Techniklexikon

Integrationsgrad

Abk. IG. Maß fiir die Anzahl der auf einem Halbleiterplättchen (Chip) vereinigten Bauelemente bzw. Funktionselemente. Nach dem qualitativen Umfang der jeweils erreichten Bauelementeintegration werden mindestens vier verschiedene Gruppen integrierter Schaltungen (IS) unterschieden: small scale integration (engl., Kleinintegration), Abk. SSI; medium scale integration (engl., Mittelintegration), Abk. MSI; large scale integration (engl., Großintegration), Abk. LSI; very large scale integration (engl. Höchstintegration) Abk. VLSI. Da die Grenzen zwischen den einzelnen Gruppen willkürlich gezogen sind, stimmen die zugrunde gelegten Zahlenangaben nicht immer genau überein, zumal die Unterscheidungen sich im Laufe der Mikroelektronikentwicklung geändert haben. Übliche Einteilungen sind: SSI-Schaltungen mit bis zu 100 Bauelementen je Chip % SSI); MSI-Schaltungen mit bis zu 1000 Bauelementen je Chip (MSI); LSI-Schaltungen mit 1000 bis 100000 Bauelementen je Chip (LSI); VLSI-Schaltungen mit mehr als 100000 Bauelementen je Chip (VLSI). Diese Einteilung berücksichtigt in gewissem Umfang auch die qualitativen Unterschiede im Integrationsumfang und spiegelt annähernd die unterschiedlichen, technologisch bedingten Schwierigkeitsgrade und den daraus folgenden Aufwand bei der IS-Fertigung wider. Der I. ist seit Beginn der Bauelementeintegration (etwa ab 1960) hauptsächlich aus ökonomischen Gründen ständig gestiegen und hat sich in nur 20 Jahren auf den Faktor 105 - 100000 erhöht (Gesetz, Moore-sches). Damit war gleichermaßen eine außerordentliche Senkung der Fertigungskosten je integriertes Bauelement verbunden. Er hängt von zwei Faktoren ab: von der zugrunde liegenden Chipfläche und von der jeweils erreichbaren Packungsdichte der Funktionselemente. Diese wird wiederum durch die Abmessungen der Einzelelemente bestimmt, d. h. von den technologisch möglichen Streifenbreiten. Bei gegebenen Chipgrößen und Schaltungsauslegungen kann der I. folglich nur über eine Verkleinerung der Strukturdetails erhöht werden (Strukturgröße, minimale). Obwohl es allgemein üblich ist, den Begriff IG vorrangig auf digitale integrierte Schaltungen (IS, digitale) anzuwenden, läßt er sich auch auf Analogschaltungen (IS, analoge) übertragen. Hauptsächlich aus anwendungstechnischen Gründen liegt deren Integrationsumfang jedoch wesentlich unter dem von Digitalschaltungen (etwa Faktor 10 bis 100 niedriger).