Mga pinagsamang circuit: ano ang mga ito, mga pagkakaiba sa mga naka-print at higit pa

pinagsamang circuits

Los integrated circuit, chips, microchips, IC (Integrated Circuit) o ​​CI (Integrated Circuit), o kahit anong gusto mong tawag sa kanila, ang mga ito ay isang uri ng mga electronic circuit na naging posible sa pagsulong ng teknolohiya sa kasalukuyang mga antas. Kung wala ang imbensyon na ito, ang pag-compute at telekomunikasyon ay malamang na hindi kung ano ang mga ito, at ang mga elektronikong at de-koryenteng aparato ay magiging ibang-iba.

Sa kabila ng kanilang maliit na sukat, at na sila ay nasa lahat ng dako, ang mga integrated circuit na ito ay nagtatago magagandang sorpresa na matutuklasan. Dito maaari kang matuto nang higit pa tungkol sa mga ito Mga elektronikong sangkap...

Ano ang mga integrated circuit?

pinagsamang circuits

Los Ang mga integrated circuit ay mga pad ng isang semiconductor naka-encapsulated at naglalaman ng isang naitala na electronic circuit. Depende sa logic family kung saan sila nabibilang, ang mga circuit na ito ay bubuuin ng iba't ibang miniaturized na electronic component. Halimbawa, maaari silang maging diodes, transistors, resistors, capacitors, atbp.

Salamat sa kanila ito ay naging posible upang bumuo modernong electronics at magsimula ng isang bagong panahon dahil sa mahusay na integrasyon na pinapayagan nila. Sa katunayan, ang ilan sa mga pinaka-advanced na chips ngayon ay maaaring magsama ng hanggang bilyun-bilyong transistor sa isang die na ilang millimeters square lang.

Kasaysayan ng mga chips

Sa una, ang electronics ay nagsimulang gumamit ng magaspang mga balbula ng vacuum katulad ng mga nakasanayang bombilya. Ang mga balbula na ito ay malalaki, napakahina, medyo uminit ang mga ito, at madaling masira, kaya kailangang palitan ang mga nasira upang ang mga computer at iba pang kagamitan na may mga ito ay patuloy na gumagana.

En 1947 ay darating ang pag-imbento ng transistor, isang piraso na papalit sa mga lumang balbula at babaguhin din ang electronics. Salamat sa kanya, posibleng magkaroon ng solid-state device, mas lumalaban, mahusay, at mas mabilis kaysa sa mga balbula. Gayunpaman, naisip ng ilan na maaari nilang isama ang ilan sa mga elementong ito sa isang solong silicon chip. Ito ay kung paano nilikha ang unang integrated circuit sa kasaysayan.

Sa paglipas ng panahon, ang solid state electronics ay nagbago at binawasan ang laki ng mga bahagi, pati na rin ang pagpapababa ng mga gastos. Noong huling bahagi ng 50s, isang imbentor ng Texas Instruments na pinangalanan Jack Kilby, naisip niya na lumikha ng isang semiconductor chip at ilang mga kable na nag-interweaved sa iba't ibang bahagi. Ito ang naging unang chip sa kasaysayan, at magpapatuloy siya upang manalo ng Nobel Prize para dito.

Halos magkaparehas, robert noyceNoong panahong iyon, isang empleyado ng Fairchild Semiconductor (na kalaunan ay isa sa mga tagapagtatag ng Intel), nakabuo din siya ng katulad na device, ngunit may mahusay na mga pakinabang kaysa sa Kilby's. Si Noyce ang lumikha ng ideya na magbibigay daan sa mga integrated circuit ngayon. Ang teknolohiyang ito ay tinatawag na planar, at mayroon itong mga pakinabang kaysa sa teknolohiyang mesa ni Kilby.

Simula noon, hindi na ito tumitigil ang ebolusyon at pagpapabuti ng mga bahaging ito. Bumaba ang mga gastos, gayundin ang ekonomiya at laki ng gasolina, habang ang pagganap at pagganap ay kapansin-pansing bumuti. Walang ibang sektor ang nag-evolve nang husto, at walang ibang sektor ang nagkaroon ng napakalaking epekto sa sangkatauhan...

Paano sila ginawa?

Ang pamamaraan ng paggawa ng mga integrated circuit ito ay lubhang kumplikado. Gayunpaman, tulad ng nakikita sa video, maaari itong ibuod sa ilang mas simpleng hakbang upang maunawaan ng mga tao kung paano sila ginagawa.

Dito ko susubukan ibuod ang mga hakbang sa disenyo ang pinakamahusay na posible, nang hindi masyadong malalim, dahil ito ay magbibigay para sa libu-libong mga artikulo:

  1. Maging bahagi ng isang pangangailangan, isang application kung saan kailangan mong lumikha ng isang electronic circuit.
  2. Ang isang pangkat ng disenyo ang namamahala sa pagbalangkas ng mga katangian at detalye na dapat magkaroon ng chip.
  3. Pagkatapos, magsisimula ang disenyo sa paggamit ng mga logic gate at iba pang elemento ng memorya, atbp., hanggang sa makamit ang isang logic na disenyo na bubuo ng function kung saan ang chip na ito ay dinisenyo.
  4. Pagkatapos nito, dadaan ito sa isang serye ng mga hakbang sa pagitan ng kung saan ang mga pagsubok at simulation ay isinasagawa upang matukoy na ito ay gumagana nang tama sa isang antas ng lohika, at kahit na ang mga pagsubok na chip ay ginawa upang makita kung ginagawa nila ito nang pisikal.
  5. Kapag nakumpleto na ang yugto ng disenyo, isang serye ng mga maskara para sa pagmamanupaktura ay nilikha mula sa layout ng dinisenyo na circuit. Ang isang pattern ay nakaukit sa kanila upang ito ay maiukit sa silikon.
  6. Ang pattern na ito ay ginagamit ng pandayan o pabrika, upang lumikha ng mga integrated circuit sa isang semiconductor wafer. Ang mga wafer na ito ay karaniwang naglalaman ng hanggang 200 o 300 chips sa ilang mga kaso.

Ito ay hanggang sa yugto ng disenyo, mula sa panig ng pagmamanupaktura, meron kami:

  1. Ang silikon na mineral ay nakuha mula sa buhangin o kuwarts.
  2. Sa sandaling ito ay pino upang maging ultra-pure, o EGS (Electronic-Grade Silicon), na may antas ng kadalisayan na mas mataas kaysa sa silicon na ginagamit sa ibang mga industriya.
  3. Dumating ang EGS na ito sa anyo ng mga piraso sa pandayan, kung saan ito ay natutunaw sa isang tunawan ng tubig at sa pamamagitan ng isang seed crystal ay pinalaki ito gamit ang pamamaraang Czochralski. Upang ito ay madaling maunawaan, ito ay katulad ng kung paano ang tipikal na cotton candy ay ginawa sa mga perya, ipinakilala mo ang stick (seed crystal) at ang cotton (melten silicon) sticks at tumataas ang volume.
  4. Sa dulo ng hakbang na iyon, ang resulta ay isang ingot, isang malaking piraso ng monocrystalline silicon na kristal sa hugis ng isang silindro. Ang bar na ito ay pinutol sa napakanipis na mga manipis.
  5. Ang mga wafer na ito ay dumaan sa isang serye ng mga proseso upang pakinisin ang ibabaw upang manatiling walang polusyon ang mga ito para sa pagsisimula ng produksyon.
  6. Pagkatapos, ang mga wafer na ito ay dadaan sa ilang paulit-ulit na proseso upang likhain ang mga chips sa kanila. Ang mga prosesong ito ay may uri ng pisikal-kemikal, tulad ng photolithography, etching o etching, epitaxial growth, oxidation, ion implantation, atbp.
  7. Ang pangwakas na ideya ay lumikha ng mga elektronikong sangkap, sa pangkalahatan ay mga transistor, sa wafer substrate, at pagkatapos ay magdagdag ng mga layer upang magkabit ang nasabing mga bahagi upang bumuo ng mga logic gate sa pinakamababang layer, pagkatapos ay sa mga sumusunod na layer ang mga gate na ito ay konektado upang bumuo ng mga elementary unit (mga adder, registers, ...), sa mga sumusunod na layer functional units (memorya, ALU, FPU, ...), at sa wakas lahat ay magkakaugnay upang lumikha ng kumpletong circuit, halimbawa, isang CPU. Sa isang advanced na chip ay maaaring magkaroon ng hanggang 20 layer.
  8. Pagkatapos ng lahat ng mga prosesong ito, na maaaring tumagal ng ilang buwan upang makumpleto, daan-daang pantay na mga circuit ang makukuha para sa bawat wafer. Ang susunod na bagay ay upang subukan at i-cut ang mga ito, iyon ay, hatiin ang mga ito sa mga indibidwal na silicon chips.
  9. Ngayon na ang mga ito ay maluwag na dies, nagpapatuloy kami sa encapsulate (DIP, SOIC, PGA, QFP, ...) kung saan ang chip ay protektado at ang mga pad ay konektado, na mga conductive track sa ibabaw, na may mga pin ng integrated circuit .

Malinaw na, hindi lahat ng integrated circuit ay pareho. Dito ko napag-usapan ang tungkol sa mga functional unit at mas kumplikadong mga bagay tulad ng isang CPU, ngunit mayroon ding mga napakasimpleng circuit tulad ng 555 timer o isang IC na may 4 na logic gate na napakasimple. Ang mga ito ay magkakaroon lamang ng ilang dosenang mga bahagi at iuugnay sa isa o ilang mga patong ng mga metal na pagkakaugnay ...

Mga uri ng IC

RISC-V chip

Mayroong hindi lamang isang uri, ngunit marami mga uri ng integrated circuit. Ang mga pinakatanyag na mahahanap mo ay:

  • Mga digital integrated circuit: medyo sikat ang mga ito, at ginagamit sa maraming modernong device, mula sa mga computer, hanggang sa mga mobile device, Smart TV, atbp. Ang mga ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagtatrabaho batay sa digital system, iyon ay, na may 0 at 1, na ang 0 ay isang mababang boltahe na signal at 1 ay isang mataas na signal. Ito ay kung paano sila nag-encode ng impormasyon at nagpapatakbo. Ang mga halimbawa ay maaaring PLC, FPGA, memory, CPU, GPU, MCU, atbp.
  • Analog: sa halip na maging batay sa binary signal, sa kasong ito sila ay tuluy-tuloy na signal mga variable sa boltahe. Dahil dito, makakamit nila ang mga gawain tulad ng pag-filter, pagpapalawak ng signal, demodulation, modulasyon, atbp. Siyempre, maraming mga sistema ang gumagana sa parehong analog at digital na mga circuit, na gumagamit ng AD / DA converter. Maaari silang hatiin sa dalawang malalaking grupo, linear integrated circuits at radio frequency (RF). Ang mga halimbawa ay maaaring isang chip para sa audio filtering, sound amplifier, emission o reception system para sa mga electromagnetic wave, sensor, atbp.
  • Mga mixed signal IC: gaya ng ipinahihiwatig ng pangalan, sila ay pinaghalong pareho. Ang ilang mga halimbawa ay maaaring ang mga analog-digital o digital-analog converter mismo, ilang mga chip para sa mga orasan, timer, encoder / decoder, atbp.

Mga pagkakaiba sa mga naka-print na circuit

Mga naka-print na circuit ng PCB

Ang mga pinagsamang circuit ay hindi dapat malito sa mga naka-print na circuit. Magkaiba silang dalawa. Habang ang una ay tumutukoy sa mga microchip, tulad ng nakita mo, naka-print na mga circuit, o mga PCBAng mga ito ay isa pang uri ng mga electronic circuit na naka-print sa mas malalaking plato.

ang pagkakaiba pinaka-kapansin-pansin ay:

  • Mga naka-print na circuit: ang mga ito ay binubuo ng isang plato na may pattern ng mga conductive na linya, tulad ng mga tansong track upang maiugnay ang iba't ibang mga nakapasok na bahagi (capacitors, transistors, resistors, microchips, ...), na ibinebenta sa pamamagitan ng paghihinang ng lata, bilang karagdagan sa isang dielectric materyal ( substrate) na naghihiwalay sa mga layer ng pagkonekta ng mga interconnection. Karaniwang mayroon din silang through hole, o vias, para sa mga non-surface mount (SMD) na bahagi. Sa kabilang banda, kadalasan ay mayroon silang isang alamat, isang serye ng mga marka, mga titik at mga numero upang makilala ang mga bahagi at mapadali ang pagpapanatili. Upang maprotektahan ang tanso, na madaling mag-oxidize, kadalasan ay mayroon silang pang-ibabaw na paggamot. At, hindi tulad ng mga integrated circuit, maaari silang ayusin, palitan ang mga nasirang bahagi o ibalik ang mga interconnect.
  • Pinagsamang mga circuitNapakaliit ng mga ito sa laki, solid state, at may mababang halaga ng mass production. Hindi tulad ng isang PCB, ang mga ito ay hindi maaaring ayusin dahil ang kanilang mga bahagi at koneksyon ay napakaliit na imposible.

Ang alinman sa mga integrated circuit ay hindi kapalit para sa mga naka-print na circuit o vice versa. Parehong may kanilang mga gamit at sa karamihan ng mga kaso sila ay magkasama sa mga praktikal na aplikasyon ...

Pinaka sikat na integrated circuit

microchips, integrated circuits

Sa wakas, mayroong maraming napakasikat na integrated circuit mga empleyado para sa mga proyekto ng electronics, tulad ng sa mga gate ng lohika. Ang mga ito ay mura, at madaling mahanap sa mga tindahan tulad ng Amazon o mga dalubhasang electronics. Halimbawa, narito ang ilan sa mga pinakasikat:


Maging una sa komento

Iwanan ang iyong puna

Ang iyong email address ay hindi nai-publish. Mga kinakailangang patlang ay minarkahan ng *

*

*

  1. Responsable para sa data: Miguel Ángel Gatón
  2. Layunin ng data: Kontrolin ang SPAM, pamamahala ng komento.
  3. Legitimation: Ang iyong pahintulot
  4. Komunikasyon ng data: Ang data ay hindi maiparating sa mga third party maliban sa ligal na obligasyon.
  5. Imbakan ng data: Ang database na naka-host ng Occentus Networks (EU)
  6. Mga Karapatan: Sa anumang oras maaari mong limitahan, mabawi at tanggalin ang iyong impormasyon.