No se sap qui va tenir la idea de fer dos o més transistors en un sol xip semiconductor. Potser aquesta idea va sorgir immediatament després de l'inici de la producció d'elements semiconductors. Se sap que els fonaments teòrics d'aquest enfocament es van publicar a principis dels anys cinquanta. Va trigar menys de 10 anys a superar els problemes tecnològics, i ja a principis dels anys 60 es va llançar el primer dispositiu que contenia diversos components electrònics en un paquet: un microcircuit (xip). Des d'aquell moment, la humanitat s'ha embarcat en el camí de la millora, que no té final a la vista.
Contingut
Propòsit dels microcircuits
En la versió integrada, actualment s'estan realitzant una gran varietat de components electrònics amb diferents graus d'integració. D'ells, com dels cubs, podeu recollir diversos dispositius electrònics. Així, el circuit receptor de ràdio es pot implementar de diverses maneres. L'opció inicial és utilitzar xips de transistors.En connectar les seves conclusions, podeu fer un dispositiu receptor. El següent pas és utilitzar nodes individuals en un disseny integrat (cadascun en el seu propi cos):
- amplificador de radiofreqüència;
- heterodins;
- mesclador;
- amplificador de freqüència d'àudio.
Finalment, l'opció més moderna és tot el receptor en un xip, només cal afegir uns quants elements passius externs. Evidentment, a mesura que augmenta el grau d'integració, la construcció de circuits es fa més senzilla. Fins i tot un ordinador de ple dret ara es pot implementar en un sol xip. El seu rendiment seguirà sent inferior al dels dispositius informàtics convencionals, però amb el desenvolupament de la tecnologia és possible que aquest moment es superi.
Tipus de xips
Actualment, es produeix un gran nombre de tipus de microcircuits. Pràcticament qualsevol conjunt electrònic complet, estàndard o especialitzat, està disponible en micro. No és possible enumerar i analitzar tots els tipus en el marc d'una revisió. Però, en general, segons la finalitat funcional, els microcircuits es poden dividir en tres categories globals.
- Digital. Treballar amb senyals discrets. S'apliquen nivells digitals a l'entrada, els senyals també es prenen de la sortida en forma digital. Aquesta classe de dispositius cobreix l'àrea des d'elements lògics simples fins als microprocessadors més moderns. Això també inclou matrius lògiques programables, dispositius de memòria, etc.
- Analògic. Treballen amb senyals que canvien segons una llei contínua. Un exemple típic d'aquest microcircuit és un amplificador de freqüència d'àudio. Aquesta classe també inclou estabilitzadors lineals integrals, generadors de senyal, sensors de mesura i molt més. La categoria analògica també inclou conjunts d'elements passius (resistències, circuits RC, etc.).
- Analògic a digital (Digital a analògic). Aquests microcircuits no només converteixen dades discretes en contínues o viceversa. Els senyals originals o rebuts en el mateix paquet es poden amplificar, convertir, modular, descodificar i similars. Els sensors analògic-digitals s'utilitzen àmpliament per connectar circuits de mesura de diversos processos tecnològics amb dispositius informàtics.
Els microxips també es divideixen per tipus de producció:
- semiconductor - realitzat en un sol cristall semiconductor;
- pel·lícula: els elements passius es creen a partir de pel·lícules gruixudes o primes;
- híbrids: els dispositius actius de semiconductors "seuen" als elements passius de la pel·lícula (transistors etc.).
Però per a l'ús de microcircuits, aquesta classificació en la majoria dels casos no proporciona informació pràctica especial.
Paquets de xips
Per protegir els continguts interns i per simplificar la instal·lació, els microcircuits es col·loquen en un estoig. Inicialment, la majoria de les fitxes es produïen en una carcassa metàl·lica (rodó o rectangular) amb cables flexibles situats al voltant del perímetre.
Aquest disseny no va permetre utilitzar tots els avantatges de la miniaturització, ja que les dimensions del dispositiu eren molt grans en comparació amb la mida del cristall. A més, el grau d'integració era baix, la qual cosa només va agreujar el problema. A mitjans dels anys 60 es va desenvolupar el paquet DIP (paquet dual en línia) és una estructura rectangular amb cables rígids als dos costats. El problema de les dimensions voluminoses no es va resoldre, però, tanmateix, aquesta solució va permetre aconseguir una major densitat d'empaquetament, així com simplificar el muntatge automatitzat de circuits electrònics.El nombre de pins de microcircuit en un paquet DIP oscil·la entre 4 i 64, tot i que els paquets amb més de 40 "potes" encara són rars.
Important! El pas del pin per als microcircuits DIP domèstics és de 2,5 mm, per als importats - 2,54 mm (1 línia = 0,1 polzada). A causa d'això, sorgeixen problemes amb la substitució mútua d'anàlegs complets, sembla que sembla, de la producció russa i importada. Una lleugera discrepància dificulta la instal·lació de dispositius que siguin idèntics en funcionalitat i pinout a les plaques i al panell.
Amb el desenvolupament de la tecnologia electrònica, els desavantatges dels paquets DIP s'han fet evidents. Per als microprocessadors, el nombre de pins no era suficient i el seu augment addicional requeria un augment de les dimensions de la caixa. aquests microcircuits van començar a ocupar massa espai no utilitzat als taulers. El segon problema que ha portat al final de l'era del domini DIP és l'ús generalitzat del muntatge en superfície. Els elements es van començar a instal·lar no als forats del tauler, sinó que es van soldar directament als coixinets de contacte. Aquest mètode de muntatge va resultar molt racional, per la qual cosa es necessitaven microcircuits en paquets adaptats per a la soldadura superficial. I va començar el procés d'exclusió dels dispositius per al muntatge de "forats" (veritable forat) elements anomenats com smd (detall muntat a la superfície).
El primer pas cap a la transició als paquets SOIC d'acer de muntatge superficial i les seves modificacions (SOP, HSOP i més). Ells, com el DIP, tenen potes en dues files al llarg dels costats llargs, però són paral·lels al pla inferior de la caixa.
Un altre desenvolupament va ser el paquet QFP. Aquesta caixa de forma quadrada té terminals a cada costat.El cas PLLC és semblant a ell, però encara està més a prop del DIP, encara que les potes també es troben al voltant de tot el perímetre.
Durant un temps, els xips DIP van mantenir les seves posicions en el sector dels dispositius programables (ROM, controladors, PLM), però la difusió de la programació en circuit també ha fet fora d'aquesta àrea els paquets de forat real de dues files. Ara, fins i tot aquelles peces, la instal·lació de les quals als forats semblava no tenir alternativa, han rebut un rendiment SMD, per exemple, estabilitzadors de tensió integrats, etc.
El desenvolupament de casos de microprocessadors va prendre un camí diferent. Com que el nombre de pins no s'ajusta al perímetre de cap de les mides quadrades raonables, les potes d'un microcircuit gran estan disposades en forma de matriu (PGA, LGA, etc.).
Beneficis de l'ús de microxips
L'arribada dels microcircuits ha revolucionat el món de l'electrònica (especialment en tecnologia de microprocessador). Els ordinadors amb llums que ocupen una o més habitacions es recorden com una curiositat històrica. Però un processador modern conté uns 20 mil milions de transistors. Si prenem l'àrea d'un transistor en una versió discreta d'almenys 0,1 cm quadrats, llavors l'àrea ocupada pel processador en conjunt haurà de ser d'almenys 200.000 metres quadrats, uns 2.000 de tres habitacions de mida mitjana. apartaments.
També heu de proporcionar espai per a la memòria, la targeta de so, la targeta d'àudio, l'adaptador de xarxa i altres perifèrics. El cost de muntar aquest nombre d'elements discrets seria enorme i la fiabilitat del funcionament és inacceptablement baixa. La resolució de problemes i la reparació trigarien molt de temps. És obvi que l'era dels ordinadors personals sense xips d'un alt grau d'integració no hauria arribat mai.A més, sense les tecnologies modernes, no s'haurien creat dispositius que requereixen una gran potència informàtica, des de la llar fins a la indústria o la ciència.
La direcció del desenvolupament de l'electrònica està predeterminada durant molts anys. Es tracta, en primer lloc, d'un augment del grau d'integració dels elements de microcircuits, que s'associa al desenvolupament continu de les tecnologies. Hi ha un salt qualitatiu per davant, quan les possibilitats de la microelectrònica arribaran al límit, però això és una qüestió d'un futur força llunyà.
Articles semblants:
