Haɗin kai: menene su, bambance-bambance tare da waɗanda aka buga da ƙari

da hadedde da'irori, kwakwalwan kwamfuta, microchips, IC (Integrated Circuit) ko CI (Integrated Circuit), ko duk abin da kuke so ku kira su, nau'in nau'in lantarki ne wanda ya ba da damar ci gaban fasaha zuwa matakan yanzu. Idan ba tare da wannan ƙirƙira ba, ƙila kwamfuta da sadarwa ba za su kasance kamar yadda suke ba, kuma na'urorin lantarki da na lantarki za su bambanta sosai.

Duk da ƙananan girmansu, da kuma cewa suna ko'ina, waɗannan da'irar haɗin gwiwar suna ɓoye manyan abubuwan mamaki don gano. Anan za ku iya ƙarin koyo game da waɗannan Kayan lantarki...

Menene hadedde da'irori?

da hadedde da'irori sune pads na semiconductor lullube kuma ya ƙunshi rikodin da'ira na lantarki. Dangane da mahanga dangin da suke, waɗannan da'irori za su kasance da ƙananan kayan lantarki daban-daban. Alal misali, za su iya zama diodes, transistor, resistors, capacitors, da dai sauransu.

Godiya ga su ya yiwu a bunkasa kayan lantarki na zamani kuma fara sabon zamani da aka ba da babban haɗin kai da suke ba da izini. A haƙiƙa, wasu manyan kwakwalwan kwamfuta na yau na iya haɗawa har zuwa biliyoyin transistor a cikin mutun da ke da murabba'in milimita kaɗan.

Tarihin kwakwalwan kwamfuta

Da farko, na'urorin lantarki sun fara amfani da m fanfunan fanko kama da kwararan fitila na al'ada. Wadannan bawuloli manya ne, ba su da aiki sosai, sun yi zafi sosai, kuma suna karyewa cikin sauki, don haka ya zama dole a sauya wadanda aka hura ta yadda kwamfutoci da sauran kayan aikin da ke dauke da su su ci gaba da aiki.

En 1947 zai zo da ƙirƙira na transistor, wani yanki wanda zai maye gurbin tsofaffin bawuloli kuma wanda zai sake canza kayan lantarki. Godiya ga shi yana yiwuwa a sami na'urar na'ura mai ƙarfi, mai juriya, inganci, da sauri fiye da bawuloli. Koyaya, wasu sunyi tunanin zasu iya haɗa yawancin waɗannan abubuwan cikin guntun silicon guda ɗaya. Wannan shi ne yadda aka ƙirƙiri haɗe-haɗe na farko a tarihi.

A tsawon lokaci, ingantaccen tsarin lantarki ya samo asali kuma ya rage girman abubuwan da aka gyara, da kuma rage farashin. A ƙarshen 50s, wani mai ƙirƙira Instruments Texas mai suna Jack Kilby, ya zo gare shi ya ƙirƙiri guntu na semiconductor da wasu wayoyi waɗanda suka haɗa sassa daban-daban. Wannan ya zama guntu na farko a tarihi, kuma zai ci gaba da lashe kyautar Nobel.

Kusan a layi daya, robert noceA lokacin, ma'aikaci na Fairchild Semiconductor (daga baya daya daga cikin wadanda suka kafa Intel), shi ma ya ƙera irin wannan na'urar, amma tare da babban fa'ida akan Kilby's. Noyce ya ƙirƙiro ra'ayin da zai ba da dama ga haɗaɗɗun da'irori na yau. Ana kiran wannan fasahar planar, kuma tana da fa'ida akan fasahar mesa ta Kilby.

Tun daga lokacin, bai tsaya ba da juyin halitta da inganta wadannan sassa. Kudade sun yi ƙasa da ƙasa, kamar yadda tattalin arzikin mai da girmansa ya ragu, yayin da aiki da aiki ya inganta sosai. Babu wani sashe da ya inganta sosai, kuma babu wani sashe da ya yi tasiri sosai ga bil'adama ...

Yaya aka yi su?

Hanyar yi na hadedde da'irori yana da matukar rikitarwa. Duk da haka, kamar yadda aka gani a cikin bidiyon, ana iya taƙaita shi a cikin wasu matakai masu sauƙi don mutane su fahimci yadda ake yin su.

Anan zan gwada taƙaita matakan ƙira mafi kyawun mai yiwuwa, ba tare da zurfafa ba, tunda zai ba da dubban labarai:

1. Kasance cikin buƙata, aikace-aikacen da kuke buƙatar ƙirƙirar da'ira na lantarki.
2. Ƙungiyar ƙira ce ke kula da zayyana halaye da ƙayyadaddun bayanai waɗanda guntu ya kamata ya kasance da su.
3. Sa'an nan kuma, zane zai fara amfani da ƙofofin basira da sauran abubuwan ƙwaƙwalwar ajiya, da dai sauransu, har sai an sami wani tsari mai mahimmanci wanda zai bunkasa aikin da aka tsara wannan guntu.
4. Bayan haka, za a bi ta matakai daban-daban da za a gudanar da gwaje-gwaje da kwaikwaiyo don tabbatar da cewa yana aiki daidai a matakin tunani, har ma da na'urorin gwaji ana kera su don ganin ko suna yinsa a zahiri.
5. Da zarar an kammala matakin ƙira, an ƙirƙiri jerin masks don masana'anta daga tsarin ƙirar da aka tsara. Ana zana musu wani tsari domin a zana shi akan siliki.
6. Ana amfani da wannan ƙirar ta wurin kafa ko masana'anta, don ƙirƙirar haɗaɗɗun da'irori a cikin wafer semiconductor. Waɗannan wafers yawanci sun ƙunshi guntu guda 200 ko 300 a wasu lokuta.

Wannan shi ne har zuwa matakin zane, daga bangaren masana'anta, muna da:

1. Ana samun ma'adinan silicon daga yashi ko ma'adini.
2. Da zarar an tace shi ya zama matsananci-tsarki, ko EGS (Silicon-Grade Silicon), tare da matakin tsafta sama da siliki da ake amfani da shi a wasu masana'antu.
3. Wannan EGS yana zuwa ne a cikin nau'i na guntu a wurin da aka samo shi, inda aka narke shi a cikin kullun kuma ta hanyar crystal iri ana yin girma ta hanyar amfani da hanyar Czochralski. Don a sami sauƙin fahimta, yana kama da yadda ake yin alewar auduga na yau da kullun a wurin baje kolin, kuna gabatar da sandar (kristal iri) da sandunan auduga (narkakkar siliki) kuma yana ƙaruwa da girma.
4. A ƙarshen wannan mataki, sakamakon shine ingot, babban yanki na silicon crystal monocrystalline a cikin siffar silinda. Ana yanka wannan mashaya zuwa waina masu sirara sosai.
5. Wadannan wafers suna bi ta jerin matakai don goge saman don su kasance marasa ƙazanta don fara samarwa.
6. Bayan haka, waɗannan wafers za su bi ta matakai da yawa don ƙirƙirar kwakwalwan kwamfuta akan su. Wadannan matakai na nau'in sinadarai ne na jiki, kamar photolithography, etching ko etching, girma epitaxial, oxidation, ion implantation, da dai sauransu.
7. A karshe ra'ayin shi ne don ƙirƙirar lantarki sassa, kullum transistor, a kan wafer substrate, sa'an nan ƙara yadudduka zuwa interconnect aka ce sassa don samar da dabaru gate a cikin mafi ƙasƙanci Layer, sa'an nan a cikin wadannan yadudduka an haɗa wadannan kofofin zuwa samar da elementary raka'a (adders, rajista, ...), a cikin waɗannan raka'o'in ayyuka masu zuwa (memory, ALU, FPU, ...), kuma a ƙarshe duk suna haɗin haɗin gwiwa don ƙirƙirar cikakken kewaye, misali, CPU. A kan guntun ci-gaba ana iya samun har zuwa yadudduka 20.
8. Bayan duk waɗannan hanyoyin, waɗanda za su iya ɗaukar watanni da yawa don kammalawa, za a sami ɗaruruwan ɗaruruwan da'irori daidai ga kowane wafer. Abu na gaba shine gwadawa da yanke su, wato, raba su cikin kwakwalwan silicon guda ɗaya.
9. Yanzu da suke kwance sun mutu, muna ci gaba da ɗaukar hoto (DIP, SOIC, PGA, QFP, ...) inda aka kare guntu kuma an haɗa pads ɗin, waɗanda waƙoƙi ne masu ɗaukar hoto a saman, tare da fil ɗin haɗin haɗin haɗin gwiwa. .

A bayyane yake, Ba duk haɗaɗɗiyar da'irori ɗaya suke ba. Anan na yi magana game da raka'a masu aiki da abubuwa masu rikitarwa kamar CPU, amma akwai kuma da'irori masu sauƙi kamar 555 timer ko IC tare da ƙofofin dabaru guda 4 waɗanda suke da sauƙi. Za su sami ƴan abubuwan dozin ɗin kawai kuma za a haɗa su da ɗaya ko ƴan yadudduka na haɗin gwiwar ƙarfe ...

