Ciorcaid chomhtháite: cad iad, difríochtaí le cinn chlóite agus níos mó

An ciorcaid iomlánaithe, sceallóga, micrishliseanna, IC (Ciorcad Comhtháite) nó CI (Ciorcad Comhtháite), nó is cuma cad ba mhaith leat glaoch orthu, is cineál ciorcaid leictreonacha iad a d'fhéadfadh dul chun cinn na teicneolaíochta go leibhéil reatha. Gan an aireagán seo, is dócha nach mbeadh an ríomhaireacht agus an teileachumarsáid mar atá siad, agus bheadh ​​​​feistí leictreonacha agus leictreacha an-difriúil.

In ainneoin a méid beag bídeach, agus go bhfuil siad i ngach áit, folaíonn na ciorcaid chomhtháite seo iontas mór le fáil amach. Anseo is féidir leat i bhfad níos mó a fhoghlaim fúthu seo Comhpháirteanna leictreonacha...

Cad is ciorcaid iomlánaithe ann?

An is pillíní leathsheoltóra iad ciorcaid iomlánaithe atá cuimsithe agus ina bhfuil ciorcad leictreonach taifeadta. Ag brath ar an teaghlach loighciúil lena mbaineann siad, beidh na ciorcaid seo comhdhéanta de chomhpháirteanna leictreonacha mionaturithe éagsúla. Mar shampla, is féidir iad a bheith dé-óid, trasraitheoirí, friotóirí, toilleoirí, etc.

Buíochas leo d'fhéadfaí a fhorbairt leictreonaic nua-aimseartha agus tús a chur le ré nua mar gheall ar an gcomhtháthú iontach a cheadaíonn siad. Go deimhin, is féidir le cuid de na sliseanna is airde sa lá atá inniu ann suas le billiúin trasraitheoirí a chomhtháthú i ndísle nach bhfuil ach cúpla milliméadar cearnach.

Stair na sliseanna

Ar dtús, thosaigh leictreonaic garbh a úsáid comhlaí folúis cosúil le bolgáin solais traidisiúnta. Bhí na comhlaí seo mór, an-neamhéifeachtach, d'éirigh siad go leor te, agus bhris siad go héasca, agus mar sin bhí sé riachtanach na cinn séidte a athsholáthar ionas gur féidir na ríomhairí agus an trealamh eile a bhí acu a choinneáil ag obair.

En 1947 a thagann an aireagán an trasraitheora, píosa a chuirfí in áit na seanchomhlaí agus a dhéanfadh réabhlóidiú ar an leictreonaic freisin. A bhuíochas leis, bhí sé indéanta gléas soladach-stáit a bheith ann, i bhfad níos resistant, níos éifeachtaí, agus níos tapúla ná comhlaí. Mar sin féin, shíl roinnt go bhféadfaidís roinnt de na heilimintí seo a chomhtháthú in aon sliseanna sileacain amháin. Seo mar a cruthaíodh na chéad chiorcaid chomhtháite sa stair.

Le himeacht ama, tháinig forbairt ar leictreonaic soladach stáit agus laghdaigh sé méid na gcomhpháirteanna, chomh maith le costais a ísliú. Sna 50idí déanacha, ainmníodh aireagóir Texas Instruments Jack Kilby, tharla dó sliseanna leathsheoltóra a chruthú agus roinnt sreangú a d'fhiteáil na gcodanna éagsúla. Ba é seo an chéad sceallóg sa stair, agus bhainfeadh sé an Duais Nobel as.

Beagnach comhthreomhar, robert noyceAg an am, fostaí de chuid Fairchild Semiconductor (níos déanaí ar cheann de bhunaitheoirí Intel), d'fhorbair sé gléas den chineál céanna freisin, ach le buntáistí móra thar Kilby's. Ba é Noyce a chruthaigh an smaoineamh a thabharfadh bealach do chiorcaid iomlánaithe an lae inniu. Tugadh planar ar an teicneolaíocht seo, agus bhí buntáistí aige thar theicneolaíocht mesa Kilby.

Ó shin i leith, níor stop sé an éabhlóid agus feabhas a chur ar na comhpháirteanna seo. Tá laghdú tagtha ar chostais, mar aon le barainneacht breosla agus méid, agus tá feabhas suntasach tagtha ar fheidhmíocht agus ar fheidhmíocht. Níl aon earnáil eile tagtha chun cinn chomh mór sin, agus ní raibh tionchar chomh mór sin ag aon earnáil eile ar an gcine daonna ...

Conas a dhéantar iad?

Nós imeachta déantús ciorcaid iomlánaithe tá sé thar a bheith casta. Mar sin féin, mar atá le feiceáil san fhíseán, is féidir é a achoimriú i roinnt céimeanna níos simplí ionas gur féidir le daoine a thuiscint conas a dhéantar iad.

Anseo déanfaidh mé iarracht déan achoimre ar na céimeanna dearaidh mar is fearr is féidir, gan dul ró-dhomhain, mar go dtabharfadh sé ar na mílte alt:

1. Bí mar chuid de riachtanas, feidhmchlár a gcaithfidh tú ciorcad leictreonach a chruthú dó.
2. Tá foireann deartha i gceannas ar na saintréithe agus na sonraíochtaí ba chóir a bheith ag an sliseanna a leagan amach.
3. Ansin, tosóidh an dearadh ag baint úsáide as geataí loighic agus eilimintí cuimhne eile, etc., go dtí go mbainfear amach dearadh loighic a fhorbraíonn an fheidhm dá bhfuil an sliseanna seo deartha.
4. Tar éis seo, rachaidh sé trí shraith céimeanna idir a ndéantar tástálacha agus insamhaltaí chun a chinneadh go n-oibríonn sé i gceart ar leibhéal loighic, agus fiú déantar sliseanna tástála a mhonarú féachaint an ndéanann siad go fisiciúil é.
5. Nuair a bheidh an chéim deartha críochnaithe, cruthaítear sraith maisc le haghaidh déantúsaíochta ó leagan amach an chiorcaid deartha. Tá patrún greanta orthu ionas gur féidir é a ghreanadh ar an sileacain.
6. Úsáideann an teilgcheárta nó an mhonarcha an patrún seo, chun na ciorcaid chomhtháite a chruthú i wafer leathsheoltóra. De ghnáth bíonn suas le 200 nó 300 sliseanna sna sliseog seo i gcásanna áirithe.

Tá sé seo chomh fada leis an gcéim deartha, ó an taobh déantúsaíochta, ní mór dúinn:

1. Faightear an mianraí sileacain ó ghaineamh nó grianchloch.
2. Nuair a bheidh sé scagtha chun a bheith ultra-íon, nó EGS (Electronic-Grade Silicon), le leibhéal íonachta níos airde ná an sileacain a úsáidtear i dtionscail eile.
3. Sroicheann an EGS seo i bhfoirm píosaí ag an teilgcheárta, áit a bhfuil sé leáite i breogán agus trí chriostail síl a dhéantar é a fhás ag baint úsáide as an modh Czochralski. Ionas go bhfuil sé éasca a thuiscint, tá sé cosúil leis an gcaoi a ndéantar an candy cadáis tipiciúil ag aontaí, tugann tú isteach an bata (criostail síl) agus na bataí cadáis (sileacáit leáite) agus méaduithe ar an toirt.
4. Ag deireadh na céime sin, is é an toradh tinne, píosa mór de chriostail sileacain monocrystalline i gcruth sorcóir. Tá an barra seo gearrtha i sliseoga an-tanaí.
5. Téann na sliseoga seo trí shraith próiseas chun an dromchla a snasú ionas go bhfanann siad neamhthruaillithe chun tús a chur le táirgeadh.
6. Ina dhiaidh sin, rachaidh na sliseoga seo trí roinnt próiseas athchleachtach chun na sliseanna a chruthú orthu. Tá na próisis seo de chineál fisiceimiceach, mar shampla photolithography, eitseáil nó eitseáil, fás epitaxial, ocsaídiú, ionchlannú ian, etc.
7. Is é an smaoineamh deiridh ná comhpháirteanna leictreonacha, trasraitheoirí go ginearálta, a chruthú ar an tsubstráit wafer, agus ansin sraitheanna a chur leis chun na comhpháirteanna sin a idirnascadh chun geataí loighic a fhoirmiú sa chiseal is ísle, ansin sna sraitheanna seo a leanas tá na geataí seo ceangailte le haonaid bhunúsacha a fhoirmiú (seoltóirí, cláir, ...), sna sraitheanna seo a leanas aonaid fheidhmiúla (cuimhne, ALU, FPU, ...), agus ar deireadh go léir idirnasctha a chruthú ar an ciorcad iomlán, mar shampla, LAP. Ar sliseanna chun cinn is féidir suas le 20 sraithe a bheith ann.
8. Tar éis na próisis seo go léir, ar féidir leo roinnt míonna a ghlacadh lena gcur i gcrích, gheofar na céadta ciorcaid chomhionann do gach sliseog. Is é an chéad rud eile ná iad a thástáil agus a ghearradh, is é sin, iad a roinnt ina sceallóga sileacain aonair.
9. Anois go bhfuil siad scaoilte, leanaimid ar aghaidh chun imchochlú (DIP, SOIC, PGA, QFP, ...) áit a bhfuil an sliseanna cosanta agus na pillíní ceangailte, ar rianta seoltacha iad ar an dromchla, le bioráin an chiorcaid chomhtháite. .

Is léir, níl gach ciorcad iomlánaithe mar an gcéanna. Anseo labhair mé faoi aonaid fheidhmiúla agus rudaí níos casta cosúil le LAP, ach tá ciorcaid an-simplí cosúil le lasc ama 555 nó IC le 4 geataí loighic atá thar a bheith simplí. Ní bheidh ach cúpla dosaen comhpháirteanna acu agus beidh siad nasctha le sraith amháin nó roinnt sraitheanna de idirnaisc mhiotalacha ...

Cineálacha IC

Tá ní amháin cineál, ach tá go leor cineálacha ciorcaid iomlánaithe. Is iad na cinn is suntasaí atá le fáil agat:

• Ciorcaid chomhtháite digiteacha: tá tóir orthu go leor, agus úsáidtear iad i go leor gléasanna nua-aimseartha, ó ríomhairí, go gléasanna soghluaiste, Teilifíseáin Chliste, etc. Is sainairíonna iad oibriú bunaithe ar an gcóras digiteach, is é sin, le 0 agus 1, le 0 ina chomhartha ísealvoltais agus 1 ina chomhartha ard. Seo mar a dhéanann siad faisnéis a ionchódú agus a fheidhmiú. Is féidir samplaí a bheith ina PLCanna, FPGAanna, cuimhní cinn, LAP, GPU, MCU, etc.
• Analógach: in ionad a bheith bunaithe ar chomharthaí dénártha, sa chás seo is comharthaí leanúnacha iad athróga i voltas. Buíochas leis seo, is féidir leo tascanna a bhaint amach mar scagadh, leathnú comhartha, demodulation, modhnú, etc. Ar ndóigh, oibríonn go leor córas le ciorcaid analógacha agus digiteacha araon, ag baint úsáide as Tiontairí AD/DA. Is féidir iad a roinnt ina dhá ghrúpa mór, ciorcaid chomhtháite líneacha agus minicíocht raidió (RF). D’fhéadfadh samplaí a bheith ina sliseanna le haghaidh scagadh fuaime, aimplitheoirí fuaime, córais astaíochta nó glactha le haghaidh tonnta leictreamaighnéadacha, braiteoirí, etc.
• Comhartha ICanna measctha: mar a thugann an t-ainm le tuiscint, is meascán iad den dá cheann. D’fhéadfadh na tiontairí analógacha-digiteacha nó na tiontairí digiteacha-analógacha iad féin a bheith i measc roinnt samplaí, sceallóga áirithe do chloig, amadóirí, ionchódóirí / díchódóirí, etc.

Difríochtaí le ciorcaid phriontáilte

Níor cheart ciorcaid chomhtháite a mheascadh le ciorcaid phriontáilte. Is rudaí difriúla iad araon. Cé go dtagraíonn an chéad cheann acu do mhicrishliseanna, mar atá feicthe agat, ciorcaid phriontáilte, nó PCBIs cineál eile ciorcaid leictreonacha iad a phriontáiltear ar phlátaí níos mó.

an diferencias is suntasaí ná:

• Ciorcaid phriontáilte: tá siad comhdhéanta de phláta a bhfuil patrún línte seoltacha acu, cosúil le rianta copair chun na comhpháirteanna éagsúla a cuireadh isteach (toilleoirí, trasraitheoirí, friotóirí, micrishliseanna, ...), sádráilte ag sádráil stáin a nascadh, chomh maith le tréleictreach. ábhar (substráit) a scarann ​​na sraitheanna de naisc idirnaisc. Is gnách go mbíonn trí phoill acu freisin, nó vias, le haghaidh comhpháirteanna nach bhfuil suite ar an dromchla (SMD). Ar an láimh eile, is gnách go mbíonn finscéal, sraith marcanna, litreacha agus uimhreacha acu chun na comhpháirteanna a aithint agus cothabháil a éascú. Chun copar a chosaint, a ocsaídíonn go héasca, is gnách go mbíonn cóireáil dromchla acu. Agus, murab ionann agus ciorcaid chomhtháite, is féidir iad a dheisiú, a athsholáthar comhpháirteanna damáiste nó idirnaisc a athchóiriú.
• Ciorcaid chomhtháiteTá siad an-bheag i méid, staid sholadach, agus tá costas íseal táirgeachta mais acu. Murab ionann agus PCB, ní féidir iad seo a dheisiú mar go bhfuil a gcomhpháirteanna agus a naisc chomh beag bídeach sin go bhfuil sé dodhéanta.

Ní ionadaíonn ciorcaid iomlánaithe ciorcaid phriontáilte ná vice versa. Tá a n-úsáidí ag an dá cheann agus i bhformhór na gcásanna téann siad le chéile in iarratais phraiticiúla ...

Ciorcaid iomlánaithe is coitianta

 

Ar deireadh, tá an iliomad ciorcaid chomhtháite an-tóir orthu fostaithe do thionscadail leictreonaic, mar iad siúd de geataí loighic. Tá siad saor, agus is féidir iad a fháil go héasca i siopaí mar Amazon nó leictreonaic speisialaithe. Mar shampla, seo cuid de na cinn is coitianta:

• 75 feiste ICs móréilimh ó Interstellar Electronics
• Trealamh DealMux le 40 sliseanna TTL geata loighic NAND.
• 10 IC den lasc ama tóir NE555.
• Trealamh clárúcháin shift.