispositifs à usage analogue, équipés de microcir­cuits à faible niveau d’intégration. Ainsi, plusieurs méthodes de conception et structures décrites dans ce manuel sont applicables tant pour l’élaboration des microcircuits que pour celle des appareils radio-électroniques.
Le présent ouvrage s’appuie sur le contenu des conférences du cours Microcircuiterie professé par ses auteurs pendant plusieurs années aux étudiants de l’Institut d’ingénieurs physiciens de Mos­cou et aux spécialistes de l’industrie. Outre le cours Microcircuiterie, ou Circuiterie intégrée, ce sont les cours Microélectronique, Principes de la microcircuiterie, Analyse et calcul des circuits intégrés et autres qui traitent de la conception de schémas et de la structure des micro­ circuits et qui sont inclus dans les plans d’études de plusieurs spé­cialistes. Les auteurs espèrent que le présent ouvrage sera utile aux étudiants des cours énumérés ci-dessus. Les auteurs sont d’avis que le contenu de ce manuel pourrait servir de base à l’unification des programmes de formation de spécialistes en microélectronique, dans le domaine de la technique de synthèse des circuits intégrés. L’in­troduction du cours de Microcircuiterie dans les plans d’études de toutes les chaires chargées de la préparation de tels spécialistes permettrait sans aucun doute de leur garantir une formation plus uniforme et plus large.

Ce manuel est destiné en premier lieu aux étudiants en microélec­tronique ainsi qu’aux ingénieurs en cours de recyclage. Il peut également être utile aux spécialistes en technique de calcul, auto­matique, radiotechnique, technique de mesures et autres discipli­nes ayant pour objet l’élaboration d’appareils électroniques compor­tant des microcircuits intégrés.
Les chap. 1 à 8 ont été rédigés par le docteur ès sciences techni­ques I. Chagourine, les chap. 9 à 12 par le docteur ès sciences techni­ ques A. Alexenko, l’Avant-propos et l’Introduction par les deux auteurs en commun.
Les auteurs tiennent à remercier le professeur I. Stépanenko, ré­dacteur de l’ouvrage, et les professeurs S. Chatz, V. Douline, J. Naou- mov, critiques, pour la discussion et les remarques qui ont permis d’améliorer le contenu de l’ouvrage. Ils expriment également leur gratitude aux collaborateurs de la chaire de microélectronique de l’Institut d’ingénieurs physiciens de Moscou pour l’aide apportée à la préparation du manuscrit à la publication.