Entegre devreler: nedir, basılı devrelerle farklılıklar ve daha fazlası

entegre devreler

Jardines de Viveros entegre devreler, çipler, mikroçipler, IC (Entegre Devre) veya CI (Entegre Devre), ya da nasıl adlandırmak isterseniz, teknolojinin mevcut seviyelere ilerlemesini mümkün kılan bir tür elektronik devrelerdir. Bu buluş olmasaydı, bilgi işlem ve telekomünikasyon muhtemelen oldukları gibi olmayacaktı ve elektronik ve elektrikli cihazlar çok farklı olacaktı.

Küçük boyutlarına ve her yerde olmalarına rağmen bu entegre devreler keşfetmek için büyük sürprizler. Burada bunlar hakkında çok daha fazla bilgi edinebilirsiniz Elektronik parçalar...

Entegre devreler nelerdir?

entegre devreler

Jardines de Viveros entegre devreler bir yarı iletkenin pedleridir kapsüllü ve kayıtlı bir elektronik devre içerir. Ait oldukları mantık ailesine bağlı olarak, bu devreler farklı minyatür elektronik bileşenlerden oluşacaktır. Örneğin diyotlar, transistörler, dirençler, kapasitörler vb.

Onlar sayesinde gelişmek mümkün oldu. modern elektronik ve izin verdikleri büyük entegrasyon göz önüne alındığında yeni bir çağ başlatın. Aslında, günümüzün en gelişmiş çiplerinden bazıları, sadece birkaç milimetre karelik bir kalıpta milyarlarca transistörü entegre edebilir.

cips tarihi

İlk başta, elektronik kaba kullanmaya başladı vakum valfleri geleneksel ampullere benzer. Bu valfler büyüktü, çok verimsizdi, oldukça ısındılar ve kolayca kırıldılar, bu yüzden bilgisayarların ve onları çalıştıran diğer ekipmanların çalışmaya devam etmesi için patlayanların değiştirilmesi gerekiyordu.

En 1947, transistörün icadı olacaktı, eski valflerin yerini alacak ve aynı zamanda elektronikte devrim yaratacak bir parça. Onun sayesinde valflerden çok daha dayanıklı, verimli ve hızlı bir katı hal cihazına sahip olmak mümkün oldu. Bununla birlikte, bazıları bu elementlerden birkaçını tek bir silikon çipe entegre edebileceklerini düşündüler. Tarihteki ilk entegre devreler bu şekilde oluşturulmuştur.

Zamanla, katı hal elektroniği gelişti ve bileşenlerin boyutunu küçülttü ve maliyetleri düşürdü. 50'lerin sonlarında bir Texas Instruments mucidi Jack Kilby, bir yarı iletken çip ve farklı parçaları birbirine bağlayan bazı kablolar oluşturmak onun aklına geldi. Bu, tarihteki ilk çip oldu ve bunun için Nobel Ödülü'nü kazanmaya devam edecekti.

Neredeyse paralel olarak, robert noyceO sırada Fairchild Semiconductor'ın (daha sonra Intel'in kurucularından biri) çalışanı da benzer bir cihaz geliştirdi, ancak Kilby's'e göre büyük avantajları vardı. Noyce, günümüzün entegre devrelerine yol açacak fikri yaratmıştı. Bu teknolojiye düzlemsel deniyordu ve Kilby'nin mesa teknolojisine göre avantajları vardı.

O zamandan beri durmadı evrim ve bu bileşenlerin iyileştirilmesi. Performans ve performans önemli ölçüde iyileşirken, yakıt ekonomisi ve boyutu gibi maliyetler de düştü. Başka hiçbir sektör bu kadar gelişmedi ve başka hiçbir sektör insanlık üzerinde bu kadar büyük bir etki yaratmadı...

Nasıl yapılırlar?

Prosedürü entegre devre üretimi son derece karmaşıktır. Ancak videoda görüldüğü gibi insanların nasıl yapıldığını anlayabilmeleri için birkaç basit adımda özetlenebilir.

İşte deneyeceğim tasarım adımlarını özetlemek binlerce makale için vereceğinden, çok derine inmeden mümkün olan en iyi şey:

  1. Bir ihtiyacın parçası olun, elektronik devre oluşturmanız gereken bir uygulama.
  2. Bir tasarım ekibi, çipin sahip olması gereken özelliklerin ve teknik özelliklerin ana hatlarını çizmekten sorumludur.
  3. Ardından, tasarım, bu çipin tasarlandığı işlevi geliştiren bir mantık tasarımı elde edilene kadar mantık kapıları ve diğer bellek öğelerini vb. kullanmaya başlayacaktır.
  4. Bundan sonra, mantıksal düzeyde doğru çalışıp çalışmadığını belirlemek için testlerin ve simülasyonların gerçekleştirildiği ve hatta fiziksel olarak yapıp yapmadığını görmek için test çiplerinin üretildiği bir dizi adımdan geçecektir.
  5. Tasarım aşaması tamamlandıktan sonra, tasarlanan devrenin düzeninden üretim için bir dizi maske oluşturulur. Silikonun üzerine kazınabilmesi için üzerlerine bir desen oyulmuştur.
  6. Bu model, dökümhane veya fabrika tarafından yarı iletken bir levhada entegre devreler oluşturmak için kullanılır. Bu gofretler, bazı durumlarda genellikle 200 veya 300'e kadar çip içerir.

Bu, tasarım aşamasına kadar üretim tarafı, biz var:

  1. Silisyum minerali kum veya kuvarstan elde edilir.
  2. Ultra saf veya EGS (Elektronik Dereceli Silikon) olacak şekilde rafine edildikten sonra, diğer endüstrilerde kullanılan silikondan daha yüksek bir saflık düzeyine sahiptir.
  3. Bu EGS, bir pota içinde eritildiği ve bir tohum kristali aracılığıyla Czochralski yöntemi kullanılarak büyütüldüğü dökümhaneye parçalar halinde gelir. Anlaşılması kolay olması için, tipik pamuk şekerin fuarlarda nasıl yapıldığına benzer, çubuğu (tohum kristali) ve pamuğu (erimiş silikon) çubukları tanıtın ve hacmini artırın.
  4. Bu adımın sonunda, sonuç, silindir şeklinde büyük bir monokristal silikon kristali olan bir külçedir. Bu çubuk çok ince gofretler halinde kesilir.
  5. Bu gofretler, üretimin başlangıcında kirlenmeden kalmaları için yüzeyi cilalamak için bir dizi işlemden geçer.
  6. Daha sonra, bu gofretler, üzerlerinde cips oluşturmak için birkaç tekrarlayan işlemden geçecek. Bu işlemler, fotolitografi, dağlama veya dağlama, epitaksiyel büyüme, oksidasyon, iyon implantasyonu vb. gibi fiziksel-kimyasal tiptedir.
  7. Nihai fikir, gofret substratı üzerinde genellikle transistörler olmak üzere elektronik bileşenler oluşturmak ve daha sonra en alt katmanda mantık kapıları oluşturmak için söz konusu bileşenleri birbirine bağlamak için katmanlar eklemek, ardından sonraki katmanlarda bu kapılar temel birimler (toplayıcılar, toplayıcılar, kayıtlar, ...), aşağıdaki katmanlarda işlevsel birimler (bellek, ALU, FPU, ...) ve son olarak tümü, örneğin bir CPU gibi eksiksiz bir devre oluşturmak için birbirine bağlanır. Gelişmiş bir çipte 20 katmana kadar olabilir.
  8. Birkaç ay sürebilen tüm bu işlemlerden sonra her bir gofret için yüzlerce eşit devre elde edilmiş olacaktır. Bir sonraki şey, onları test etmek ve kesmek, yani onları ayrı silikon çiplere bölmek.
  9. Artık gevşek kalıplar olduklarına göre, çipin korunduğu ve yüzeydeki iletken izler olan pedlerin bağlandığı yeri (DIP, SOIC, PGA, QFP, ...) tümleşik devrenin pinleri ile kapsüllemeye geçiyoruz. .

Belli ki, tüm entegre devreler aynı değildir. Burada işlevsel birimlerden ve CPU gibi daha karmaşık şeylerden bahsettim, ancak 555 zamanlayıcı veya 4 mantık kapılı IC gibi son derece basit olan çok basit devreler de var. Yalnızca birkaç düzine bileşene sahip olacaklar ve bir veya birkaç katman metalik ara bağlantıyla bağlanacaklar ...

IC türleri

RISC-V çipi

Sadece bir tür değil, birkaç tane var entegre devre türleri. Bulabileceğiniz en belirgin olanlar şunlardır:

  • Dijital entegre devreler: oldukça popülerdirler ve bilgisayarlardan mobil cihazlara, Smart TV'lere vb. birçok modern cihazda kullanılırlar. Dijital sisteme dayalı olarak çalışmakla karakterize edilirler, yani 0 ve 1, 0 düşük voltaj sinyali ve 1 yüksek sinyaldir. Bilgileri bu şekilde kodlarlar ve çalışırlar. Örnekler PLC'ler, FPGA'lar, bellekler, CPU, GPU, MCU vb. olabilir.
  • Analog: ikili sinyallere dayalı olmak yerine, bu durumda sürekli sinyallerdir voltajdaki değişkenler. Bu sayede filtreleme, sinyal genişletme, demodülasyon, modülasyon vb. görevleri gerçekleştirebilirler. Tabii ki, birçok sistem hem analog hem de dijital devrelerle çalışır ve bunlardan yararlanır. AD / DA dönüştürücüler. Lineer entegre devreler ve radyo frekansı (RF) olmak üzere iki büyük gruba ayrılabilirler. Örnekler, ses filtreleme için bir çip, ses yükselticiler, elektromanyetik dalgalar, sensörler vb. için emisyon veya alım sistemleri olabilir.
  • Karışık sinyal IC'leri: adından da anlaşılacağı gibi, her ikisinin bir karışımıdır. Bazı örnekler, analog-dijital veya dijital-analog dönüştürücülerin kendileri, saatler, zamanlayıcılar, kodlayıcılar/kod çözücüler vb. için belirli çipler olabilir.

Baskılı devrelerle olan farklar

PCB baskılı devreler

Entegre devreler, baskılı devrelerle karıştırılmamalıdır. İkisi de farklı şeyler. İlki, gördüğünüz gibi mikroçiplere atıfta bulunurken, baskılı devreler, veya PCBDaha büyük plakalara basılan başka bir elektronik devre türüdür.

W farklar en dikkate değer olanlar:

  • baskılı devreler: bunlar, farklı yerleştirilmiş bileşenleri (kapasitörler, transistörler, dirençler, mikroçipler, ...) bağlamak için bakır hatlar gibi iletken hatlardan oluşan bir desene sahip bir plakadan oluşur, bir dielektrike ek olarak kalay lehimleme ile lehimlenir bağlantı ara bağlantı katmanlarını ayıran malzeme ( alt tabaka). Ayrıca tipik olarak yüzeye monte olmayan (SMD) bileşenler için açık deliklere veya geçitlere sahiptirler. Öte yandan, bileşenleri tanımlamak ve bakımı kolaylaştırmak için genellikle bir açıklama, bir dizi işaret, harf ve sayıya sahiptirler. Kolayca oksitlenen bakırı korumak için genellikle yüzey işlemine tabi tutulurlar. Ve entegre devrelerden farklı olarak, hasarlı bileşenleri değiştirerek veya ara bağlantıları geri yükleyerek onarılabilirler.
  • Entegre devrelerBoyutları çok küçüktür, katı haldedirler ve düşük seri üretim maliyetine sahiptirler. Bir PCB'den farklı olarak, bileşenleri ve bağlantıları o kadar küçük olduğu için onarılamazlar ve bu imkansız hale gelir.

Ne entegre devreler, ne de tam tersi, baskılı devrelerin yerine geçemez. Her ikisinin de kullanımları vardır ve çoğu durumda pratik uygulamalarda birlikte giderler ...

En popüler entegre devreler

mikroçipler, entegre devreler

Son olarak, çok sayıda çok popüler entegre devreler gibi elektronik projeler için çalışanlar mantık kapıları. Ucuzdurlar ve Amazon veya özel elektronik ürünler gibi mağazalarda kolayca bulunabilirler. Örneğin, burada en popüler olanlardan bazıları:


İlk yorumu siz

Yorumunuzu bırakın

E-posta hesabınız yayınlanmayacak. Gerekli alanlar ile işaretlenmiştir *

*

*

  1. Verilerden sorumlu: Miguel Ángel Gatón
  2. Verilerin amacı: Kontrol SPAM, yorum yönetimi.
  3. Meşruiyet: Onayınız
  4. Verilerin iletilmesi: Veriler, yasal zorunluluk dışında üçüncü kişilere iletilmeyecektir.
  5. Veri depolama: Occentus Networks (AB) tarafından barındırılan veritabanı
  6. Haklar: Bilgilerinizi istediğiniz zaman sınırlayabilir, kurtarabilir ve silebilirsiniz.