Nije poznato tko je prvi došao na ideju da napravi dva ili više tranzistora na jednom poluvodičkom čipu. Možda je ova ideja nastala odmah nakon početka proizvodnje poluvodičkih elemenata. Poznato je da su teorijske osnove ovog pristupa objavljene početkom 1950-ih. Bilo je potrebno manje od 10 godina da se prevladaju tehnološki problemi, a već početkom 60-ih izašao je prvi uređaj koji je sadržavao nekoliko elektroničkih komponenti u jednom paketu - mikrosklop (čip). Od tog trenutka čovječanstvo je krenulo putem poboljšanja kojem se ne nazire kraj.
Namjena mikro krugova
U integriranoj verziji trenutno se izvode razne elektroničke komponente s različitim stupnjevima integracije. Od njih, kao od kocki, možete skupljati razne elektroničke uređaje. Dakle, krug radio prijemnika može se implementirati na različite načine. Početna opcija je korištenje tranzistorskih čipova.Povezujući njihove zaključke, možete napraviti uređaj za primanje. Sljedeći korak je korištenje pojedinačnih čvorova u integriranom dizajnu (svaki u svom tijelu):
- pojačalo radio frekvencije;
- heterodin;
- mikser;
- pojačalo audio frekvencije.
Konačno, najmodernija opcija je cijeli prijemnik u jednom čipu, samo trebate dodati nekoliko vanjskih pasivnih elemenata. Očito, kako se stupanj integracije povećava, konstrukcija sklopova postaje jednostavnija. Čak se i potpuno računalo sada može implementirati na jednom čipu. Njegove performanse i dalje će biti niže od onih kod konvencionalnih računalnih uređaja, ali s razvojem tehnologije moguće je da će se taj trenutak prevladati.
Vrste čipova
Trenutno se proizvodi ogroman broj vrsta mikro krugova. Gotovo svaki kompletan elektronički sklop, standardni ili specijaliziran, dostupan je u mikro. U okviru jednog pregleda nije moguće navesti i analizirati sve vrste. Ali općenito, prema funkcionalnoj namjeni, mikro krugovi se mogu podijeliti u tri globalne kategorije.
- Digitalni. Rad s diskretnim signalima. Digitalne razine se primjenjuju na ulaz, signali se također preuzimaju s izlaza u digitalnom obliku. Ova klasa uređaja pokriva područje od jednostavnih logičkih elemenata do najmodernijih mikroprocesora. To također uključuje programabilna logička polja, memorijske uređaje itd.
- Analog. Rade sa signalima koji se mijenjaju prema kontinuiranom zakonu. Tipičan primjer takvog mikrosklopa je pojačalo audio frekvencije. Ova klasa također uključuje integralne linearne stabilizatore, generatore signala, mjerne senzore i još mnogo toga. Analogna kategorija također uključuje skupove pasivnih elemenata (otpornici, RC krugovi itd.).
- Analogno-digitalno (digitalno-analogno). Ti mikro krugovi ne samo da pretvaraju diskretne podatke u kontinuirane ili obrnuto. Izvorni ili primljeni signali u istom paketu mogu se pojačavati, pretvarati, modulirati, dekodirati i slično. Analogno-digitalni senzori se široko koriste za povezivanje mjernih krugova različitih tehnoloških procesa s računalnim uređajima.
Mikročipovi se također dijele prema vrsti proizvodnje:
- poluvodič - izvodi se na jednom poluvodičkom kristalu;
- film - pasivni elementi se stvaraju na temelju debelih ili tankih filmova;
- hibridno - poluvodički aktivni uređaji "sjedaju" na pasivne filmske elemente (tranzistori itd.).
Ali za korištenje mikro krugova, ova klasifikacija u većini slučajeva ne daje posebne praktične informacije.
Paketi čipova
Kako bi zaštitili unutarnji sadržaj i pojednostavili instalaciju, mikro krugovi su smješteni u kućište. U početku je većina čipsa proizvedena u metalnoj ljusci (okrugle ili pravokutne) s fleksibilnim vodovima koji se nalaze po obodu.
Ovaj dizajn nije dopuštao korištenje svih prednosti minijaturizacije, budući da su dimenzije uređaja bile vrlo velike u usporedbi s veličinom kristala. Osim toga, stupanj integracije bio je nizak, što je samo pogoršalo problem. Sredinom 60-ih razvijen je DIP paket (dvostruki in-line paket) je pravokutna konstrukcija s krutim vodovima s obje strane. Problem glomaznih dimenzija nije riješen, ali je ipak takvo rješenje omogućilo postizanje veće gustoće pakiranja, kao i pojednostavljenje automatizirane montaže elektroničkih sklopova.Broj pinova mikrosklopa u DIP paketu kreće se od 4 do 64, iako su paketi s više od 40 "noga" još uvijek rijetki.
Važno! Korak pinova za domaće DIP mikro krugove je 2,5 mm, za uvozne - 2,54 mm (1 linija = 0,1 inča). Zbog toga nastaju problemi s međusobnom zamjenom kompletnih, čini se, analoga ruske i uvezene proizvodnje. Mala neusklađenost otežava ugradnju uređaja koji su identični u funkcionalnosti i razvodu na ploči i na ploči.
Razvojem elektroničke tehnologije postali su očiti nedostaci DIP paketa. Za mikroprocesore broj pinova nije bio dovoljan, a njihovo daljnje povećanje zahtijevalo je povećanje dimenzija kućišta. takvi su mikro krugovi počeli zauzimati previše neiskorištenog prostora na pločama. Drugi problem koji je doveo do kraja ere dominacije DIP-a je raširena uporaba površinske montaže. Elementi su se počeli ugrađivati ne u rupe na ploči, već lemljeni izravno na kontaktne jastučiće. Ova metoda montaže pokazala se vrlo racionalnom, pa su mikrokrugovi bili potrebni u paketima prilagođenim za površinsko lemljenje. I počeo je proces istiskivanja uređaja za montažu "rupa" (prava rupa) elementi nazvani kao smd (nadgradni detalj).
Prvi korak prema prijelazu na čelične SOIC pakete za površinsku montažu i njihove modifikacije (SOP, HSOP i više). Oni, kao i DIP, imaju noge u dva reda duž dugih strana, ali su paralelne s donjom ravninom kućišta.
Daljnji razvoj bio je QFP paket. Ovo kućište kvadratnog oblika ima terminale na svakoj strani.PLLC kućište je slično njemu, ali je ipak bliže DIP-u, iako su noge također smještene po cijelom perimetru.
Neko vrijeme DIP čipovi su zadržali svoje pozicije u sektoru programabilnih uređaja (ROM, kontroleri, PLM), ali širenje programiranja unutar kruga također je izbacilo dvoredne pakete s pravim rupama i iz ovog područja. Sada su čak i oni dijelovi, čija ugradnja u rupe kao da nema alternativu, dobili SMD performanse - na primjer, integrirani stabilizatori napona itd.
Razvoj kućišta mikroprocesora krenuo je drugim putem. Budući da broj igala ne stane oko perimetra nijedne razumne kvadratne veličine, noge velikog mikrosklopa su raspoređene u obliku matrice (PGA, LGA itd.).
Prednosti korištenja mikročipova
Pojava mikro krugova revolucionirala je svijet elektronike (posebno u mikroprocesorskoj tehnici). Računala na svjetiljkama koja zauzimaju jednu ili više prostorija pamte se kao povijesni kuriozitet. Ali moderni procesor sadrži oko 20 milijardi tranzistora. Ako uzmemo površinu jednog tranzistora u diskretnoj verziji od najmanje 0,1 četvornih cm, tada će površina koju zauzima procesor u cjelini morati biti najmanje 200.000 četvornih metara - oko 2.000 srednje velikih trosobnih apartmani.
Također morate osigurati prostor za memoriju, zvučnu karticu, audio karticu, mrežni adapter i druge periferne uređaje. Trošak montaže takvog broja diskretnih elemenata bio bi ogroman, a pouzdanost rada neprihvatljivo niska. Rješavanje problema i popravak trajali bi nevjerojatno dugo. Očito je da era osobnih računala bez čipova visokog stupnja integracije nikada ne bi došla.Također, bez suvremenih tehnologija ne bi nastali uređaji koji zahtijevaju veliku računalnu snagu – od kućanskih do industrijskih ili znanstvenih
Smjer razvoja elektronike predodređen je za dugi niz godina. To je prije svega povećanje stupnja integracije elemenata mikrosklopa, što je povezano s kontinuiranim razvojem tehnologija. Predstoji kvalitativni iskorak, kada će mogućnosti mikroelektronike doći do granice, ali to je pitanje prilično daleke budućnosti.
Slični članci:
