Podręcznik

Techniki informacyjne (Information Technology) obejmują pozyskiwanie, przesyłanie, przetwarzanie, przechowywanie i udostępnianie informacji. Informacje te przenoszone są przez sygnały - zmienne w czasie przebiegi wielkości fizycznych (jak prąd, napięcie). Najczęściej do przenoszenia informacji służą sygały elektryczne, optyczne i akustyczne, a do pierwotnych nośników informacji zalicza się przede wszystkim elektrony i fale elektromagnetyczne.

 

Realizacja fizyczna systemów informatycznych polega zwykle na tworzeniu urządzeń realizujących wymienione wyżej funkcje przez wykorzystanie zjawisk opartych na sterowanym transporcie elektronów i propagacji fali elektromagnetycznej. W ramach elektroniki do przetwarzania sygnałów niosących informacje wykorzystuje się układy i systemy elektroniczne realizowane zwykle w werscji scalonej w kryształach półprzewodnikowych. Wymiary elementów tych układów zredukowane są do skali mikrometrowej i częściowo nanometrowej.

 

Termin mikroelektronika powstał jako określenie obszaru techniki obejmującego realizację, tj. zaprojektowanie i wyprodukowanie podzespołów elektronicznych w czasach, kiedy układy elektroniczne realizowane były przez połączenie dyskretnych (indywidualnych) elementów aktywnych i biernych na płytach drukowanych. Człon mikro odróżniał te elementy elektroniczne od makroskali całego układu, a ponadto nawiązywał do najlepszych wówczas osiągnięć w redukcji części wymiarów do poziomu mikrometrowego.

Postęp technologii mikroelektronicznych i rozwój metod projektowania doprowadziły do realizacji całych systemów elektronicznych w postaci monolitycznych półprzewodnikowych układów scalonych (System on Chip). Wskazuje to nie tylko na scalenie technologiczne, ale także na postępującą integrację wielu obszarów elektroniki i inżynierii komputerowej w metodologii projektowania. O ile w aspekcie technik wytwarzania tradycyjne rozumienie obszaru mikroelektroniki w zasadzie nie zmieniło się, chociaż korzysta się z coraz bardziej wyrafinowanych, precyzyjnych (na skalę nawet nanometrową) operacji technologicznych, to w odniesieniu do realizacji „podzespołów” termin mikroelektronika stał się bardzo pojemny i jest używany niejednoznacznie.

Niniejszy przedmiot nawiązuje w dużym stopniu do tradycyjnej nazwy mikroelektronika przy czym płytkę drukowaną zastąpił monolityczny układ scalony (chip), którego elementy są w centum uwagi zamiast dawnych dyskretnych przyrządów.

 

Celem przedmiotu jest zapoznanie studentów z modelami elementów układów scalonych oraz podstawowymi technologiami ich wytwarzania.

Ambicją autora przedmiotu jest przekazanie studentom podstawowej wiedzy i umiejętności z obszaru mikroelektroniki w sposób spójny, nastawiony na zrozumienie zagadnień (a nie pamięciowe opanowanie informacji encyklopedycznych) oraz ułatwienie samodzielnych studiów dla pogłębienia wiadomości i zdobywania nowych kompetencji w miarę rozwoju elektroniki i inżynierii komputerowej.

 

Powiązania z innymi przedmiotami: Przedmiot Mikroelektronika oparty jest na znajomości fizyki (zwłaszcza elektromagnetyzmu i fizyki ciała stałego) oraz teorii obwodów. Stanowi pogłębienie i rozszerzenie wiadomości z Podstaw Elektroniki. Jest też uzupełnieniem do przedmiotu Układy Scalone, poświęconego głównie aspektom projektowym.

 

W zasadniczej części podręcznik oparty jest na wykładach z tej tematyki prowadzonych w różnych wersjach przez autora od 1980 roku na Wydziale Elektroniki i Technik Informacyjnych Politechniki Warszawskiej.

 

Systemy scalone projektuje się w oparciu o metody komputerowe służące syntezie, weryfikacji i optymalizacji projektów. Istotnym składnikiem systemów komputerowego wspomagania projektowania (CAD) jest program symulacji układów elektronicznych. Do rozwiązywania części zadań i problemów zaproponowano wykorzystanie programu o nazwie PSPICE udostępnionego publicznie: OrCAD Pspice Demo Version 9.1.