Det er ikke kjent hvem som først kom opp med ideen om å lage to eller flere transistorer på en enkelt halvlederbrikke. Kanskje denne ideen oppsto umiddelbart etter starten av produksjonen av halvlederelementer. Det er kjent at det teoretiske grunnlaget for denne tilnærmingen ble publisert på begynnelsen av 1950-tallet. Det tok mindre enn 10 år å overvinne teknologiske problemer, og allerede på begynnelsen av 60-tallet ble den første enheten utgitt som inneholdt flere elektroniske komponenter i en pakke - en mikrokrets (chip). Siden det øyeblikket har menneskeheten begynt på forbedringens vei, som ingen ende har i sikte.
Formål med mikrokretser
I den integrerte versjonen utføres for tiden et bredt utvalg av elektroniske komponenter med varierende grad av integrasjon. Fra dem, som fra kuber, kan du samle forskjellige elektroniske enheter. Radiomottakerkretsen kan således implementeres på forskjellige måter. Det første alternativet er å bruke transistorbrikker.Ved å koble konklusjonene deres, kan du lage en mottaksenhet. Det neste trinnet er å bruke individuelle noder i en integrert design (hver i sin egen kropp):
- radiofrekvens forsterker;
- heterodyne;
- mikser;
- lydfrekvensforsterker.
Til slutt er det mest moderne alternativet hele mottakeren i en brikke, du trenger bare å legge til noen få eksterne passive elementer. Det er klart, ettersom graden av integrasjon øker, blir konstruksjonen av kretser enklere. Selv en fullverdig datamaskin kan nå implementeres på en enkelt brikke. Ytelsen vil fortsatt være lavere enn for konvensjonelle dataenheter, men med utviklingen av teknologi er det mulig at dette øyeblikket vil bli overvunnet.
Chip typer
For tiden produseres et stort antall typer mikrokretser. Praktisk talt enhver komplett elektronisk sammenstilling, standard eller spesialisert, er tilgjengelig i mikro. Det er ikke mulig å liste opp og analysere alle typer innenfor rammen av én anmeldelse. Men generelt, i henhold til det funksjonelle formålet, kan mikrokretser deles inn i tre globale kategorier.
- Digital. Arbeid med diskrete signaler. Digitale nivåer påføres inngangen, signaler tas også fra utgangen i digital form. Denne klassen av enheter dekker området fra enkle logiske elementer til de mest moderne mikroprosessorene. Dette inkluderer også programmerbare logiske arrays, minneenheter, etc.
- Analog. De jobber med signaler som endres etter en kontinuerlig lov. Et typisk eksempel på en slik mikrokrets er en lydfrekvensforsterker. Denne klassen inkluderer også integrerte lineære stabilisatorer, signalgeneratorer, målesensorer og mye mer. Den analoge kategorien inkluderer også sett med passive elementer (motstander, RC-kretser, etc.).
- Analog til Digital (Digital til Analog). Disse mikrokretsene konverterer ikke bare diskrete data til kontinuerlige eller omvendt. De originale eller mottatte signalene i samme pakke kan forsterkes, konverteres, moduleres, dekodes og lignende. Analog-digitale sensorer er mye brukt for å koble målekretser for ulike teknologiske prosesser med dataenheter.
Mikrobrikker er også delt inn etter type produksjon:
- halvleder - utført på en enkelt halvlederkrystall;
- film - passive elementer er laget på grunnlag av tykke eller tynne filmer;
- hybrid - halvlederaktive enheter "sett seg ned" til passive filmelementer (transistorer etc.).
Men for bruk av mikrokretser gir denne klassifiseringen i de fleste tilfeller ikke spesiell praktisk informasjon.
Chip-pakker
For å beskytte det innvendige innholdet og forenkle installasjonen, er mikrokretsene plassert i et etui. Opprinnelig ble det meste av brikkene produsert i et metallskall (rund eller rektangulær) med fleksible ledninger plassert rundt omkretsen.
Denne designen tillot ikke å bruke alle fordelene ved miniatyrisering, siden dimensjonene til enheten var veldig store sammenlignet med størrelsen på krystallen. I tillegg var integreringsgraden lav, noe som bare forsterket problemet. På midten av 60-tallet ble DIP-pakken utviklet (dobbel in-line pakke) er en rektangulær struktur med stive ledninger på begge sider. Problemet med voluminøse dimensjoner ble ikke løst, men likevel gjorde en slik løsning det mulig å oppnå større pakningstetthet, samt å forenkle den automatiserte monteringen av elektroniske kretser.Antall mikrokretsstifter i en DIP-pakke varierer fra 4 til 64, selv om pakker med mer enn 40 "ben" fortsatt er sjeldne.
Viktig! Pinnestigningen for innenlandske DIP-mikrokretser er 2,5 mm, for importerte - 2,54 mm (1 linje=0,1 tomme). På grunn av dette oppstår det problemer med gjensidig erstatning av komplette, ser det ut til, analoger av russisk og importert produksjon. Et lite avvik gjør det vanskelig å installere enheter som er identiske i funksjonalitet og pinout i platene og i panelet.
Med utviklingen av elektronisk teknologi har ulempene med DIP-pakker blitt tydelige. For mikroprosessorer var antallet pinner ikke nok, og deres ytterligere økning krevde en økning i dimensjonene til saken. slike mikrokretser begynte å ta for mye ubrukt plass på brettene. Det andre problemet som har brakt slutten på æraen med DIP-dominans er den utbredte bruken av overflatemontering. Elementene begynte å bli installert ikke i hullene på brettet, men loddet direkte til kontaktputene. Denne monteringsmetoden viste seg å være svært rasjonell, så det var nødvendig med mikrokretser i pakker tilpasset overflatelodding. Og prosessen med å fortrenge enheter for "hull"-montering begynte (ekte hull) elementer navngitt som smd (overflatemontert detalj).
Det første trinnet mot overgangen til overflatemontering av stål SOIC-pakker og deres modifikasjoner (SOP, HSOP og mer). De, som DIP, har ben i to rader langs langsidene, men de er parallelle med bunnplanet av saken.
En videreutvikling var QFP-pakken. Denne firkantede kassen har terminaler på hver side.PLLC-dekselet ligner det, men det er fortsatt nærmere DIP, selv om bena også er plassert rundt hele omkretsen.
I noen tid holdt DIP-brikker sine posisjoner i sektoren for programmerbare enheter (ROM, kontrollere, PLM), men spredningen av in-circuit programmering har drevet to-rads true-hole pakkene ut av dette området også. Nå har selv de delene, hvis installasjon i hull ikke så ut til å ha noe alternativ, fått SMD-ytelse - for eksempel integrerte spenningsstabilisatorer, etc.
Utviklingen av mikroprosessorsaker tok en annen vei. Siden antall pinner ikke passer rundt omkretsen av noen av de rimelige firkantstørrelsene, er bena til en stor mikrokrets arrangert i form av en matrise (PGA, LGA osv.).
Fordeler med å bruke mikrobrikker
Fremkomsten av mikrokretser har revolusjonert elektronikkens verden (spesielt innen mikroprosessorteknologi). Datamaskiner på lamper som okkuperer ett eller flere rom huskes som en historisk kuriositet. Men en moderne prosessor inneholder rundt 20 milliarder transistorer. Hvis vi tar arealet til en transistor i en diskret versjon på minst 0,1 kvm, må arealet som er okkupert av prosessoren som helhet være minst 200 000 kvadratmeter - omtrent 2000 mellomstore treroms leiligheter.
Du må også sørge for plass til minne, lydkort, lydkort, nettverksadapter og annet periferiutstyr. Kostnaden for å montere et slikt antall diskrete elementer vil være enorme, og driftssikkerheten er uakseptabel lav. Feilsøking og reparasjon vil ta utrolig lang tid. Det er åpenbart at epoken med personlige datamaskiner uten brikker med høy grad av integrering aldri ville ha kommet.Uten moderne teknologi ville heller ikke enheter som krever stor datakraft blitt opprettet - fra husholdning til industriell eller vitenskapelig
Utviklingsretningen for elektronikk er forutbestemt i mange år fremover. Dette er først og fremst en økning i graden av integrering av mikrokretselementer, som er forbundet med kontinuerlig utvikling av teknologier. Det er et kvalitativt sprang fremover, når mulighetene for mikroelektronikk kommer til grensen, men dette er et spørsmål om en ganske fjern fremtid.
Lignende artikler:
