Nem ismert, hogy kinek jutott először eszébe két vagy több tranzisztor egyetlen félvezető lapkán történő elkészítése. Talán ez az ötlet közvetlenül a félvezető elemek gyártásának megkezdése után merült fel. Ismeretes, hogy ennek a megközelítésnek az elméleti alapjait az 1950-es évek elején publikálták. Kevesebb, mint 10 évbe telt a technológiai problémák leküzdése, és már a 60-as évek elején megjelent az első eszköz, amely több elektronikus komponenst tartalmazott egy csomagban - egy mikroáramkört (Forgács). Ettől a pillanattól kezdve az emberiség a javulás útjára lépett, aminek még nincs vége.
A mikroáramkörök célja
Az integrált változatban jelenleg az elektronikai alkatrészek széles skáláját hajtják végre, különböző fokú integrációval. Belőlük, akárcsak a kockákból, különféle elektronikus eszközöket gyűjthet össze. Így a rádióvevő áramkör többféleképpen megvalósítható. A kezdeti lehetőség a tranzisztor chipek használata.Következtetéseik összekapcsolásával vevőkészüléket készíthet. A következő lépés az egyes csomópontok használata egy integrált tervezésben (mindegyik a saját testében):
- rádiófrekvenciás erősítő;
- heterodin;
- keverő;
- hangfrekvenciás erősítő.
Végül a legmodernebb lehetőség a teljes vevő egy chipben, csak néhány külső passzív elemet kell hozzáadni. Nyilvánvalóan az integráció mértékének növekedésével az áramkörök felépítése egyszerűbbé válik. Most már egy teljes értékű számítógép is megvalósítható egyetlen chipen. Teljesítménye továbbra is alacsonyabb lesz, mint a hagyományos számítástechnikai eszközöké, de a technológia fejlődésével elképzelhető, hogy ezt a pillanatot áthidalják.
Chip típusok
Jelenleg hatalmas számú mikroáramkör-típust gyártanak. Gyakorlatilag bármilyen komplett elektronikus egység, legyen az alap vagy speciális, elérhető mikroban. Egy áttekintés keretein belül nem lehet minden típust felsorolni és elemezni. De általában a funkcionális cél szerint a mikroáramkörök három globális kategóriába sorolhatók.
- Digitális. Dolgozzon diszkrét jelekkel. A bemenetre digitális szintek kerülnek, a jelek a kimenetről is digitális formában kerülnek vételre. Ez az eszközosztály az egyszerű logikai elemektől a legmodernebb mikroprocesszorokig terjed. Ide tartoznak a programozható logikai tömbök, memóriaeszközök stb.
- Analóg. Folyamatos törvény szerint változó jelekkel dolgoznak. Az ilyen mikroáramkör tipikus példája egy hangfrekvenciás erősítő. Ez az osztály magában foglalja a beépített lineáris stabilizátorokat, jelgenerátorokat, mérőérzékelőket és még sok mást is. Az analóg kategória passzív elemek halmazait is tartalmazza (ellenállások, RC áramkörök stb.).
- Analógból digitálisba (digitálisból analógba). Ezek a mikroáramkörök nem csak a diszkrét adatokat konvertálják folytonossá, vagy fordítva. Az azonos csomagban lévő eredeti vagy vett jelek erősíthetők, konvertálhatók, modulálhatók, dekódolhatók és hasonlók. Az analóg-digitális érzékelőket széles körben használják különféle technológiai folyamatok mérőáramköreinek összekapcsolására számítástechnikai eszközökkel.
A mikrochipeket a gyártás típusa szerint is felosztják:
- félvezető - egyetlen félvezető kristályon hajtják végre;
- film - a passzív elemeket vastag vagy vékony filmek alapján hozzák létre;
- hibrid - félvezető aktív eszközök „üljenek le” a passzív filmelemekre (tranzisztorok stb.).
De a mikroáramkörök használatához ez a besorolás a legtöbb esetben nem ad speciális gyakorlati információkat.
Chip csomagok
A belső tartalom védelme és a beszerelés egyszerűsítése érdekében a mikroáramkörök tokban vannak elhelyezve. Kezdetben a forgácsok nagy részét fémhéjban állították elő (kerek vagy téglalap alakú) a kerület mentén elhelyezett rugalmas vezetékekkel.
Ez a kialakítás nem tette lehetővé a miniatürizálás összes előnyének kihasználását, mivel az eszköz méretei nagyon nagyok voltak a kristály méretéhez képest. Ráadásul az integráció mértéke alacsony volt, ami csak súlyosbította a problémát. A 60-as évek közepén fejlesztették ki a DIP csomagot (kettős soros csomag) egy téglalap alakú szerkezet, mindkét oldalán merev vezetékekkel. A terjedelmes méretek problémáját nem sikerült megoldani, de ennek ellenére ez a megoldás lehetővé tette a nagyobb csomagolási sűrűség elérését, valamint az elektronikus áramkörök automatizált összeszerelésének egyszerűsítését.A mikroáramkör érintkezőinek száma egy DIP-csomagban 4 és 64 között van, bár a 40-nél több "lábas" csomagok még mindig ritkák.
