INTRODUCTION - PolytechGii

INTRODUCTION
micro-électronique : ce qui touche aussi bien à la fabrication qu’à la
conception ou la mise en œuvre des circuits intégrés.
Les différents domaines concernés sont plus particulièrement :
* la production,
* les procédés technologiques,
* les tests de production et de procédés,
* la conception assistée par ordinateur facilitant la création de
nouveaux produits et nouveaux circuits. Elle couvre aussi
bien les aspects technologiques, électriques et logiques que
fonctionnels,
* les équipements - dans ce cas la technologie
microélectronique constitue une interface entre le système
(ou l'équipement) et le concepteur. En effet, le produit doit
être compatible avec la technologie de réalisation,
* la qualité.
Cette discipline va bien sûr nécessiter des connaissances
aussi bien en physique des semi-conducteurs et en
physique des dispositifs. Mais elle est aussi utilisatrice de
connaissances en :
* thermodynamique,
* statistiques,
* optique,
* mécanique,
* électronique,
* chimie.

Approche scientifique
Pour réaliser de bons circuits, il faut connaître les bases scientifiques
sur lesquelles repose la technologie de fabrication. L'électricité est le
point de départ pour comprendre la physique des cristaux semi-
conducteurs qui sont la base des composants électroniques :
transistors, diodes, résistances.
Avec ces composants, on réalise des fonctions logiques ou
analogiques qui, par association, construiront l'architecture complexe
des cicuits intégrés
Approche technologique
La technologie de fabrication des circuits intégrés met en oeuvre
plusieurs procédés de base de traitements physico-chimiques :
lithographie, gravure, ou dépôt. Ces procédés sont effectués sur des
plaquettes de silicium dans un environnement hautement contrôlé : les
salles blanches.
A chaque circuit correspond un jeu de masques réalisé à partir des
outils CAO pilotés par des équipes de conception, auxquelles on a
confié l'élaboration des nouveaux circuits. A la fin du processus de
production des plaquettes, chaque puce est assemblée dans un boîtier
et testée avant d'être incorporée dans son application finale.
Approche industrielle
Malgré des investissements industriels toujours plus lourds pour
fabriquer les plaquettes de circuits intégrés, le coût de la fonction
électronique de base ne cesse de diminuer, grâce aux progrès de la
technologie et aux gains croissants de productivité.
L'analyse micro-économique permet d'identifier les paramètres qui
affectent cette productivité. Elle conduit à l'élaboration de la politique
industrielle qui va construire la qualité des produits tout au long du
cycle de fabrication. Cette politique implique aussi la mise en place
d'une charte de respect et de préservation de l'environement.

Approche culturelle
Les circuits intégrés trouvent leur applications dans tous les domaines
: informatique, automobile, communication, défense et bien d'autres.
Ceci est le résultat de la formidable expansion de la microélectronique
depuis l'invention du transistor. Aujourd'hui, la microélectronique est
le moteur de nombreuses innovations qui affectent notre vie
quotidienne et accompagnent les grandes mutations sociales.
Fabrication des Circuits Intégrés
Circuit intégré
Le circuit intégré (CI) (ou la puce électronique) est un composant
électronique reproduisant une ou plusieurs fonctions électroniques
plus ou moins complexes, intégrant souvent plusieurs types de
composants électronique de base dans un volume réduit, rendant le
circuit facile à mettre en œuvre.
Il existe une très grande variété de ces composants divisés en deux
grandes catégories : analogique et numérique.
Circuit intégré analogique
Les composants les plus simples peuvent être de simples
[[transistor]]s encapsulés les uns à côté des autres sans liaison entre
eux, jusqu'à des assemblages réunissant toutes les fonctions requises
pour le fonctionnement d'un appareil dont il est le seul composant.

Les amplificateurs opérationnels sont des représentants de moyenne
complexité de cette grande famille où l'on retrouve aussi des
composants réservés à l'électronique haute [[fréquence]] et de
[[télécommunication]].
Un exemple de circuit analogique: L'ampli op.LM741 et une
ribanbelle de cousins.
Circuit intégré numérique
Les circuits intégrés numériques les plus simples sont des portes
logiques simples (et, ou, non), les plus compliqués sont les
microprocesseurs et les plus denses sont les mémoires. On trouve de
nombreux circuits intégrés dédiés à des applications spécifiques,
notamment pour le traitement du signal (traitement d'image,
compression vidéo...) on parle alors de DSP (pour Digital Signal
Processor). Une famille importante de circuits intégrés est celle des
composants de logique programmable (FPGA, CPLD). Ces
composants sont amenés à remplacer les portes logiques simples en
raison de leur grande densité d'intégration.
Apparence

Les circuits intégrés se présentent généralement sous la forme de
boîtiers pleins rectangulaires noirs. Ils sont équipés sur un ou plusieurs
côtés voire sur une face, de broches/pattes/pins qui permettent d'établir
des connexions. Ces composants sont soudés, ou bien enfichés dans
des supports à des fins de démontage, sur un circuit imprimé.
Normalement, des références peintes sur le dessus du boîtier indiquent
le nom du constructeur, la référence permettant d'identifier le
composant, un code correspondant à des variantes ou révisions et, la
date de fabrication (4 chiffres codés AASS : année et semaine). Les
progrès de l'intégration sont tels que les circuits intégrés peuvent
devenir très petits. Leur taille ne dépend plus guère que de la capacité
du boîtier à dissiper la chaleur produite par effet joule et bien souvent
de la taille des broches de sortie du circuit ainsi que de l'espace entre
les broches.
Composants internes
Un circuit intégré comprend sous des formes miniaturisées
principalement des transistors, des diodes, des résistances, des
condensateurs et, plus rarement des inductances voire des résistances
négatives car elles sont plus difficilement miniaturisable.
]
Échelle d'intégration
L'échelle d'intégration défini le nombre de portes par boîtier :
• SSI (small scale integration) petite : inférieur à 12
• MSI (medium) moyenne : 12 à 99
• LSI (large) grande : 100 à 9999
• VLSI (very large) très grande : 10 000 à 99 999
• ULSI (ultra large) ultra grande : 100 000 et plus