İnteqrasiya edilmiş sxemlər: bunlar nədir, çap olunanlarla fərqlər və daha çox

inteqral sxemlər

Bu inteqral sxemlər, çiplər, mikroçiplər, IC (inteqrasiya edilmiş dövrə) və ya CI (inteqrasiya edilmiş dövrə), və ya nə adlandırmaq istəsəniz, onlar texnologiyanın cari səviyyələrə yüksəlməsini mümkün edən elektron sxemlərin bir növüdür. Bu ixtira olmasaydı, hesablama və telekommunikasiya çox güman ki, olduqları kimi olmazdı və elektron və elektrik cihazları çox fərqli olardı.

Kiçik ölçülərinə və hər yerdə olmasına baxmayaraq, bu inteqral sxemlər gizlənir kəşf etmək üçün böyük sürprizlər. Burada bunlar haqqında daha çox məlumat əldə edə bilərsiniz Elektron komponentlər...

İnteqral sxemlər nədir?

inteqral sxemlər

Bu İnteqral sxemlər yarımkeçiricinin yastıqlarıdır kapsullaşdırılmış və qeydə alınmış elektron dövrəni ehtiva edir. Bu sxemlər mənsub olduqları məntiq ailəsindən asılı olaraq müxtəlif miniatür elektron komponentlərdən ibarət olacaq. Məsələn, onlar diodlar, tranzistorlar, rezistorlar, kondansatörlər və s.

Onların sayəsində inkişaf etmək mümkün olub müasir elektronika və icazə verdikləri böyük inteqrasiyanı nəzərə alaraq yeni bir dövr başlayır. Əslində, günümüzün ən qabaqcıl çiplərindən bəziləri milyardlarla tranzistoru cəmi bir neçə millimetr kvadrat olan bir kalıpa birləşdirə bilir.

Çiplərin tarixi

Əvvəlcə elektronika kobud istifadə etməyə başladı vakuum klapanları adi lampalara bənzəyir. Bu klapanlar böyük idi, çox səmərəsiz idi, kifayət qədər qızardı və asanlıqla qırıldı, ona görə də partladılmışları dəyişdirmək lazım idi ki, kompüterlər və onlara sahib olan digər avadanlıqlar işləməyə davam etsin.

En 1947-ci ildə tranzistorun ixtirası gələcəkdi, köhnə klapanları əvəz edəcək və elektronikada da inqilab edəcək bir parça. Onun sayəsində klapanlardan çox daha davamlı, səmərəli və daha sürətli bərk vəziyyətdə olan bir cihaza sahib olmaq mümkün oldu. Bununla belə, bəziləri bu elementlərdən bir neçəsini tək bir silikon çipə birləşdirə biləcəklərini düşünürdülər. Tarixdə ilk inteqral sxemlər belə yaradılmışdır.

Zaman keçdikcə bərk cisim elektronikası təkamül etdi və komponentlərin ölçüsünü azaldıb, həmçinin xərcləri azaldıb. 50-ci illərin sonlarında Texas Instruments şirkətinin ixtiraçısı adlı Jack Kilby, yarımkeçirici çip və müxtəlif hissələri bir-birinə bağlayan bəzi naqillər yaratmaq ağlına gəldi. Bu, tarixdə ilk çip oldu və o, buna görə Nobel mükafatını qazanmağa davam edəcəkdi.

Demək olar ki, paralel olaraq, Robert NoysHəmin vaxt Fairchild Semiconductor şirkətinin əməkdaşı (sonralar Intel-in yaradıcılarından biri) o da oxşar cihaz hazırlayıb, lakin Kilby-dən böyük üstünlüklərə malikdir. Noys öz yerini bugünkü inteqral sxemlərə verəcək ideyanı yaratmışdı. Bu texnologiya planar adlanırdı və onun Kilbinin mesa texnologiyası ilə müqayisədə üstünlükləri var idi.

O vaxtdan bu yana dayanmayıb təkamül və bu komponentlərin təkmilləşdirilməsi. Xərclər, yanacaq sərfiyyatı və ölçüsü kimi kəskin şəkildə azaldı, eyni zamanda performans və performans kəskin şəkildə yaxşılaşdı. Heç bir sektor bu qədər inkişaf etməmişdir və heç bir sektor bəşəriyyətə bu qədər böyük təsir göstərməmişdir...

Onlar necə hazırlanır?

Qaydası inteqral sxemlərin istehsalı son dərəcə mürəkkəbdir. Bununla belə, videoda göründüyü kimi, insanların necə edildiyini başa düşmələri üçün bir neçə sadə addımda ümumiləşdirmək olar.

Burada cəhd edəcəm dizayn addımlarını ümumiləşdirin mümkün olan ən yaxşısı, çox dərinə getmədən, çünki minlərlə məqalə üçün:

  1. Ehtiyacın bir hissəsi olun, elektron dövrə yaratmağınız lazım olan bir tətbiq.
  2. Dizayn komandası çipin malik olması lazım olan xüsusiyyətləri və spesifikasiyaları təsvir etməkdən məsuldur.
  3. Daha sonra, bu çipin nəzərdə tutulduğu funksiyanı inkişaf etdirən məntiq dizaynı əldə olunana qədər dizayn məntiq qapılarından və digər yaddaş elementlərindən və s. istifadə etməyə başlayacaq.
  4. Bundan sonra, məntiq səviyyəsində düzgün işlədiyini müəyyən etmək üçün testlər və simulyasiyalar aparıldığı bir sıra addımlardan keçəcək və hətta fiziki olaraq bunu edib-etmədiklərini görmək üçün test çipləri istehsal ediləcək.
  5. Dizayn mərhələsi başa çatdıqdan sonra dizayn edilmiş sxemin sxemindən istehsal üçün bir sıra maskalar yaradılır. Onların üzərinə naxış həkk olunub ki, silikonun üzərinə həkk olunsun.
  6. Bu nümunə yarımkeçirici vaflidə inteqral sxemlər yaratmaq üçün tökmə və ya fabrik tərəfindən istifadə olunur. Bu vaflilərdə adətən bəzi hallarda 200 və ya 300 çip olur.

Bu dizayn mərhələsinə qədərdir istehsal tərəfibiz var:

  1. Silikon mineral qumdan və ya kvarsdan əldə edilir.
  2. O, digər sənayelərdə istifadə olunan silikondan daha yüksək təmizlik səviyyəsinə malik ultra təmiz və ya EGS (Elektron dərəcəli Silikon) olmaq üçün təmizləndikdən sonra.
  3. Bu EGS hissələr şəklində tökmə zavoduna gəlir, burada o, potada əridilir və toxum kristalı vasitəsilə Czochralski üsulu ilə yetişdirilir. Anlamaq asan olması üçün yarmarkalarda tipik pambıq konfetin necə hazırlandığına bənzəyir, siz çubuq (toxum kristalı) və pambıq (ərinmiş silisium) çubuqlarını təqdim edirsiniz və həcmi artır.
  4. Bu addımın sonunda nəticə silindr şəklində olan böyük bir monokristal silisium kristalı olan külçədir. Bu bar çox nazik gofretlərə kəsilir.
  5. Bu vaflilər səthi cilalamaq üçün bir sıra proseslərdən keçir ki, istehsalın başlanması üçün çirklənmədən qalsın.
  6. Daha sonra, bu vaflilər üzərində çiplər yaratmaq üçün bir neçə təkrarlanan prosesdən keçəcəklər. Bu proseslər fiziki-kimyəvi tiplidir, məsələn, fotolitoqrafiya, aşındırma və ya aşındırma, epitaksial böyümə, oksidləşmə, ion implantasiyası və s.
  7. Son ideya vafli substratda elektron komponentlər, ümumiyyətlə tranzistorlar yaratmaq və sonra ən aşağı təbəqədə məntiq qapıları yaratmaq üçün qeyd olunan komponentləri bir-birinə bağlamaq üçün təbəqələr əlavə etməkdir, sonra sonrakı təbəqələrdə bu qapılar elementar bölmələr (toplayıcılar, toplayıcılar, toplayıcılar) yaratmaq üçün birləşdirilir. registrlər, ...), aşağıdakı təbəqələrdə funksional bölmələr (yaddaş, ALU, FPU, ...) və nəhayət, hamısı tam dövrə yaratmaq üçün bir-birinə bağlıdır, məsələn, CPU. Təkmil çipdə 20-yə qədər təbəqə ola bilər.
  8. Tamamlanması bir neçə ay çəkə biləcək bütün bu proseslərdən sonra hər bir vafli üçün yüzlərlə bərabər sxem əldə ediləcək. Növbəti şey onları sınaqdan keçirmək və kəsmək, yəni fərdi silikon çiplərə bölməkdir.
  9. İndi onlar boş kalıplardır, biz çipin qorunduğu və səthdə keçirici izlər olan yastıqların birləşdirildiyi yerləri inteqral sxemin sancaqları ilə əhatə etməyə davam edirik (DIP, SOIC, PGA, QFP, ...) .

Aydındır ki, bütün inteqral sxemlər eyni deyil. Burada mən funksional bölmələr və CPU kimi daha mürəkkəb şeylər haqqında danışdım, lakin çox sadə olan 555 taymer və ya 4 məntiq qapısı olan IC kimi çox sadə sxemlər də var. Onlar yalnız bir neçə onlarla komponentə sahib olacaqlar və bir və ya bir neçə metal birləşmə qatı ilə birləşdiriləcəklər ...