Fontos! A hazai DIP mikroáramkörök tűosztása 2,5 mm, az importált - 2,54 mm (1 sor = 0,1 hüvelyk). Emiatt problémák merülnek fel az orosz és az importált gyártás teljes, úgy tűnik, analógjainak kölcsönös cseréjével. Egy kis eltérés megnehezíti a funkcionalitásukban és kiosztásukban azonos eszközök beszerelését a táblákba és a panelbe.
Az elektronikai technológia fejlődésével a DIP-csomagok hátrányai nyilvánvalóvá váltak. A mikroprocesszorok esetében a tűk száma nem volt elegendő, további növelésükhöz a ház méreteinek növelésére volt szükség. az ilyen mikroáramkörök túl sok kihasználatlan helyet kezdtek elfoglalni a táblákon. A második probléma, amely a DIP-dominancia korszakának végét hozta, a felületi szerelés széles körű elterjedése. Az elemeket nem a tábla furataiba kezdték beszerelni, hanem közvetlenül az érintkezőbetétekre forrasztották. Ez a szerelési mód nagyon racionálisnak bizonyult, ezért mikroáramkörökre volt szükség a felületi forrasztáshoz adaptált csomagokban. És elkezdődött az eszközök kiszorítása a „lyukba” szereléshez (igazi lyuk) névre keresztelt elemek smd (felületre szerelt részlet).
Az első lépés a felületre szerelhető acél SOIC-csomagokra és azok módosításaira való átállás felé (SOP, HSOP és így tovább). A DIP-hez hasonlóan a lábak két sorban vannak a hosszú oldalakon, de párhuzamosak a ház alsó síkjával.
További fejlesztés volt a QFP csomag. Ennek a négyzet alakú toknak mindkét oldalán terminálok vannak.A PLLC ház hasonló hozzá, de még mindig közelebb van a DIP-hez, bár a lábak is a teljes kerület mentén helyezkednek el.
A DIP chipek egy ideig megtartották pozíciójukat a programozható eszközök szektorában (ROM, vezérlők, PLM), de az in-circuit programozás elterjedése a kétsoros true-hole csomagokat is kiszorította erről a területről. Most már azok az alkatrészek is SMD-teljesítményt kaptak, amelyek furatba szerelése úgy tűnt, hogy nincs alternatívája - például integrált feszültségstabilizátorok stb.
A mikroprocesszor-házak fejlesztése más utat járt be. Mivel a tűk száma nem fér el egyik ésszerű négyzetméret kerülete körül sem, egy nagy mikroáramkör lábai mátrix formájában vannak elrendezve (PGA, LGA stb.).
A mikrochipek használatának előnyei
A mikroáramkörök megjelenése forradalmasította az elektronika világát (különösen a mikroprocesszoros technológiában). Az egy vagy több helyiséget elfoglaló lámpákon lévő számítógépekre történelmi érdekességként emlékeznek. De egy modern processzor körülbelül 20 milliárd tranzisztort tartalmaz. Ha egy tranzisztor területét legalább 0,1 négyzetcm-es diszkrét változatban vesszük, akkor a processzor egészének elfoglalt területének legalább 200 000 négyzetméternek kell lennie - körülbelül 2000 közepes méretű háromszobásnak. apartmanok.
Helyet kell biztosítani a memóriának, hangkártyának, hangkártyának, hálózati adapternek és egyéb perifériáknak is. Ilyen számú különálló elem felszerelésének költsége óriási lenne, a működés megbízhatósága pedig elfogadhatatlanul alacsony. A hibaelhárítás és a javítás hihetetlenül sokáig tartana. Nyilvánvaló, hogy a személyi számítógépek korszaka nagyfokú integrációjú chipek nélkül soha nem jött volna el.Emellett a modern technológiák nélkül nem jöttek volna létre olyan eszközök, amelyek nagy számítási teljesítményt igényelnek – a háztartástól az ipari vagy tudományosig
Az elektronika fejlődésének iránya hosszú évekre előre meghatározott. Ez mindenekelőtt a mikroáramköri elemek integráltsági fokának növekedését jelenti, ami a technológiák folyamatos fejlesztéséhez kapcsolódik. Minőségi ugrás áll előttünk, amikor a mikroelektronika lehetőségei a végéhez érnek, de ez egy meglehetősen távoli jövő kérdése.
Hasonló cikkek:
