Sirkuit terpadu: apa itu, perbedaan dengan yang dicetak dan banyak lagi

sirkuit terpadu

Los sirkuit terpadu, chip, microchip, IC (Integrated Circuit) atau CI (Integrated Circuit), atau apa pun yang Anda ingin menyebutnya, mereka adalah jenis sirkuit elektronik yang memungkinkan kemajuan teknologi ke tingkat saat ini. Tanpa penemuan ini, komputasi dan telekomunikasi mungkin tidak akan seperti sekarang ini, dan perangkat elektronik dan listrik akan sangat berbeda.

Meskipun ukurannya kecil, dan mereka ada di mana-mana, sirkuit terpadu ini bersembunyi kejutan besar untuk ditemukan. Di sini Anda dapat belajar lebih banyak tentang ini Komponen elektronik...

Apa itu sirkuit terpadu?

sirkuit terpadu

Los sirkuit terpadu adalah bantalan semikonduktor dikemas dan berisi sirkuit elektronik yang direkam. Bergantung pada keluarga logika tempat mereka berasal, sirkuit ini akan terdiri dari komponen elektronik mini yang berbeda. Misalnya, mereka dapat berupa dioda, transistor, resistor, kapasitor, dll.

Berkat mereka, ini dimungkinkan untuk berkembang elektronik modern dan memulai era baru dengan integrasi hebat yang mereka izinkan. Faktanya, beberapa chip tercanggih saat ini dapat mengintegrasikan hingga miliaran transistor dalam cetakan yang hanya beberapa milimeter persegi.

Sejarah chip

Pada awalnya, elektronik mulai menggunakan kasar katup vakum mirip dengan bola lampu konvensional. Katup-katup ini berukuran besar, sangat tidak efisien, cukup panas, dan mudah pecah, sehingga perlu untuk mengganti yang rusak agar komputer dan peralatan lain yang membuatnya tetap berfungsi.

En 1947 akan datang penemuan transistor, bagian yang akan menggantikan katup lama dan juga akan merevolusi elektronik. Berkat dia, dimungkinkan untuk memiliki perangkat solid-state, jauh lebih tahan, efisien, dan lebih cepat daripada katup. Namun, beberapa orang berpikir mereka dapat mengintegrasikan beberapa elemen ini ke dalam satu chip silikon. Ini adalah bagaimana sirkuit terpadu pertama dalam sejarah diciptakan.

Seiring waktu, elektronik solid state berevolusi dan mengurangi ukuran komponen, serta menurunkan biaya. Pada akhir 50-an, seorang penemu Texas Instruments bernama Jack Kilby, terpikir olehnya untuk membuat chip semikonduktor dan beberapa kabel yang menjalin bagian-bagian yang berbeda. Ini menjadi chip pertama dalam sejarah, dan dia akan memenangkan Hadiah Nobel untuk itu.

Hampir paralel, robert noycePada saat itu, seorang karyawan Fairchild Semiconductor (kemudian menjadi salah satu pendiri Intel), ia juga mengembangkan perangkat serupa, tetapi dengan keunggulan besar dibandingkan perangkat Kilby. Noyce telah menciptakan ide yang akan memberi jalan bagi sirkuit terpadu saat ini. Teknologi ini disebut planar, dan memiliki keunggulan dibandingkan teknologi mesa Kilby.

Sejak itu, itu tidak berhenti evolusi dan perbaikan komponen-komponen tersebut. Biaya telah anjlok, demikian juga penghematan bahan bakar dan ukuran, sementara kinerja dan kinerja telah meningkat secara dramatis. Tidak ada sektor lain yang berkembang begitu pesat, dan tidak ada sektor lain yang memiliki dampak besar pada kemanusiaan ...

Bagaimana mereka dibuat?

Prosedur dari pembuatan sirkuit terpadu itu sangat kompleks. Namun, seperti yang terlihat dalam video, dapat diringkas dalam beberapa langkah sederhana sehingga orang dapat memahami cara melakukannya.

Disini saya akan mencoba meringkas langkah-langkah desain sebaik mungkin, tanpa terlalu dalam, karena itu akan memberikan ribuan artikel:

  1. Jadilah bagian dari kebutuhan, aplikasi yang Anda butuhkan untuk membuat sirkuit elektronik.
  2. Tim desain bertanggung jawab untuk menguraikan karakteristik dan spesifikasi yang harus dimiliki chip.
  3. Kemudian, desain akan mulai menggunakan gerbang logika dan elemen memori lainnya, dll., hingga desain logika tercapai yang mengembangkan fungsi yang dirancang untuk chip ini.
  4. Setelah ini, ia akan melalui serangkaian langkah di mana pengujian dan simulasi dilakukan untuk menentukan bahwa ia bekerja dengan benar pada tingkat logika, dan bahkan chip uji dibuat untuk melihat apakah mereka melakukannya secara fisik.
  5. Setelah tahap desain selesai, serangkaian topeng untuk pembuatan dibuat dari tata letak sirkuit yang dirancang. Sebuah pola diukir pada mereka sehingga dapat diukir pada silikon.
  6. Pola ini digunakan oleh pengecoran atau pabrik, untuk membuat sirkuit terpadu dalam wafer semikonduktor. Wafer ini biasanya berisi hingga 200 atau 300 chip dalam beberapa kasus.

Ini sejauh tahap desain, dari sisi manufaktur, kami memiliki:

  1. Mineral silikon diperoleh dari pasir atau kuarsa.
  2. Setelah dimurnikan menjadi ultra-pure, atau EGS (Electronic-Grade Silicon), dengan tingkat kemurnian lebih tinggi dari silikon yang digunakan di industri lain.
  3. EGS ini tiba dalam bentuk potongan di pengecoran, di mana ia dilebur dalam wadah dan melalui kristal benih itu dibuat tumbuh menggunakan metode Czochralski. Agar mudah dipahami, mirip dengan cara membuat permen kapas khas di pameran, Anda memperkenalkan tongkat (biji kristal) dan tongkat kapas (silikon cair) dan meningkatkan volume.
  4. Pada akhir langkah itu, hasilnya adalah ingot, sepotong besar kristal silikon monokristalin berbentuk silinder. Batang ini dipotong menjadi wafer yang sangat tipis.
  5. Wafer ini melalui serangkaian proses untuk memoles permukaan sehingga tetap tidak tercemar untuk memulai produksi.
  6. Setelah itu, wafer ini akan melalui beberapa proses berulang untuk membuat chip di atasnya. Proses-proses ini dari jenis fisik-kimia, seperti fotolitografi, etsa atau etsa, pertumbuhan epitaxial, oksidasi, implantasi ion, dll.
  7. Ide terakhir adalah membuat komponen elektronik, umumnya transistor, pada substrat wafer, dan kemudian menambahkan lapisan untuk menghubungkan komponen tersebut untuk membentuk gerbang logika di lapisan terendah, kemudian pada lapisan berikutnya gerbang ini terhubung untuk membentuk unit dasar (penambah, register, ...), di lapisan berikut unit fungsional (memori, ALU, FPU, ...), dan akhirnya semua saling berhubungan untuk membuat rangkaian lengkap, misalnya, CPU. Pada chip tingkat lanjut bisa ada hingga 20 lapisan.
  8. Setelah semua proses ini, yang dapat memakan waktu beberapa bulan untuk diselesaikan, ratusan sirkuit yang sama akan diperoleh untuk setiap wafer. Hal berikutnya adalah menguji dan memotongnya, yaitu membaginya menjadi chip silikon individu.
  9. Sekarang setelah mati longgar, kami melanjutkan untuk merangkum (DIP, SOIC, PGA, QFP, ...) di mana chip dilindungi dan bantalan terhubung, yang merupakan trek konduktif di permukaan, dengan pin sirkuit terpadu .

Ternyata, tidak semua sirkuit terintegrasi adalah sama. Di sini saya telah berbicara tentang unit fungsional dan hal-hal yang lebih kompleks seperti CPU, tetapi ada juga sirkuit yang sangat sederhana seperti timer 555 atau IC dengan 4 gerbang logika yang sangat sederhana. Mereka hanya akan memiliki beberapa lusin komponen dan akan dihubungkan dengan satu atau beberapa lapisan interkoneksi logam ...

Jenis IC

Chip RISC-V

Tidak hanya satu jenis, tetapi beberapa jenis sirkuit terpadu. Yang paling menonjol yang dapat Anda temukan adalah:

  • Sirkuit terpadu digital: mereka cukup populer, dan digunakan di banyak perangkat modern, mulai dari komputer, hingga perangkat seluler, Smart TV, dll. Mereka dicirikan dengan bekerja berdasarkan sistem digital, yaitu dengan 0 dan 1, dengan 0 sebagai sinyal tegangan rendah dan 1 sebagai sinyal tinggi. Beginilah cara mereka mengkodekan informasi dan beroperasi. Contohnya dapat berupa PLC, FPGA, memori, CPU, GPU, MCU, dll.
  • Analog: alih-alih didasarkan pada sinyal biner, dalam hal ini mereka adalah sinyal kontinu variabel tegangan. Berkat ini, mereka dapat mencapai tugas-tugas seperti penyaringan, ekspansi sinyal, demodulasi, modulasi, dll. Tentu saja, banyak sistem bekerja dengan sirkuit analog dan digital, memanfaatkan Konverter AD / DA. Mereka dapat dibagi menjadi dua kelompok besar, sirkuit terpadu linier dan frekuensi radio (RF). Contohnya bisa berupa chip untuk penyaringan audio, penguat suara, sistem emisi atau penerimaan untuk gelombang elektromagnetik, sensor, dll.
  • IC sinyal campuran: seperti namanya, mereka adalah campuran keduanya. Beberapa contoh dapat berupa konverter analog-digital atau digital-analog itu sendiri, chip tertentu untuk jam, timer, encoder / decoder, dll.

Perbedaan dengan sirkuit tercetak

Sirkuit cetak PCB

Sirkuit terpadu tidak boleh disamakan dengan sirkuit tercetak. Mereka berdua adalah hal yang berbeda. Sementara yang pertama mengacu pada microchip, seperti yang telah Anda lihat, sirkuit tercetak, atau PCBMereka adalah jenis lain dari sirkuit elektronik yang dicetak pada pelat yang lebih besar.

itu perbedaan paling menonjol adalah:

  • Sirkuit tercetak: mereka terdiri dari pelat yang memiliki pola garis konduktif, seperti trek tembaga untuk menghubungkan berbagai komponen yang dimasukkan (kapasitor, transistor, resistor, microchip, ...), disolder dengan solder timah, selain dielektrik material ( substrat) yang memisahkan lapisan-lapisan interkoneksi penghubung. Mereka juga biasanya memiliki lubang tembus, atau vias, untuk komponen non-surface mount (SMD). Di sisi lain, mereka biasanya memiliki legenda, serangkaian tanda, huruf dan angka untuk mengidentifikasi komponen dan memudahkan perawatan. Untuk melindungi tembaga, yang mudah teroksidasi, mereka biasanya memiliki perawatan permukaan. Dan, tidak seperti sirkuit terpadu, mereka dapat diperbaiki, mengganti komponen yang rusak atau memulihkan interkoneksi.
  • Sirkuit terintegrasiMereka sangat kecil dalam ukuran, solid state, dan memiliki biaya produksi massal yang rendah. Tidak seperti PCB, ini tidak dapat diperbaiki karena komponen dan koneksinya sangat kecil sehingga tidak mungkin.

Tidak ada sirkuit terpadu yang menggantikan sirkuit tercetak atau sebaliknya. Keduanya memiliki kegunaan masing-masing dan dalam banyak kasus mereka bekerja sama dalam aplikasi praktis ...

Sirkuit terintegrasi paling populer

microchip, sirkuit terpadu

Akhirnya, ada banyak sirkuit terintegrasi yang sangat populer karyawan untuk proyek elektronik, seperti: gerbang logika. Mereka murah, dan dapat dengan mudah ditemukan di toko-toko seperti Amazon atau barang elektronik khusus. Sebagai contoh, berikut adalah beberapa yang paling populer:


Jadilah yang pertama mengomentari

tinggalkan Komentar Anda

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Bidang yang harus diisi ditandai dengan *

*

*

  1. Penanggung jawab data: Miguel Ángel Gatón
  2. Tujuan data: Mengontrol SPAM, manajemen komentar.
  3. Legitimasi: Persetujuan Anda
  4. Komunikasi data: Data tidak akan dikomunikasikan kepada pihak ketiga kecuali dengan kewajiban hukum.
  5. Penyimpanan data: Basis data dihosting oleh Occentus Networks (UE)
  6. Hak: Anda dapat membatasi, memulihkan, dan menghapus informasi Anda kapan saja.