Nau'in ICs

Babu nau'i ɗaya kawai, amma da yawa iri hadedde da'irori. Mafi shahara da za ku iya samu su ne:

• Hanyoyin haɗaɗɗiyar dijital: sun shahara sosai, kuma ana amfani da su a yawancin na'urorin zamani, daga kwamfuta, zuwa na'urorin hannu, Smart TVs, da dai sauransu. An siffanta su da aiki bisa tsarin dijital, wato, tare da 0 da 1, tare da 0 kasancewa ƙananan siginar wuta da 1 kasancewa babban sigina. Wannan shine yadda suke ɓoye bayanan da aiki. Misalai na iya zama PLCs, FPGAs, memories, CPU, GPU, MCU, da sauransu.
• Analog: maimakon kasancewa bisa siginar binary, a cikin wannan yanayin suna ci gaba da sigina masu canji a cikin wutar lantarki. Godiya ga wannan, za su iya cimma ayyuka kamar tacewa, faɗaɗa sigina, ƙaddamarwa, daidaitawa, da dai sauransu. Tabbas, da yawa tsarin aiki tare da duka analog da dijital da'irori, yin amfani da AD/DA converters. Ana iya raba su zuwa manyan ƙungiyoyi biyu, na'urorin haɗaɗɗiyar layi da mitar rediyo (RF). Misalai na iya zama guntu don tace sauti, amplifiers, sautin ƙararrawa, watsawa ko tsarin liyafar don igiyoyin lantarki, firikwensin, da sauransu.
• Mixed siginar ICs: kamar yadda sunan ya nuna, sun kasance cakuduwar su. Wasu misalan na iya zama analog-dijital ko na dijital-analog masu juyawa da kansu, wasu kwakwalwan kwamfuta don agogo, masu ƙidayar lokaci, encoders / decoders, da sauransu.

Bambance-bambance tare da da'irori da aka buga

Bai kamata a rikita haɗaɗɗun da'irori da da'irori da aka buga ba. Dukansu abubuwa ne daban-daban. Yayin da tsohon yana nufin microchips, kamar yadda kuka gani, da'irori da aka buga, ko PCBWani nau'in na'urorin lantarki ne waɗanda ake bugawa akan manyan faranti.

da bambanta Mafi shahara sune:

• Da'irori da aka buga: an yi su ne da farantin karfe wanda ke da tsarin layin gudanarwa, kamar waƙoƙin jan ƙarfe don haɗa nau'ikan abubuwan da aka saka daban-daban ( capacitors, transistor, resistors, microchips, ...), wanda aka siyar da tin soldering, ban da dielectric. abu (substrate) wanda ke raba yadudduka na haɗin haɗin haɗin gwiwa. Har ila yau, yawanci suna da ta ramuka, ko vias, don abubuwan da ba na saman dutse ba (SMD). A gefe guda, yawanci suna da almara, jerin alamomi, haruffa da lambobi don gano abubuwan da aka haɗa da sauƙaƙe kiyayewa. Don kare jan karfe, wanda oxidizes sauƙi, yawanci suna da magani na saman. Kuma, ba kamar haɗaɗɗun da'irori ba, ana iya gyara su, maye gurbin abubuwan da suka lalace ko maido da haɗin kai.
• Haɗin kaiSuna da ƙanƙanta a girman, ƙaƙƙarfan yanayi, kuma suna da ƙarancin farashi na samar da taro. Ba kamar PCB ba, waɗannan ba za a iya gyara su ba saboda abubuwan haɗinsu da haɗin kai suna da ƙanƙanta sosai wanda ba zai yiwu ba.

Babu haɗaɗɗiyar da'irori masu maye gurbin bugu ko akasin haka. Dukansu suna da amfani kuma a mafi yawan lokuta suna tafiya tare a aikace-aikace masu amfani ...

Mafi mashahuri haɗaɗɗiyar da'irori

A ƙarshe, akwai da yawa na mashahuran hadedde da'irori ma'aikata na ayyukan lantarki, kamar na ƙofar hankali. Suna da arha, kuma ana iya samun su cikin sauƙi a cikin shaguna kamar Amazon ko na'urorin lantarki na musamman. Misali, ga wasu daga cikin shahararrun mutane:

• Shahararrun kit ɗin ICs 75 daga Interstellar Electronics
• Babu kayayyakin samu..
• 10 ICs na mashahurin lokacin NE555.
• Babu kayayyakin samu..