工业电子的突破性进展—iCMOS
最新的集成电路技术在蓄势待发，开拓新的工业市场。现在的高电压设备，如转换器、放大器、交换机、复接器等，都朝着几何尺寸减小的方向发展。Analog Devices推出的iCMOS，即“工业CMOS”改变了这个趋势。这种新工艺技术可使亚微米制造的芯片电压达30 V，如果选用漏极扩展可将电压提高到50 V。除了高压MOS外，Analog Devices的iCMOS工业工艺技术还提供高压互补双极器件。该工艺的各种元件使片上集成度达到了新水平。iCMOS是一种完全模块化的电子制造工艺，每一种器件的性能及坚固性不是靠传统的折衷集成方式能达到的。 iCMOS作为一种亚微米工艺，可将现代数字逻辑与高压模拟元件集成在一起，以提高性能和集成度，降低功耗，所需电路板面积明显小于前代高压器件。 该工艺除了可显著降低功耗外，还可提高单个芯片的性能、稳定性及集成度，从而为工业产品提供更多的设计灵活性。iCMOS支持12-至16-位模数转换(ADC)，可用软件将输入范围调节为从+/-2.5 V至+/-10 V，功耗仅为现有方案的85%。 iCMOS数模转换器(DAC)的性能在业界居领先地位，而尺寸比同级产品小30%。iCMOS复接器采用16引脚TSOPS封装，导通电阻为3-至4-欧姆，比业界+/-15-V复接器的标准导通电阻降低了85%。 iCMOS的关键是开发一种提高门氧化物厚度的制造工艺，实现用传统5V器件工艺生产高压产品。 iCMOS使用电容阵列实现片上电压衰减，与传统电阻阵列信号调节相比，极大地降低了功耗和电路板面积。设计师们需要创造一种真正的可生产高低压器件的模块化工艺，扩大应用范围，这就需要开发专门的取向附生和光刻掩膜，可与很多不同的配置无缝接合。 这个挑战对双极晶体管是非常重要的，因为他们会对周围器件产生影响。iCMOS克服了这个问题，确保器件的整体性能不会折衷。由于iCMOS采用不同的工艺技术，因而融成本经济和高度灵活的特点于一身。 iCMOS最突出的亮点是5-V CMOS和高压CMOS能完成从基底及不同工艺中分离出来，这样在单个iCMOS芯片中可提供多种电压。比如，在混合信号器件中，一个采用"15 V基座偏压的+/-15 V产品可提供标准5-V数字逻辑。 iCMOS可提供各种选择：隔离、垂直PNP和NPN晶体管，均采用聚乙烯发射器结构；每平方1000欧的可调整的高密度薄膜电阻阵列；标准poly-poly电容，可提供高压和5 V CMOS；提供基于熔丝和ROM的存储器功能和各种其它电阻、二极管及JFET。 iCMOS可混合并匹配元件和工作电压，从而提高了灵活性，我们将用一些示例证明其灵活性。采用双极晶体管有诸多原因，最主要是为了提高低偏置电压放大器的匹配。 iCMOS采用两套互补双极工艺，一套采用16 V，NPN的ft(传输或切断频率)为6 GHz，PNP的ft为4 GHz，另一套为30 V，NPN和PNP的性能均达到约1 GHz。双极还有利于为ADC及DAC提供卓越的参考、匹配和稳定性能。 薄膜电阻的使用有助于提高工艺的精度和准确性。它们的匹配度约达12位，最高可达16位，匹配度与设计师选择的架构有关。这些电阻的温度和电压系数比传统多晶硅电阻小20倍。配合不当与温度和电压的关系降低了十倍，因此，iCMOS可用于制造精度更高的DAC。 与此类似，iCMOS的标准poly-poly电容可生产开关电容滤波器等精密器件。其板载存储器对那些需要在制造后进行配置的产品特别重要，这样可使用数字校正技术校准非线性、偏置和高精度转换器的增益。该工艺还可可用软件切换输入电压范围或其它参数，这样给定的iCMOS器件可用于各种产品，极大地简化了库存和生产设计。 iCMOS的主要优势在于可利用小几何工艺制造精密转换器、放大器或其它需要处理工业级电压的混合信号器件。 在过去工业用户需要外部信号调节、偏置、运算放大器及多个电源，才能实现iCMOS器件能达到的速度及功耗。以前生产30V器件的制造技术为3－5微米，在这类器件中增加数字功能会显著增大器件尺寸。 iCMOS的出现彻底废除了这种方法。先前28引脚SOIC封装提供的功能现在可用16引脚TSSOP (薄形紧缩小轮廓封装)或10引脚microSOIC封装。 iCMOS还有诸多优点，它可在单个器件中集成更多信号链，而不会影响性能。 该工艺的垂直PNP和NPN可提供给定功率下最佳的参考和低噪声放大器，显著降低通用器件的功耗。ADC采用高阻抗输入，无需使用电阻阵列信号缩放，同样能降低功耗。iCMOS复接器导通电阻低是其又一亮点。 iCMOS一般可用于工控、工厂自动化和噪声大的大型环境下的控制回路，信号范围达+/-10 V。对这些产品而言，iCMOS的最突出优势在于集成信号链，简化系统设计。 信号范围为+/-5 V的通讯、自动测试设备及医疗设备同样也可以使用iCMOS，因此该工艺有助于降低功耗、缩小器件尺寸，提高性能。iCMOS是Analog Devices开发的最新制造工艺，可满足各种用户和产品的需求。 |
