Главная  Интегральные схемы 

[ 0 ] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36]

ИНТЕГРАЛЬНЫЕ СХЕМЫ

Там, где прежде были границы

науки, там теперь ее центр.

J Г. К- Лихтенберг )

Современные радиофизика, радиоэлектроника (РЭ) и в целом системы для обработки больших массивов информации неуклонно следуют по пути изучения и освоения все более коротковолновых диапазонов электромагнитных волн, а также волн другой природы: акустоэлектронных, магнито-статических и др. [1]. В последнее десятилетие весьма интенсивно исследуются и технически осваиваются диапазоны коротких волн - сантиметровых, миллиметровых- субмиллиметровых и световых. Эффективность научного и технического освоения и использования в народном хозяйстве и в прикладных проблемах достижений радиофизики и радиоэлектроники существенно зависит от состояния и возможностей элементной базы: источников и приемников излучения, канализирующих, излучающих и колебательных систем и других компонентов аппаратуры. Особое значение приобретают новые методы построения устройств СВЧ, основанные на планарных [2, 5J интегральных схемах (ИС) или (п) объемных интегральных схемах (ОИС) [3, 4].

ОИС СВЧ являются в настоящее время высшим этапом развития ндрй интегральной технологии в приборостроении. В ОИС СВЧ структурах радиосигнал обрабатывается не только в плоскости схемы (планарные ИС), но и «по вертикали» (ОИС). Использование трехмерной конструкции расположения базовых элементов (БЭ) и обработка сигнала во всем объеме открывают, с одной стороны, широкие возможности улучшения электродинамических, массогабарит-ных, климатических, радиационных и других параметров радиофизической, радиоэлектронной, вычислительной аппаратуры (например, только использование трехмерной конструкции расположения микропроцессоров в ЭЦВМ позволило увеличить быстродействие на порядок), но, с другой - требуют интенсивной разработки новых адекватных физических- и математических моделей БЭ, создания

1) Лихтенберг Г. К. Афоризмы.- М.: Наука, 1965.-344 с.



э(Ь(Ьективных вычислительных методов анализа и синтеза их электродинамических свойств. При этом адекватные модели должны,быть достаточно точными (электродинамический уровеньстрогости) и позволять определять параметры за допустимое для автоматизированной системы проектирования время (для систем обработки информации это - функционирование в реальном масштабе времени). Требование высокой точности модели является определяющим.

Идеологическую основу ОИС СВЧ составляет принцип конструкционного соответствия [3, 4], согласно которому ОИС есть такой метод построения СВЧ модуля, когда в модуль логически могут быть включены БЭ, разработанные не только специально для ОИС, но и используемые в пла-нарных ИС, «традиционной» технике СВЧ и др. Диалектика развития радиоэлектроники привела к созданию ОИС СВЧ, а это в свою очередь требует не только и, возможно, не столько эффективных вычислительных алгоритмов анализа и синтеза базовых элементов, но и (а это, может быть, самое главное) глубокого понимания существа физических процессов, происходящих в данном конкретном устройстве. Лишь когда такие ясность и понимание достигнуты, можно приступать к разработке адекватных вычислительных алгоритмов. Построенные на такой основе алгоритмы и программы для автоматизированного проектирования устройств СВЧ, как правило, оказываются оптимальными и с чисто вычислительной точки зрения.

Другим основным положением ОИС СВЧ является принцип: каждому базовому элементу - оптимальную для него линию передачи (принцип оптимальности базового элемента). Дело в том, что к настоящему времени предложено, разработано и применяется большое число (более 120) типов линий передачи (ЛП), однако свои функциональные «обязанности» данный базовый элемент в полной мере выполнит, если он будет создан на основе «подходящей» для него линии передачи. Анализ известных конструкций БЭ подтверждает такое положение. Созданные на основе ОИС модули СВЧ РЭА имеют массогабаритные параметры на один - три порядка лучшие (!), нежели СВЧ модули на основе сочетания металлических волноводов и планарных ИС.

В определенной мере сказанное относится к широко разрабатываемым и используемым в физике и технике диэлектрическим ИС и ОИС (интегральная оптика), а также к устройствам на основе световодов.

Продвижение научных исследований и техническое освоение диапазона миллиметровых, субмиллиметровых и



оптических волп являются одной из основных тенденций развития современной радиоэлектроники, и поэтому разработка элементной базы объемного типа для этих диапазонов представляет первостепенную научно-техническую задачу.

Мы уже отмечали, что одним из важнейших направлении современного научно-технического прогресса является создание сверхбыстродействующих систем обработки информации. При этом предпочтительным представляется направление, ориентирующееся на создание систем обработки и ЭЦВМ на основе применения СВЧ колебаний и аппаратуры, разработанной на ОИС СВЧ. Многие базовые элементы уже созданы. В особенности это относится к устройствам реализации многих пересекающихся без электрического контакта проводников. На основе использования ОИС такая проблема решена при создании диаграммообразующих мат риц (ДОМ) антенн СВЧ. Имеются определенные возможности прямого перенесения этих идей и конструкций на элементарные ячейки ЭЦВМ.

Намеченные вопросы обсуждаются как с обще.методоло-гической точки зрения (дедуктивный подход, полная система уравнений электродинамики, сходимость вычислительных алгоритмов и др.), так и с технической точки зрения (классификация линий передачи, базовых элементов, антенных устройств, колебательных структур и т. п.; их технические и конструктивно-технологические данные и др.). Кроме того, обсуждаются новые идеи и принципы реализации распределенных колебательных, селективных, излучающих и т. п. структур, обладающих рядом уникальных электродинамических характеристик. Так, например, открытые резонансные структуры на поверхностных типах колебаний, реализующие уникально редкий спектр собственных частот [6], микрополосковые излучающие структуры [7] и др. Даются практические рекомендации по использованию указанных структур.

Изложение завершается кратким обзором по методам измерения ОИС СВЧ с точки зрения использования их в системе автоматизированного проектирования. Также рассмотрены возможности гибкого автоматизированного производства радиоаппаратуры на основе ОИС.

В течение многих десятилетий в РЭ безраздельно «господствовали» гармонические функции и сигналы. Переход к цифровым системам обработки информации требует пересмотра многих представлений «традиционного» подхода к соотношению аналоговой и цифровой записи сигналов 18].



[ 0 ] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36]

0.001