Litar bersepadu: apakah itu, perbezaan dengan yang dicetak dan banyak lagi

The litar bersepadu, cip, mikrocip, IC (Litar Bersepadu) atau CI (Litar Bersepadu), atau apa sahaja yang anda mahu panggil, ia adalah sejenis litar elektronik yang telah memungkinkan kemajuan teknologi ke tahap semasa. Tanpa ciptaan ini, pengkomputeran dan telekomunikasi mungkin tidak seperti apa adanya, dan peranti elektronik dan elektrik akan menjadi sangat berbeza.

Walaupun saiznya kecil, dan ia berada di mana-mana, litar bersepadu ini bersembunyi kejutan hebat untuk ditemui. Di sini anda boleh mengetahui lebih lanjut tentang ini Komponen elektronik...

Apakah litar bersepadu?

The litar bersepadu ialah pad semikonduktor terkapsul dan mengandungi litar elektronik yang direkodkan. Bergantung pada keluarga logik kepunyaan mereka, litar ini akan terdiri daripada komponen elektronik kecil yang berbeza. Sebagai contoh, mereka boleh menjadi diod, transistor, perintang, kapasitor, dll.

Terima kasih kepada mereka ia telah dapat dibangunkan elektronik moden dan memulakan era baharu memandangkan integrasi hebat yang mereka benarkan. Malah, beberapa cip tercanggih hari ini boleh menyepadukan sehingga berbilion-bilion transistor dalam dadu yang berukuran hanya beberapa milimeter persegi.

Sejarah kerepek

Pada mulanya, elektronik mula menggunakan kasar injap vakum serupa dengan mentol lampu biasa. Injap ini besar, sangat tidak cekap, ia menjadi agak panas, dan ia mudah pecah, jadi ia perlu menggantikan yang ditiup supaya komputer dan peralatan lain yang mempunyainya terus berfungsi.

En 1947 akan datang ciptaan transistor, sekeping yang akan menggantikan injap lama dan itu juga akan merevolusikan elektronik. Terima kasih kepadanya adalah mungkin untuk mempunyai peranti keadaan pepejal, jauh lebih tahan, cekap, dan lebih cepat daripada injap. Walau bagaimanapun, sesetengah berpendapat mereka boleh mengintegrasikan beberapa elemen ini ke dalam satu cip silikon. Ini adalah bagaimana litar bersepadu pertama dalam sejarah dicipta.

Dari masa ke masa, elektronik keadaan pepejal berkembang dan mengurangkan saiz komponen, serta mengurangkan kos. Pada akhir 50-an, seorang pencipta Texas Instruments bernama Jack Kilby, ia terfikir untuk mencipta cip semikonduktor dan beberapa pendawaian yang menjalin bahagian yang berbeza. Ini menjadi cip pertama dalam sejarah, dan dia akan memenangi Hadiah Nobel untuknya.

Hampir selari, robert noycePada masa itu, seorang pekerja Fairchild Semiconductor (kemudian salah seorang pengasas Intel), dia juga membangunkan peranti yang serupa, tetapi dengan kelebihan yang besar berbanding Kilby's. Noyce telah mencipta idea yang akan memberi laluan kepada litar bersepadu hari ini. Teknologi ini dipanggil planar, dan ia mempunyai kelebihan berbanding teknologi mesa Kilby.

Sejak itu, ia tidak berhenti evolusi dan penambahbaikan komponen ini. Kos telah menjunam, begitu juga dengan penjimatan dan saiz bahan api, manakala prestasi dan prestasi telah meningkat secara mendadak. Tiada sektor lain yang telah berkembang begitu banyak, dan tiada sektor lain yang mempunyai kesan yang begitu besar kepada manusia ...

Bagaimana ia dibuat?

Prosedur dari pembuatan litar bersepadu ia amat kompleks. Walau bagaimanapun, seperti yang dilihat dalam video, ia boleh diringkaskan dalam beberapa langkah yang lebih mudah supaya orang ramai dapat memahami cara mereka dilakukan.

Di sini saya akan cuba merumuskan langkah-langkah reka bentuk sebaik mungkin, tanpa pergi terlalu mendalam, kerana ia akan memberikan beribu-ribu artikel:

1. Menjadi sebahagian daripada keperluan, aplikasi yang anda perlukan untuk mencipta litar elektronik.
2. Pasukan reka bentuk bertanggungjawab menggariskan ciri dan spesifikasi yang sepatutnya ada pada cip tersebut.
3. Kemudian, reka bentuk akan mula menggunakan get logik dan elemen ingatan lain, dsb., sehingga reka bentuk logik dicapai yang membangunkan fungsi yang mana cip ini direka bentuk.
4. Selepas ini, ia akan melalui satu siri langkah antara ujian dan simulasi dijalankan untuk menentukan ia berfungsi dengan betul pada tahap logik, malah cip ujian dihasilkan untuk melihat sama ada ia berfungsi secara fizikal.
5. Apabila peringkat reka bentuk telah selesai, satu siri topeng untuk pembuatan dicipta daripada susun atur litar yang direka bentuk. Satu corak diukir pada mereka supaya ia boleh diukir pada silikon.
6. Corak ini digunakan oleh faundri atau kilang, untuk mencipta litar bersepadu dalam wafer semikonduktor. Wafer ini biasanya mengandungi sehingga 200 atau 300 cip dalam beberapa kes.

Ini setakat peringkat reka bentuk, dari bahagian pembuatan, kami ada:

1. Mineral silikon diperoleh daripada pasir atau kuarza.
2. Sebaik sahaja ia ditapis menjadi ultra-tulen, atau EGS (Electronic-Grade Silicon), dengan tahap ketulenan yang lebih tinggi daripada silikon yang digunakan dalam industri lain.
3. EGS ini tiba dalam bentuk kepingan di faundri, di mana ia dicairkan dalam mangkuk pijar dan melalui kristal benih ia dibuat untuk tumbuh menggunakan kaedah Czochralski. Supaya ia mudah difahami, ia adalah sama dengan cara gula-gula kapas biasa dibuat di pameran, anda memperkenalkan batang (hablur benih) dan kapas (silikon cair) dan meningkatkan jumlahnya.
4. Pada penghujung langkah itu, terhasillah jongkong, sekeping besar kristal silikon monohabluran dalam bentuk silinder. Bar ini dipotong menjadi wafer yang sangat nipis.
5. Wafer ini melalui satu siri proses untuk menggilap permukaan supaya ia kekal tidak tercemar untuk permulaan pengeluaran.
6. Selepas itu, wafer ini akan melalui beberapa proses berulang untuk mencipta cip padanya. Proses ini adalah daripada jenis fiziko-kimia, seperti fotolitografi, etsa atau etsa, pertumbuhan epitaxial, pengoksidaan, implantasi ion, dsb.
7. Idea terakhir adalah untuk mencipta komponen elektronik, secara amnya transistor, pada substrat wafer, dan kemudian menambah lapisan untuk menyambungkan komponen tersebut untuk membentuk get logik di lapisan paling bawah, kemudian dalam lapisan berikut get ini disambungkan untuk membentuk unit asas (penambah, registers, ...), dalam lapisan berikut unit berfungsi (memori, ALU, FPU, ...), dan akhirnya semuanya saling bersambung untuk mencipta litar lengkap, sebagai contoh, CPU. Pada cip lanjutan boleh terdapat sehingga 20 lapisan.
8. Selepas semua proses ini, yang boleh mengambil masa beberapa bulan untuk disiapkan, beratus-ratus litar yang sama akan diperoleh untuk setiap wafer. Perkara seterusnya ialah menguji dan memotongnya, iaitu membahagikannya kepada cip silikon individu.
9. Sekarang bahawa ia adalah longgar, kami meneruskan untuk merangkum (DIP, SOIC, PGA, QFP, ...) di mana cip dilindungi dan pad disambungkan, yang merupakan trek konduktif pada permukaan, dengan pin litar bersepadu .

Terbukti, tidak semua litar bersepadu adalah sama. Di sini saya telah bercakap tentang unit berfungsi dan perkara yang lebih kompleks seperti CPU, tetapi terdapat juga litar yang sangat mudah seperti pemasa 555 atau IC dengan 4 get logik yang sangat mudah. Mereka hanya akan mempunyai beberapa dozen komponen dan akan dihubungkan dengan satu atau beberapa lapisan sambungan logam ...

Jenis-jenis IC

Terdapat bukan sahaja satu jenis, tetapi beberapa jenis litar bersepadu. Yang paling menonjol yang boleh anda temui ialah:

• Litar bersepadu digital: ia agak popular, dan digunakan dalam banyak peranti moden, daripada komputer, kepada peranti mudah alih, TV Pintar, dsb. Mereka dicirikan dengan bekerja berdasarkan sistem digital, iaitu, dengan 0 dan 1, dengan 0 sebagai isyarat voltan rendah dan 1 sebagai isyarat tinggi. Beginilah cara mereka mengekod maklumat dan beroperasi. Contohnya boleh menjadi PLC, FPGA, kenangan, CPU, GPU, MCU, dll.
• Analog: bukannya berdasarkan isyarat binari, dalam kes ini ia adalah isyarat berterusan pembolehubah dalam voltan. Terima kasih kepada ini, mereka boleh mencapai tugas seperti penapisan, pengembangan isyarat, penyahmodulasi, modulasi, dll. Sudah tentu, banyak sistem berfungsi dengan kedua-dua litar analog dan digital, menggunakan Penukar AD / DA. Mereka boleh dibahagikan kepada dua kumpulan besar, litar bersepadu linear dan frekuensi radio (RF). Contohnya boleh menjadi cip untuk penapisan audio, penguat bunyi, sistem pelepasan atau penerimaan untuk gelombang elektromagnet, penderia, dsb.
• IC isyarat bercampur: seperti namanya, ia adalah campuran kedua-duanya. Beberapa contoh boleh jadi penukar analog-digital atau digital-analog itu sendiri, cip tertentu untuk jam, pemasa, pengekod / penyahkod, dsb.

Perbezaan dengan litar bercetak

Litar bersepadu tidak boleh dikelirukan dengan litar bercetak. Mereka berdua adalah perkara yang berbeza. Walaupun yang pertama merujuk kepada mikrocip, seperti yang anda lihat, litar bercetak, atau PCBIa adalah satu lagi jenis litar elektronik yang dicetak pada plat yang lebih besar.

yang perbezaan paling ketara ialah:

• Litar bercetak: ia terdiri daripada plat yang mempunyai corak garis konduktif, seperti trek tembaga untuk menghubungkan komponen yang dimasukkan yang berbeza (kapasitor, transistor, perintang, mikrocip, ...), dipateri dengan pematerian timah, sebagai tambahan kepada dielektrik bahan (substrat) yang memisahkan lapisan sambung menyambung. Mereka juga biasanya mempunyai lubang melalui, atau vias, untuk komponen pemasangan bukan permukaan (SMD). Sebaliknya, mereka biasanya mempunyai legenda, satu siri tanda, huruf dan nombor untuk mengenal pasti komponen dan memudahkan penyelenggaraan. Untuk melindungi kuprum, yang mudah teroksida, ia biasanya mempunyai rawatan permukaan. Dan, tidak seperti litar bersepadu, ia boleh dibaiki, menggantikan komponen yang rosak atau memulihkan sambungan.
• litar bersepaduSaiznya sangat kecil, keadaan pepejal, dan mempunyai kos pengeluaran besar-besaran yang rendah. Tidak seperti PCB, ini tidak boleh dibaiki kerana komponen dan sambungannya sangat kecil sehingga mustahil.

Litar bersepadu bukan pengganti untuk litar bercetak atau sebaliknya. Kedua-duanya mempunyai kegunaan mereka dan dalam kebanyakan kes mereka pergi bersama dalam aplikasi praktikal ...

Litar bersepadu yang paling popular

Akhirnya, terdapat banyak litar bersepadu yang sangat popular pekerja untuk projek elektronik, seperti projek gerbang logik. Ia murah, dan boleh didapati dengan mudah di kedai seperti Amazon atau elektronik khusus. Sebagai contoh, berikut adalah beberapa yang paling popular:

• 75 kit IC popular daripada Interstellar Electronics
• Tiada produk dijumpai..
• 10 IC pemasa NE555 yang popular.
• Tiada produk dijumpai..