Integréiert Circuiten: wat sinn se, Differenzen mat gedréckten a méi

integréiert Kreises

der integréiert Circuit, Chips, Mikrochips, IC (Integrated Circuit) oder CI (Integrated Circuit), oder wat och ëmmer Dir wëllt se nennen, si sinn eng Zort vun elektronesche Circuiten, déi de Fortschrëtt vun der Technologie op aktuellen Niveauen méiglech gemaach hunn. Ouni dës Erfindung, Informatik an Telekommunikatioun wier wahrscheinlech net wat se sinn, an elektronesch an elektresch Apparater wier ganz anescht.

Trotz hirer klenger Gréisst, an datt se iwwerall sinn, verstoppen dës integréiert Kreesleef grouss Iwwerraschungen ze entdecken. Hei kënnt Dir vill méi iwwer dës gewuer ginn Elektronesch Komponenten...

Wat sinn integréiert Kreesleef?

integréiert Kreises

der integréiert Kreesleef sinn Pads vun engem semiconductor encapsuléiert an enthält eng opgeholl elektronesch Circuit. Ofhängeg vun der Logikfamill zu där se gehéieren, wäerten dës Circuiten aus verschiddene miniaturiséierte elektronesche Komponenten besteet. Zum Beispill kënne se Dioden, Transistoren, Resistore, Kondensatoren, asw.

Dank hinnen war et méiglech ze entwéckelen modern elektronesch an eng nei Ära ufänken mat der grousser Integratioun déi se erlaben. Tatsächlech kënnen e puer vun de modernsten Chips vun haut bis zu Milliarden Transistoren an engem Stierf integréieren deen nëmmen e puer Millimeter Quadrat ass.

Geschicht vun Chips

Am Ufank huet d'Elektronik ugefaang rau ze benotzen Vakuumventile ähnlech wéi konventionell Glühbirnen. Dës Ventile waren grouss, ganz ineffizient, si si ganz waarm, a si hu liicht gebrach, also war et néideg fir déi geblosen ze ersetzen, sou datt d'Computeren an aner Ausrüstung, déi se hunn, weider schaffen.

En 1947 géif d'Erfindung vum Transistor kommen, e Stéck dat déi al Ventile géif ersetzen an dat och d'Elektronik revolutionéiere géif. Dank him war et méiglech e Feststoff-Apparat ze hunn, vill méi resistent, effizient a méi séier wéi Ventile. Wéi och ëmmer, e puer hu geduecht datt se e puer vun dësen Elementer an engem eenzege Silizium Chip integréiere kënnen. Dëst ass wéi déi éischt integréiert Circuiten an der Geschicht erstallt goufen.

Mat der Zäit huet d'Solidstat Elektronik evoluéiert an d'Gréisst vun de Komponenten reduzéiert, souwéi d'Käschte reduzéiert. Am spéiden 50er huet en Texas Instruments Erfinder genannt Jack Kilby, Et ass him opgetrueden, e Hallefleit-Chip an e puer Kabelen ze kreéieren, déi déi verschidden Deeler interweaved hunn. Dëst gouf den éischten Chip an der Geschicht, an hie géif weider den Nobelpräis dofir gewannen.

Bal parallel, Robert NoyceDeemools, en Employé vu Fairchild Semiconductor (spéider ee vun de Grënner vun Intel), huet hien och en ähnlechen Apparat entwéckelt, awer mat grousse Virdeeler iwwer Kilby's. Noyce hat d'Iddi erstallt, déi den haitegen integréierte Circuiten Plaz géif ginn. Dës Technologie gouf planar genannt, an et hat Virdeeler iwwer Kilby's Mesa Technologie.

Zënterhier ass et net opgehalen d'Evolutioun a Verbesserung vun dëse Komponenten. D'Käschte sinn erofgaang, sou wéi d'Brennstoffwirtschaft an d'Gréisst, während d'Performance an d'Leeschtung dramatesch verbessert goufen. Keen anere Secteur huet sou vill evoluéiert, a keen anere Secteur huet esou e groussen Impakt op d'Mënschheet ...

Wéi ginn se gemaach?

D'Prozedur vun Fabrikatioun vun integréiert Kreesleef et ass extrem komplex. Wéi och ëmmer, wéi am Video gesi gëtt, kann et an e puer méi einfache Schrëtt zesummegefaasst ginn, sou datt d'Leit kënne verstoen wéi se gemaach ginn.

Hei wäert ech probéieren resüméiert d'Design Schrëtt déi bescht méiglech, ouni ze déif ze goen, well et géif fir Dausende vun Artikelen ginn:

  1. Sidd Deel vun engem Bedierfnes, eng Applikatioun fir déi Dir braucht en elektronesche Circuit ze kreéieren.
  2. En Designteam ass zoustänneg fir d'Charakteristiken an d'Spezifikatioune ze skizzéieren déi den Chip soll hunn.
  3. Dann fänkt den Design un mat Logikpaarten an aner Erënnerungselementer, asw., Bis e Logik Design erreecht gëtt deen d'Funktioun entwéckelt fir déi dësen Chip entworf ass.
  4. Duerno wäert et duerch eng Serie vu Schrëtt goen, tëscht deenen Tester a Simulatioune duerchgefouert ginn fir ze bestëmmen datt et richteg op engem logesche Niveau funktionnéiert, a souguer Testchips ginn hiergestallt fir ze kucken ob se et kierperlech maachen.
  5. Wann d'Designstufe fäerdeg ass, gëtt eng Serie vu Masken fir d'Fabrikatioun aus dem Layout vum entworfene Circuit erstallt. E Muster ass op hinnen gravéiert sou datt et op de Silizium gravéiert ka ginn.
  6. Dëst Muster gëtt vun der Schmelz oder der Fabréck benotzt, fir déi integréiert Kreesleef an engem Hallefleitwafer ze kreéieren. Dës wafers enthalen normalerweis bis zu 200 oder 300 Chips an e puer Fäll.

Dëst ass sou wäit wéi d'Designstadium, vun der Fabrikatioun Säit, mir hunn:

  1. De Siliziummineral gëtt aus Sand oder Quarz kritt.
  2. Eemol ass et raffinéiert fir ultra-pure ze sinn, oder EGS (Electronic-Grade Silicon), mat engem Rengheetsniveau méi héich wéi de Silizium, deen an aneren Industrien benotzt gëtt.
  3. Dësen EGS kënnt a Form vu Stécker an d'Schmelz, wou en an enger Krëpp geschmolt gëtt an duerch e Somkristall gëtt et mat der Czochralski-Methode wuessen. Also datt et einfach ze verstoen ass, ass et ähnlech wéi déi typesch Kotteng Séissegkeeten op Foires gemaach ginn, Dir stellt de Stick (Saumkristall) an d'Kotteng (geschmollte Silizium) hänken an erhéicht de Volume.
  4. Um Enn vun deem Schrëtt ass d'Resultat en Ingot, e grousst Stéck monokristallin Siliziumkristall a Form vun engem Zylinder. Dës Bar ass a ganz dënn Wafer geschnidden.
  5. Dës Wafere ginn duerch eng Rei vu Prozesser fir d'Uewerfläch ze poléieren, sou datt se fir de Start vun der Produktioun onbeschiedegt bleiwen.
  6. Duerno ginn dës Waferen duerch verschidde repetitive Prozesser fir d'Chips op hinnen ze kreéieren. Dës Prozesser si vun enger physesch-chemescher Aart, sou wéi Photolithographie, Ätzen oder Ätzen, Epitaxialwachstum, Oxidatioun, Ionimplantatioun, asw.
  7. Déi lescht Iddi ass elektronesch Komponenten, allgemeng Transistoren, um Wafer-Substrat ze kreéieren, an dann Schichten bäizefügen fir dës Komponenten ze verbannen fir Logik Paarte an der ënneschter Schicht ze bilden, dann an de folgende Schichten sinn dës Paarte verbonne fir elementar Eenheeten ze bilden (Adders, Registere, ...), an de folgende Schichten funktionell Unitéiten (Erënnerung, ALU, FPU, ...), a schliisslech sinn all matenee verbonne fir de komplette Circuit ze kreéieren, zum Beispill eng CPU. Op engem fortgeschrattene Chip kann et bis zu 20 Schichten sinn.
  8. No all dëse Prozesser, déi e puer Méint daueren kënnen, ginn Honnerte vu gläiche Circuiten fir all Wafer kritt. Déi nächst Saach ass se ze testen an ze schneiden, dat heescht, se an eenzel Siliziumchips opzedeelen.
  9. Elo datt se lëschte Stierwen sinn, gi mir weider fir ze kapselen (DIP, SOIC, PGA, QFP, ...) wou de Chip geschützt ass an d'Pads verbonne sinn, déi konduktiv Bunnen op der Uewerfläch sinn, mat de Pins vum integréierte Circuit .

Evidenterweis net all integréiert Kreesleef sinn déi selwecht. Hei hunn ech iwwer funktionell Unitéiten a méi komplexe Saachen wéi eng CPU geschwat, awer et ginn och ganz einfache Circuiten wéi e 555 Timer oder en IC mat 4 Logik Paarte déi extrem einfach sinn. Si wäerten nëmmen e puer Dutzend Komponenten hunn a wäerte mat enger oder e puer Schichten vu metallesche Verbindunge verbonne sinn ...

Zorte vun ICs

RISC-V Chip

Et gëtt net nëmmen eng Zort, awer e puer Zorte vun integréiert Kreesleef. Déi prominentst déi Dir fannt, sinn:

  • Digital integréiert Kreesleef: si sinn zimlech populär, a benotzt a ville modernen Apparater, vu Computeren, op mobilen Apparater, Smart TVs, etc. Si si charakteriséiert duerch d'Aarbecht baséiert op dem digitale System, dat ass, mat 0 an 1, mat 0 als niddereg Spannungssignal an 1 ass en héije Signal. Dëst ass wéi se Informatioun codéieren a funktionnéieren. Beispiller kënnen PLCs, FPGAs, Erënnerungen, CPU, GPU, MCU, etc.
  • Analog: Amplaz op binäre Signaler ze baséieren, sinn an dësem Fall kontinuéierlech Signaler Verännerlechen an Volt. Dank dësem kënne si Aufgaben erreechen wéi Filteren, Signalexpansioun, Demodulatioun, Modulatioun, asw. Natierlech funktionnéiere vill Systemer mat béiden analogen an digitalen Circuiten, a benotzen se AD / DA Konverter. Si kënnen an zwou grouss Gruppen opgedeelt ginn, linear integréiert Kreesleef a Radiofrequenz (RF). Beispiller kéinten e Chip fir Audiofilter, Tounverstärker, Emissiouns- oder Empfangssystemer fir elektromagnetesch Wellen, Sensoren, asw.
  • Gemëscht Signal ICs: wéi den Numm et scho seet, si sinn eng Mëschung aus deenen zwee. E puer Beispiller kéinten déi analog-digital oder digital-analog Konverter selwer sinn, gewësse Chips fir Aueren, Timer, Encoderen / Decoderen, etc.

Differenzen mat gedréckte Circuiten

PCB gedréckte Kreesleef

Integréiert Circuiten sollen net mat gedréckte Circuiten verwiesselt ginn. Si sinn allebéid verschidde Saachen. Wärend déi fréier op Mikrochips bezéien, wéi Dir gesinn hutt, gedréckte Circuiten, oder PCBSi sinn eng aner Zort vun elektronesche Circuiten déi op gréissere Placke gedréckt ginn.

der Differenzen bemierkenswäert sinn:

  • Gedréckt Kreesleef: Si besteet aus enger Plack, déi e Muster vu konduktiven Linnen huet, wéi zum Beispill Kupferbunnen fir déi verschidde agebaute Komponenten (Kondensatoren, Transistoren, Widderstanden, Mikrochips, ...) ze verbannen, duerch Zinnsolderung, nieft engem Dielektrik Material (Substrat) dat d'Schichte vu Verbindungsverbindunge trennt. Si hunn och typesch duerch Lächer, oder vias, fir Net-Surface Mount (SMD) Komponente. Op der anerer Säit hu se normalerweis eng Legend, eng Serie vu Marken, Buschtawen an Zuelen fir d'Komponenten z'identifizéieren an den Ënnerhalt ze erliichteren. Fir de Kupfer ze schützen, deen liicht oxidéiert, hunn se normalerweis eng Uewerflächbehandlung. An, am Géigesaz zu den integréierte Circuits, kënne se reparéiert ginn, beschiedegt Komponenten ersetzen oder Interconnects restauréieren.
  • Integréiert KreesleefSi si ganz kleng a Gréisst, zolidd Staat, an hunn niddreg Käschte vun Mass Produktioun. Am Géigesaz zu engem PCB kënnen dës net reparéiert ginn well hir Komponenten a Verbindunge sou extrem kleng sinn datt et onméiglech ass.

Weder integréiert Circuiten sinn Ersatz fir gedréckte Circuiten a vice versa. Béid hunn hir Notzung an an de meeschte Fäll gi se zesummen a praktesch Uwendungen ...

Déi meescht populär integréiert Kreesleef

 

microchips, integréiert Kreesleef

Endlech sinn et eng Villfalt vun ganz populär integréiert Kreesleef Mataarbechter fir elektronesch Projeten, wéi déi vun Logik Paarte. Si si bëlleg, a kënnen einfach a Geschäfter wéi Amazon oder spezialiséiert Elektronik fonnt ginn. Zum Beispill, hei sinn e puer vun de populäersten:


Den Inhalt vum Artikel hält sech un eis Prinzipie vun redaktionnell Ethik. Fir e Feeler ze mellen klickt hei.

Gitt d'éischt fir ze kommentéieren

Gitt Äre Kommentar

Är Email Adress gëtt net publizéiert ginn.

*

*

  1. Responsabel fir d'Daten: Miguel Ángel Gatón
  2. Zweck vun den Donnéeën: Kontroll SPAM, Kommentarmanagement.
  3. Legitimatioun: Är Zoustëmmung
  4. Kommunikatioun vun den Donnéeën: D'Donnéeë ginn net un Drëttubidder matgedeelt ausser duerch legal Verpflichtung.
  5. Datenspeicher: Datebank gehost vun Occentus Networks (EU)
  6. Rechter: Zu all Moment kënnt Dir Är Informatioun limitéieren, recuperéieren an läschen.

Engleschen TestTest katalaneschspuenesch Quiz