Atributele produsului

Documente și media

Clasificări de mediu și export

Circuite integrate 

Un circuit integrat (IC) este un cip semiconductor care transportă multe componente mici, cum ar fi condensatoare, diode, tranzistoare și rezistențe.Aceste componente minuscule sunt folosite pentru a calcula și stoca date cu ajutorul tehnologiei digitale sau analogice.Vă puteți gândi la un IC ca la un mic cip care poate fi folosit ca un circuit complet și fiabil.Un circuit integrat ar putea fi un contor, un oscilator, un amplificator, o poartă logică, un cronometru, o memorie de computer sau chiar un microprocesor.

Un IC este considerat un element fundamental al tuturor dispozitivelor electronice de astăzi.Numele său sugerează un sistem de componente multiple interconectate încorporate într-un material semiconductor subțire, fabricat din siliciu.

Istoria circuitelor integrate

Tehnologia din spatele circuitelor integrate a fost introdusă inițial în 1950 de Robert Noyce și Jack Kilby în Statele Unite ale Americii.US Air Force a fost primul consumator al acestei noi invenții.De asemenea, Jack Kilby a câștigat Premiul Nobel pentru Fizică în 2000 pentru invenția sa de circuite integrate miniaturizate.

La 1,5 ani după introducerea designului lui Kilby, Robert Noyce și-a prezentat propria versiune a circuitului integrat.Modelul său a rezolvat mai multe probleme practice în dispozitivul lui Kilby.Noyce a folosit siliciu pentru modelul sau, in timp ce Jack Kilby a folosit germaniu.

Robert Noyce și Jack Kilby au obținut patente americane pentru contribuția lor la circuitele integrate.S-au luptat cu probleme legale de câțiva ani.În cele din urmă, atât companiile lui Noyce, cât și cele ale lui Kilby au decis să-și licențieze invențiile și să le introducă pe o piață globală uriașă.

Tipuri de circuite integrate

Există două tipuri de circuite integrate.Acestea sunt:

1. CI analogice

Circuitele integrate analogice au o ieșire care se schimbă constant, în funcție de semnalul pe care îl primesc.În teorie, astfel de circuite integrate pot atinge un număr nelimitat de stări.În acest tip de IC, nivelul de ieșire al mișcării este o funcție liniară a nivelului de intrare al semnalului.

Circuitele integrate liniare pot funcționa ca amplificatoare de radio-frecvență (RF) și audio-frecvență (AF).Amplificatorul operațional (op-amp) este dispozitivul utilizat în mod normal aici.În plus, un senzor de temperatură este o altă aplicație comună.Circuitele integrate liniare pot porni și opri diferite dispozitive odată ce semnalul atinge o anumită valoare.Puteți găsi această tehnologie în cuptoare, încălzitoare și aparate de aer condiționat.

2. CI digitale

Acestea sunt diferite de circuitele integrate analogice.Ele nu funcționează pe o gamă constantă de niveluri de semnal.În schimb, ele funcționează la câteva niveluri prestabilite.Circuitele integrate digitale funcționează în mod fundamental cu ajutorul porților logice.Porțile logice folosesc date binare.Semnalele din datele binare au doar două niveluri cunoscute ca scăzut (0 logic) și înalt (1 logic).

Circuitele integrate digitale sunt utilizate într-o gamă largă de aplicații precum computere, modemuri etc.

De ce sunt populare circuitele integrate?

În ciuda faptului că au fost inventate în urmă cu aproape 30 de ani, circuitele integrate sunt încă folosite în numeroase aplicații.Să discutăm câteva dintre elementele responsabile pentru popularitatea lor:

1.Scalabilitate 

În urmă cu câțiva ani, veniturile industriei semiconductoarelor au ajuns la un incredibil de 350 de miliarde USD.Intel a fost cel mai mare contributor aici.Au existat și alți jucători, iar cei mai mulți dintre aceștia aparțineau pieței digitale.Dacă te uiți la cifre, vei vedea că 80 la sută din vânzările generate de industria semiconductoarelor au fost de pe această piață.

Circuitele integrate au jucat un rol important în acest succes.Vedeți, cercetătorii din industria semiconductoarelor au analizat circuitul integrat, aplicațiile și specificațiile sale și l-au extins.

Primul IC inventat vreodată a avut doar câțiva tranzistori – 5 mai precis.Și acum am văzut Intel Xeon cu 18 nuclee, cu un total de 5,5 miliarde de tranzistori.În plus, controlerul de stocare al IBM avea 7,1 miliarde de tranzistori cu 480 MB cache L4 în 2015.

Această scalabilitate a jucat un rol important în popularitatea predominantă a circuitelor integrate.

2. Cost

Au existat mai multe dezbateri cu privire la costul unui IC.De-a lungul anilor, a existat și o concepție greșită despre prețul real al unui IC.Motivul din spatele acestui lucru este că IC-urile nu mai sunt un concept simplu.Tehnologia merge înainte cu o viteză extraordinar de rapidă, iar designerii de cipuri trebuie să țină pasul cu acest ritm atunci când calculează costul IC.

În urmă cu câțiva ani, calculul costului pentru un circuit integrat se baza pe matrița de siliciu.La acel moment, estimarea costului unui cip putea fi determinată cu ușurință de dimensiunea matriței.În timp ce siliciul este încă un element principal în calculele lor, experții trebuie să ia în considerare și alte componente atunci când calculează costul IC.

Până acum, experții au dedus o ecuație destul de simplă pentru a determina costul final al unui circuit integrat:

Costul IC final = Costul pachetului + Costul testului + Costul matriței + Costul transportului

Această ecuație ia în considerare toate elementele necesare care joacă un rol imens în fabricarea cipului.În plus, pot exista și alți factori care ar putea fi luați în considerare.Cel mai important lucru de reținut atunci când estimați costurile IC este că prețul poate varia în timpul procesului de producție din mai multe motive.

De asemenea, orice decizii tehnice luate în timpul procesului de fabricație pot avea un impact semnificativ asupra costului proiectului.

3. Fiabilitate

Producția de circuite integrate este o sarcină foarte sensibilă, deoarece necesită ca toate sistemele să funcționeze continuu pe parcursul a milioane de cicluri.Câmpurile electromagnetice externe, temperaturile extreme și alte condiții de funcționare joacă toate un rol important în funcționarea IC.

Cu toate acestea, cele mai multe dintre aceste probleme sunt eliminate prin utilizarea unor teste de stres ridicat controlate corect.Nu oferă mecanisme noi de defecțiune, crescând fiabilitatea circuitelor integrate.De asemenea, putem determina distribuția defecțiunii într-un timp relativ scurt prin utilizarea unor tensiuni mai mari.

Toate aceste aspecte vă ajută să vă asigurați că un circuit integrat este capabil să funcționeze corect.

Mai mult, iată câteva caracteristici pentru a determina comportamentul circuitelor integrate:

Temperatura

Temperatura poate varia drastic, făcând producția de IC extrem de dificilă.

Voltaj.

Dispozitivele funcționează la o tensiune nominală care poate varia ușor.

Proces

Cele mai importante variații de proces utilizate pentru dispozitive sunt tensiunea de prag și lungimea canalului.Variația procesului este clasificată astfel:

• Lot la lot
• Napolitana la napolitana
• Mori pentru a muri

Pachete de circuite integrate

Pachetul înfășoară matrița unui circuit integrat, facilitând conectarea la acesta.Fiecare conexiune externă de pe matriță este legată cu o mică bucată de sârmă de aur la un știft de pe pachet.Știfturile sunt terminale extrudate de culoare argintie.Ele trec prin circuit pentru a se conecta cu alte părți ale cipului.Acestea sunt extrem de esențiale, deoarece parcurg circuitul și se conectează la fire și la restul componentelor unui circuit.

Există mai multe tipuri diferite de pachete care pot fi folosite aici.Toate au tipuri unice de montare, dimensiuni unice și număr de pini.Să aruncăm o privire la cum funcționează.

Numărarea PIN

Toate circuitele integrate sunt polarizate, iar fiecare pin este diferit atât din punct de vedere al funcției, cât și al locației.Aceasta înseamnă că pachetul trebuie să indice și să separe toți pinii unul de celălalt.Majoritatea circuitelor integrate folosesc fie un punct, fie o crestătură pentru a afișa primul pin.

Odată ce identificați locația primului pin, restul numerelor de pin cresc într-o secvență pe măsură ce mergeți în sens invers acelor de ceasornic în jurul circuitului.

Montare

Montarea este una dintre caracteristicile unice ale unui tip de pachet.Toate pachetele pot fi clasificate în una din cele două categorii de montare: montare pe suprafață (SMD sau SMT) sau orificiu traversant (PTH).Este mult mai ușor să lucrați cu pachetele Through-hole, deoarece acestea sunt mai mari.Sunt proiectate pentru a fi fixate pe o parte a unui circuit și lipite pe alta.

Pachetele pentru montare la suprafață vin în diferite dimensiuni, de la mici la minuscule.Sunt fixate pe o parte a cutiei și sunt lipite la suprafață.Știfturile acestui pachet sunt fie perpendiculari pe cip, strânși pe lateral, fie uneori sunt așezați într-o matrice pe baza cipului.Circuitele integrate sub formă de montare la suprafață necesită, de asemenea, instrumente speciale pentru a fi asamblate.

Dual In-Line

Pachetul Dual In-line (DIP) este unul dintre cele mai comune pachete.Acesta este un tip de pachet IC cu orificiu traversant.Aceste cipuri mici conțin două rânduri paralele de știfturi care se extind vertical dintr-o carcasă neagră, din plastic, dreptunghiulară.

Știfturile au o distanță de aproximativ 2,54 mm între ele – un standard perfect pentru a se potrivi în plăci de breadboard și în alte câteva plăci de prototipare.În funcție de numărul de pin, dimensiunile totale ale pachetului DIP pot varia de la 4 la 64.

Regiunea dintre fiecare rând de pini este distanțată pentru a permite circuitelor integrate DIP să se suprapună cu regiunea centrală a unei plăci.Acest lucru vă asigură că știfturile au propriul rând și nu se scurtează.

Contur mic

Pachetele de circuite integrate cu contur mic sau SOIC sunt similare cu o suprafață.Este alcătuit prin îndoirea tuturor știfturilor pe un DIP și micșorarea acestuia.Puteți asambla aceste pachete cu o mână fermă și chiar cu ochiul închis – este atât de ușor!

Quad Flat

Pachetele Quad Flat desfășoară știfturi în toate cele patru direcții.Numărul total de pini dintr-un circuit integrat quad plat poate varia de la opt pini pe o parte (32 în total) la șaptezeci de pini pe o parte (300+ în total).Acești pini au un spațiu de aproximativ 0,4 mm până la 1 mm între ei.Variantele mai mici ale pachetului quad flat constau din pachete cu profil redus (LQFP), subțiri (TQFP) și foarte subțiri (VQFP).

Ball Grid Arrays

Ball Grid Arrays sau BGA sunt cele mai avansate pachete IC din jur.Acestea sunt pachete mici, incredibil de complicate, în care minuscule bile de lipit sunt așezate într-o rețea bidimensională pe baza circuitului integrat.Uneori, experții atașează bilele de lipit direct pe matriță!

Pachetele Ball Grid Arrays sunt adesea utilizate pentru microprocesoare avansate, cum ar fi Raspberry Pi sau pcDuino.