IC növləri

RISC-V çipi

Tək bir növü deyil, bir neçə növü var inteqral sxemlərin növləri. Tapdığınız ən görkəmliləri bunlardır:

  • Rəqəmsal inteqral sxemlər: onlar kifayət qədər populyardır və kompüterlərdən tutmuş mobil cihazlara, Smart TV-lərə və s. kimi bir çox müasir cihazlarda istifadə olunur. Onlar rəqəmsal sistemə əsaslanan işləmə ilə xarakterizə olunur, yəni 0 və 1, 0 aşağı gərginlik siqnalı və 1 yüksək siqnaldır. Onlar məlumatı belə kodlayır və işləyirlər. Nümunələr PLC, FPGA, yaddaş, CPU, GPU, MCU və s. ola bilər.
  • Analoq: binar siqnallara əsaslanmaq əvəzinə, bu halda onlar davamlı siqnallardır gərginlikdə dəyişənlər. Bunun sayəsində onlar filtrləmə, siqnalın genişləndirilməsi, demodulyasiya, modulyasiya və s. kimi vəzifələri yerinə yetirə bilərlər. Əlbəttə ki, bir çox sistem həm analoq, həm də rəqəmsal sxemlərdən istifadə edərək işləyir AD / DA çeviriciləri. Onları iki böyük qrupa bölmək olar, xətti inteqral sxemlər və radio tezliyi (RF). Nümunələr səs filtri üçün bir çip, səs gücləndiriciləri, elektromaqnit dalğaları üçün emissiya və ya qəbul sistemləri, sensorlar və s. ola bilər.
  • Qarışıq siqnal IC-ləri: adından göründüyü kimi, onlar hər ikisinin qarışığıdır. Bəzi nümunələr analoq-rəqəmsal və ya rəqəmsal-analoq çeviricilərin özləri, saatlar üçün müəyyən çiplər, taymerlər, kodlayıcılar/dekoderlər və s. ola bilər.

Çap sxemləri ilə fərqlər

PCB çap sxemləri

İnteqrasiya edilmiş sxemləri çap sxemləri ilə qarışdırmaq olmaz. Hər ikisi fərqli şeylərdir. Birincisi, gördüyünüz kimi mikroçiplərə istinad edərkən, çap sxemləri, və ya PCBOnlar daha böyük plitələrdə çap olunan elektron sxemlərin başqa bir növüdür.

the fərqlər ən diqqətəlayiqdir:

  • Çap sxemləri: onlar dielektrikdən əlavə qalay lehimləmə yolu ilə lehimlənmiş müxtəlif daxil edilmiş komponentləri (kondensatorlar, tranzistorlar, rezistorlar, mikroçiplər, ...) birləşdirmək üçün mis izlər kimi keçirici xətlərin nümunəsi olan boşqabdan ibarətdir. birləşdirici birləşmələrin təbəqələrini ayıran material ( substrat). Onlar həmçinin adətən səthə quraşdırılmayan (SMD) komponentlər üçün deşiklər və ya keçidlərə malikdirlər. Digər tərəfdən, komponentləri müəyyən etmək və təmiri asanlaşdırmaq üçün adətən bir əfsanəyə, bir sıra işarələrə, hərflərə və rəqəmlərə malikdirlər. Asanlıqla oksidləşən misi qorumaq üçün onlar adətən səthi müalicəyə malikdirlər. Və inteqral sxemlərdən fərqli olaraq, onları təmir etmək, zədələnmiş komponentləri əvəz etmək və ya qarşılıqlı əlaqəni bərpa etmək olar.
  • İnteqrasiya edilmiş sxemlərOnlar çox kiçik ölçülü, bərk vəziyyətdədir və kütləvi istehsalın aşağı qiyməti var. PCB-dən fərqli olaraq, onları təmir etmək mümkün deyil, çünki onların komponentləri və əlaqələri o qədər kiçikdir ki, bu mümkün deyil.

Nə inteqral sxemlər çap sxemlərini əvəz etmir, nə də əksinə. Hər ikisinin istifadəsi var və əksər hallarda praktik tətbiqlərdə birləşirlər ...

Ən populyar inteqral sxemlər

 

mikroçiplər, inteqral sxemlər

Nəhayət, çoxlu sayda var çox məşhur inteqral sxemlər kimi elektronika layihələri üçün işçilər məntiq qapıları. Onlar ucuzdur və Amazon və ya xüsusi elektronika kimi mağazalarda asanlıqla tapıla bilər. Məsələn, ən populyarlarından bəziləri bunlardır:


Məqalənin məzmunu bizim prinsiplərimizə uyğundur redaktor etikası. Xəta bildirmək üçün klikləyin burada.

Şərh yazan ilk kişi olun

Şərhinizi buraxın

E-poçt ünvanından dərc olunmayacaq.

*

*

  1. Verilərdən məsul: Miguel Ángel Gatón
  2. Verilənlərin məqsədi: Nəzarət SPAM, şərh rəhbərliyi.
  3. Qanuniləşdirmə: Sizin razılığınız
  4. Məlumatların ötürülməsi: Qanuni öhdəlik xaricində məlumatlar üçüncü şəxslərə çatdırılmayacaqdır.
  5. Veri saxlama: Occentus Networks (AB) tərəfindən yerləşdirilən verilənlər bazası
  6. Hüquqlar: İstədiyiniz zaman məlumatlarınızı məhdudlaşdıra, bərpa edə və silə bilərsiniz.

İngilis dili testiKatalan dilini sınayınispan viktorina