Det är inte känt vem som först kom på idén att göra två eller flera transistorer på ett enda halvledarchip. Kanske uppstod denna idé omedelbart efter starten av produktionen av halvledarelement. Det är känt att de teoretiska grunderna för detta tillvägagångssätt publicerades i början av 1950-talet. Det tog mindre än 10 år att övervinna tekniska problem, och redan i början av 60-talet släpptes den första enheten som innehöll flera elektroniska komponenter i ett paket - en mikrokrets (chip). Sedan det ögonblicket har mänskligheten slagit in på förbättringens väg, som inte har något slut i sikte.
Syftet med mikrokretsar
I den integrerade versionen utförs för närvarande en mängd olika elektroniska komponenter med varierande grad av integration. Från dem, som från kuber, kan du samla olika elektroniska enheter. Således kan radiomottagarkretsen implementeras på olika sätt. Det första alternativet är att använda transistorchips.Genom att ansluta sina slutsatser kan du göra en mottagande enhet. Nästa steg är att använda enskilda noder i en integrerad design (var och en i sin egen kropp):
- radiofrekvensförstärkare;
- heterodyn;
- mixer;
- ljudfrekvensförstärkare.
Slutligen är det mest moderna alternativet hela mottagaren i ett chip, du behöver bara lägga till några externa passiva element. Uppenbarligen, med en ökning av graden av integration, blir konstruktionen av kretsar enklare. Även en fullfjädrad dator kan nu implementeras på ett enda chip. Dess prestanda kommer fortfarande att vara lägre än för konventionella datorenheter, men med utvecklingen av teknik är det möjligt att detta ögonblick kommer att övervinnas.
Chiptyper
För närvarande produceras ett stort antal typer av mikrokretsar. Praktiskt taget alla kompletta elektroniska enheter, standard eller specialiserade, finns i mikro. Det är inte möjligt att lista och analysera alla typer inom ramen för en recension. Men i allmänhet, enligt det funktionella syftet, kan mikrokretsar delas in i tre globala kategorier.
- Digital. Arbeta med diskreta signaler. Digitala nivåer appliceras på ingången, signaler tas också från utgången i digital form. Denna klass av enheter täcker området från enkla logiska element till de modernaste mikroprocessorerna. Detta inkluderar även programmerbara logiska arrayer, minnesenheter, etc.
- Analog. De arbetar med signaler som förändras enligt en kontinuerlig lag. Ett typiskt exempel på en sådan mikrokrets är en ljudfrekvensförstärkare. Denna klass inkluderar även inbyggda linjära stabilisatorer, signalgeneratorer, mätsensorer och mycket mer. Den analoga kategorin inkluderar också uppsättningar av passiva element (motstånd, RC-kretsar etc.).
- Analog till Digital (Digital till Analog). Dessa mikrokretsar konverterar inte bara diskreta data till kontinuerliga eller vice versa. De ursprungliga eller mottagna signalerna i samma förpackning kan förstärkas, konverteras, moduleras, avkodas och liknande. Analog-digitala sensorer används ofta för att ansluta mätkretsar för olika tekniska processer med datorenheter.
Mikrochips är också indelade efter typ av produktion:
- halvledare - utförs på en enda halvledarkristall;
- film - passiva element skapas på basis av tjocka eller tunna filmer;
- hybrid - halvledaraktiva enheter "sätter sig" till passiva filmelement (transistorer etc.).
Men för användning av mikrokretsar ger denna klassificering i de flesta fall ingen speciell praktisk information.
Chippaket
För att skydda det interna innehållet och för att förenkla installationen placeras mikrokretsarna i ett fodral. Till en början producerades de flesta chipsen i ett metallskal (rund eller rektangulär) med flexibla ledningar placerade runt omkretsen.
Denna design tillät inte att använda alla fördelar med miniatyrisering, eftersom dimensionerna på enheten var mycket stora jämfört med storleken på kristallen. Dessutom var integrationsgraden låg, vilket bara förvärrade problemet. I mitten av 60-talet utvecklades DIP-paketet (dubbla in-line-paket) är en rektangulär struktur med styva ledningar på båda sidor. Problemet med skrymmande dimensioner löstes inte, men ändå gjorde en sådan lösning det möjligt att uppnå större packningstäthet, samt att förenkla den automatiserade monteringen av elektroniska kretsar.Antalet mikrokretsstift i ett DIP-paket varierar från 4 till 64, även om paket med mer än 40 "ben" fortfarande är sällsynta.
Viktig! Stiftdelningen för inhemska DIP-mikrokretsar är 2,5 mm, för importerade - 2,54 mm (1 linje=0,1 tum). På grund av detta uppstår problem med ömsesidig ersättning av kompletta, det verkar, analoger av rysk och importerad produktion. En liten avvikelse gör det svårt att installera enheter som är identiska i funktionalitet och pinout i skivorna och i panelen.
Med utvecklingen av elektronisk teknik har nackdelarna med DIP-paket blivit uppenbara. För mikroprocessorer var antalet stift inte tillräckligt, och deras ytterligare ökning krävde en ökning av höljets dimensioner. sådana mikrokretsar började ta för mycket oanvänd plats på brädorna. Det andra problemet som har gjort slutet på eran av DIP-dominans är den utbredda användningen av ytmontering. Elementen började installeras inte i hålen på brädet, utan löddes direkt till kontaktdynorna. Denna monteringsmetod visade sig vara mycket rationell, så det krävdes mikrokretsar i paket anpassade för ytlödning. Och processen att tränga ut enheter för "hål"-montering började (riktigt hål) element namngivna som smd (ytmonterad detalj).
Det första steget mot övergången till ytmonterade stål SOIC-paket och deras modifieringar (SOP, HSOP och mer). De, som DIP, har ben i två rader längs långsidorna, men de är parallella med fallets bottenplan.
En vidareutveckling var QFP-paketet. Detta fyrkantiga fodral har terminaler på varje sida.PLLC-fallet liknar det, men det är fortfarande närmare DIP, även om benen också är placerade runt hela omkretsen.
Under en tid höll DIP-chips sina positioner inom sektorn för programmerbara enheter (ROM, kontroller, PLM), men spridningen av in-circuit-programmering har drivit ut de tvåradiga äkta hålspaketen också från detta område. Nu har även de delar, vars installation i hål inte verkade ha något alternativ, fått SMD-prestanda - till exempel integrerade spänningsstabilisatorer, etc.
Utvecklingen av mikroprocessorfall tog en annan väg. Eftersom antalet stift inte passar runt omkretsen av någon av de rimliga kvadratstorlekarna, är benen på en stor mikrokrets arrangerade i form av en matris (PGA, LGA, etc.).
Fördelar med att använda mikrochips
Tillkomsten av mikrokretsar har revolutionerat elektronikens värld (speciellt inom mikroprocessorteknik). Datorer på lampor som upptar ett eller flera rum minns som en historisk kuriosa. Men en modern processor innehåller cirka 20 miljarder transistorer. Om vi tar arean av en transistor i en diskret version på minst 0,1 kvadratcentimeter, måste arean som ockuperas av processorn som helhet vara minst 200 000 kvadratmeter - cirka 2 000 medelstora trerummare lägenheter.
Du måste också tillhandahålla utrymme för minne, ljudkort, ljudkort, nätverksadapter och annan kringutrustning. Kostnaden för att montera ett sådant antal diskreta element skulle vara enorm, och driftsäkerheten är oacceptabelt låg. Felsökning och reparation skulle ta otroligt lång tid. Det är uppenbart att en tid präglad av persondatorer utan chips med hög grad av integration aldrig skulle ha kommit.Utan modern teknik skulle inte enheter som kräver stor datorkraft ha skapats - från hushåll till industriella eller vetenskapliga
Inriktningen för utvecklingen av elektronik är förutbestämd för många år framöver. Detta är först och främst en ökning av graden av integration av mikrokretselement, vilket är förknippat med den kontinuerliga utvecklingen av teknologier. Det finns ett kvalitativt språng framåt, när mikroelektronikens möjligheter kommer till gränsen, men det här är en fråga om en ganska avlägsen framtid.
Liknande artiklar:
