Det vides ikke, hvem der først kom med ideen om at lave to eller flere transistorer på en enkelt halvlederchip. Måske opstod denne idé umiddelbart efter starten af produktionen af halvlederelementer. Det er kendt, at det teoretiske grundlag for denne tilgang blev offentliggjort i begyndelsen af 1950'erne. Det tog mindre end 10 år at overvinde teknologiske problemer, og allerede i begyndelsen af 60'erne blev den første enhed frigivet indeholdende flere elektroniske komponenter i en pakke - et mikrokredsløb (chip). Siden det øjeblik er menneskeheden gået ind på forbedringens vej, som ingen ende har i sigte.
Formål med mikrokredsløb
I den integrerede version udføres i øjeblikket en lang række elektroniske komponenter med varierende grader af integration. Fra dem, som fra terninger, kan du samle forskellige elektroniske enheder. Radiomodtagerkredsløbet kan således implementeres på forskellige måder. Den første mulighed er at bruge transistorchips.Ved at forbinde deres konklusioner kan du lave en modtageenhed. Det næste trin er at bruge individuelle noder i et integreret design (hver i sin krop):
- radiofrekvensforstærker;
- heterodyne;
- mixer;
- lyd frekvens forstærker.
Endelig er den mest moderne mulighed hele modtageren i en chip, du skal blot tilføje et par eksterne passive elementer. Det er klart, at efterhånden som graden af integration øges, bliver konstruktionen af kredsløb enklere. Selv en fuldgyldig computer kan nu implementeres på en enkelt chip. Dens ydeevne vil stadig være lavere end for konventionelle computerenheder, men med udviklingen af teknologi er det muligt, at dette øjeblik vil blive overvundet.
Chip typer
I øjeblikket produceres et stort antal typer mikrokredsløb. Stort set enhver komplet elektronisk samling, standard eller specialiseret, er tilgængelig i mikro. Det er ikke muligt at liste og analysere alle typer inden for rammerne af én anmeldelse. Men generelt kan mikrokredsløb i henhold til det funktionelle formål opdeles i tre globale kategorier.
- Digital. Arbejd med diskrete signaler. Digitale niveauer påføres indgangen, signaler tages også fra udgangen i digital form. Denne klasse af enheder dækker området fra simple logiske elementer til de mest moderne mikroprocessorer. Dette inkluderer også programmerbare logiske arrays, hukommelsesenheder osv.
- Analog. De arbejder med signaler, der ændrer sig efter en kontinuerlig lov. Et typisk eksempel på et sådant mikrokredsløb er en lydfrekvensforstærker. Denne klasse inkluderer også integrerede lineære stabilisatorer, signalgeneratorer, målesensorer og meget mere. Den analoge kategori inkluderer også sæt af passive elementer (modstande, RC-kredsløb mv.).
- Analog til Digital (Digital til Analog). Disse mikrokredsløb konverterer ikke kun diskrete data til kontinuerlige eller omvendt. De originale eller modtagne signaler i den samme pakke kan forstærkes, konverteres, moduleres, dekodes og lignende. Analog-digitale sensorer bruges i vid udstrækning til at forbinde målekredsløb af forskellige teknologiske processer med computerenheder.
Mikrochips er også opdelt efter produktionstype:
- halvleder - udført på en enkelt halvlederkrystal;
- film - passive elementer er skabt på basis af tykke eller tynde film;
- hybrid - halvleder aktive enheder "sætter sig ned" til passive filmelementer (transistorer etc.).
Men til brug af mikrokredsløb giver denne klassificering i de fleste tilfælde ikke særlige praktiske oplysninger.
Chip pakker
For at beskytte det indvendige indhold og for at forenkle installationen er mikrokredsløbene placeret i et etui. Oprindeligt blev de fleste af chipsene produceret i en metalskal (rund eller rektangulær) med fleksible ledninger placeret rundt om perimeteren.
Dette design tillod ikke at bruge alle fordelene ved miniaturisering, da enhedens dimensioner var meget store sammenlignet med krystallens størrelse. Derudover var integrationsgraden lav, hvilket kun forværrede problemet. I midten af 60'erne blev DIP-pakken udviklet (dobbelt in-line pakke) er en rektangulær struktur med stive ledninger på begge sider. Problemet med omfangsrige dimensioner blev ikke løst, men ikke desto mindre gjorde en sådan løsning det muligt at opnå større pakningstæthed samt at forenkle den automatiserede samling af elektroniske kredsløb.Antallet af mikrokredsløbsstifter i en DIP-pakke varierer fra 4 til 64, selvom pakker med mere end 40 "ben" stadig er sjældne.
Vigtig! Stiftstigningen for DIP-mikrokredsløb i hjemmet er 2,5 mm, for importerede - 2,54 mm (1 linje=0,1 tomme). På grund af dette opstår der problemer med gensidig udskiftning af komplette, ser det ud til, analoger af russisk og importeret produktion. En lille uoverensstemmelse gør det vanskeligt at installere enheder, der er identiske i funktionalitet og pinout i tavlerne og i panelet.
Med udviklingen af elektronisk teknologi er ulemperne ved DIP-pakker blevet tydelige. For mikroprocessorer var antallet af ben ikke nok, og deres yderligere stigning krævede en stigning i kabinettets dimensioner. sådanne mikrokredsløb begyndte at optage for meget ubrugt plads på pladerne. Det andet problem, der har bragt enden på æraen med DIP-dominans, er den udbredte brug af overflademontering. Elementerne begyndte at blive installeret ikke i hullerne på brættet, men loddet direkte til kontaktpuderne. Denne monteringsmetode viste sig at være meget rationel, så mikrokredsløb var påkrævet i pakker tilpasset til overfladelodning. Og processen med at fortrænge enheder til "hul"-montering begyndte (ægte hul) elementer navngivet som smd (overflademonteret detalje).
Det første skridt mod overgangen til overflademontering af stål SOIC-pakker og deres modifikationer (SOP, HSOP og mere). De har ligesom DIP'en ben i to rækker langs langsiderne, men de er parallelle med urkassens bundplan.
En videreudvikling var QFP-pakken. Denne firkantede sag har terminaler på hver side.PLLC-kassen ligner den, men den er stadig tættere på DIP, selvom benene også er placeret rundt om hele omkredsen.
I nogen tid holdt DIP-chips deres positioner i sektoren for programmerbare enheder (ROM, controllere, PLM), men udbredelsen af in-circuit-programmering har også drevet de to-rækkede ægte hul-pakker ud af dette område. Nu har selv de dele, hvis installation i huller ikke syntes at have noget alternativ, fået SMD-ydelse - for eksempel integrerede spændingsstabilisatorer osv.
Udviklingen af mikroprocessorsager gik en anden vej. Da antallet af stifter ikke passer rundt om omkredsen af nogen af de rimelige firkantede størrelser, er benene på et stort mikrokredsløb arrangeret i form af en matrix (PGA, LGA osv.).
Fordele ved at bruge mikrochips
Fremkomsten af mikrokredsløb har revolutioneret elektronikkens verden (især inden for mikroprocessorteknologi). Computere på lamper, der indtager et eller flere rum, huskes som en historisk kuriosum. Men en moderne processor indeholder omkring 20 milliarder transistorer. Hvis vi tager arealet af en transistor i en diskret version på mindst 0,1 sq. cm, så skal arealet optaget af processoren som helhed være mindst 200.000 kvadratmeter - omkring 2.000 mellemstore tre-værelses lejligheder.
Du skal også sørge for plads til hukommelsen, lydkortet, lydkortet, netværksadapteren og andre eksterne enheder. Omkostningerne ved at montere et sådant antal diskrete elementer ville være enorme, og driftsikkerheden er uacceptabel lav. Fejlfinding og reparation ville tage utrolig lang tid. Det er indlysende, at æraen med personlige computere uden chips med en høj grad af integration aldrig ville være kommet.Uden moderne teknologier ville der heller ikke være blevet skabt enheder, der kræver stor computerkraft - fra husholdninger til industrielle eller videnskabelige
Udviklingsretningen for elektronik er forudbestemt i mange år fremover. Dette er først og fremmest en stigning i graden af integration af mikrokredsløbselementer, som er forbundet med den kontinuerlige udvikling af teknologier. Der er et kvalitativt spring fremad, når mikroelektronikkens muligheder kommer til grænsen, men det er et spørgsmål om en ret fjern fremtid.
Lignende artikler:
