Produkto atributai

Dokumentai ir laikmena

Aplinkosaugos ir eksporto klasifikacijos

Integriniai grandynai

Integrinis grandynas (IC) yra puslaidininkinis lustas, kuriame yra daug mažų komponentų, tokių kaip kondensatoriai, diodai, tranzistoriai ir rezistoriai.Šie maži komponentai naudojami duomenims apskaičiuoti ir saugoti naudojant skaitmeninę arba analoginę technologiją.Galite galvoti apie IC kaip mažą lustą, kurį galima naudoti kaip išsamią, patikimą grandinę.Integrinės grandinės gali būti skaitiklis, generatorius, stiprintuvas, loginiai vartai, laikmatis, kompiuterio atmintis ar net mikroprocesorius.

IC yra laikomas pagrindiniu visų šiuolaikinių elektroninių prietaisų elementu.Jo pavadinimas rodo kelių tarpusavyje susijusių komponentų sistemą, įterptą į ploną iš silicio pagamintą puslaidininkinę medžiagą.

Integrinių grandynų istorija 

Integrinių grandynų technologiją iš pradžių 1950 m. pristatė Robertas Noyce'as ir Jackas Kilby iš JAV.JAV oro pajėgos buvo pirmasis šio naujo išradimo vartotojas.Jackas Kilby taip pat laimėjo Nobelio fizikos premiją 2000 m. už savo miniatiūrinių IC išradimą.

Praėjus 1,5 metų po Kilby dizaino pristatymo, Robertas Noyce'as pristatė savo integrinio grandyno versiją.Jo modelis išsprendė keletą praktinių Kilby įrenginio problemų.Noyce taip pat naudojo silicį savo modeliui, o Jackas Kilby naudojo germanį. 

Robertas Noyce'as ir Jackas Kilby gavo JAV patentus už savo indėlį į integrinius grandynus.Kelerius metus jie kovojo su teisinėmis problemomis.Galiausiai ir Noyce'o, ir Kilby's įmonės nusprendė išduoti kryžminę licenciją savo išradimams ir pristatyti juos į didžiulę pasaulinę rinką.

Integrinių grandynų tipai

Yra dviejų tipų integriniai grandynai.Šitie yra:

1. Analoginiai IC

Analoginiai IC turi nuolat keičiamą išvestį, priklausomai nuo gaunamo signalo.Teoriškai tokie IC gali pasiekti neribotą skaičių būsenų.Šio tipo IC judesio išvesties lygis yra tiesinė signalo įvesties lygio funkcija.

Linijiniai IC gali veikti kaip radijo dažnio (RF) ir garso dažnio (AF) stiprintuvai.Operacinis stiprintuvas (operacinis stiprintuvas) yra čia paprastai naudojamas įrenginys.Be to, temperatūros jutiklis yra dar vienas įprastas pritaikymas.Linijiniai IC gali įjungti ir išjungti įvairius įrenginius, kai signalas pasiekia tam tikrą vertę.Šią technologiją galite rasti orkaitėse, šildytuvuose ir oro kondicionieriuose. 

2. Skaitmeniniai IC 

Tai skiriasi nuo analoginių IC.Jie neveikia pastoviame signalo lygių diapazone.Vietoj to, jie veikia keliais iš anksto nustatytais lygiais.Skaitmeniniai IC iš esmės veikia su loginių vartų pagalba.Loginiai vartai naudoja dvejetainius duomenis.Dvejetainių duomenų signalai turi tik du lygius, žinomus kaip žemas (logika 0) ir aukštas (logika 1).

Skaitmeniniai IC naudojami įvairiose srityse, pavyzdžiui, kompiuteriuose, modemuose ir kt.

Kodėl integriniai grandynai yra populiarūs?

Nepaisant to, kad integriniai grandynai buvo išrasti beveik prieš 30 metų, jie vis dar naudojami daugelyje programų.Aptarkime kai kuriuos už jų populiarumą atsakingus elementus: 

1.Mastelio keitimas 

Prieš keletą metų puslaidininkių pramonės pajamos pasiekė neįtikėtiną 350 milijardų JAV dolerių.„Intel“ čia buvo didžiausias indėlis.Taip pat buvo ir kitų žaidėjų, ir dauguma jų priklausė skaitmeninei rinkai.Jei pažvelgsite į skaičius, pamatysite, kad 80 procentų puslaidininkių pramonės pardavimų buvo iš šios rinkos.

Integrinės grandinės suvaidino didelį vaidmenį šioje sėkme.Matote, puslaidininkių pramonės tyrėjai išanalizavo integrinį grandyną, jo programas ir specifikacijas bei padidino jų mastelį.

Pirmasis kada nors išrastas IC turėjo tik kelis tranzistorius – 5.O dabar matėme „Intel“ 18 branduolių „Xeon“ su iš viso 5,5 milijardo tranzistorių.Be to, 2015 m. IBM saugojimo valdiklis turėjo 7,1 milijardo tranzistorių su 480 MB L4 talpykla.

Šis mastelio keitimas suvaidino didelį vaidmenį vyraujant integrinių grandynų populiarumui.

2. Kaina

Buvo keli diskusijos dėl IC kainos.Bėgant metams buvo klaidinga nuomonė apie tikrąją IC kainą.Priežastis ta, kad IC nebėra paprasta sąvoka.Technologijos vystosi nepaprastai sparčiai, o lustų dizaineriai turi neatsilikti nuo šio tempo apskaičiuodami IC kainą.

Prieš kelerius metus IC sąnaudų apskaičiavimas buvo pagrįstas silicio štampu.Tuo metu lusto kainą buvo galima lengvai nustatyti pagal štampavimo dydį.Nors silicis vis dar yra pagrindinis jų skaičiavimų elementas, ekspertai, apskaičiuodami IC kainą, taip pat turi atsižvelgti į kitus komponentus.

Iki šiol ekspertai padarė gana paprastą lygtį, kad nustatytų galutinę IC kainą:

Galutinė IC kaina = paketo kaina + bandymo kaina + štampo kaina + pristatymo kaina

Šioje lygtyje atsižvelgiama į visus būtinus elementus, kurie vaidina didžiulį vaidmenį gaminant lustą.Be to, gali būti atsižvelgta į kai kuriuos kitus veiksnius.Svarbiausias dalykas, kurį reikia turėti omenyje apskaičiuojant IC išlaidas, yra tai, kad kaina gamybos proceso metu gali skirtis dėl kelių priežasčių.

Be to, bet kokie techniniai sprendimai, priimti gamybos proceso metu, gali turėti didelės įtakos projekto išlaidoms.

3. Patikimumas

Integrinių grandynų gamyba yra labai jautri užduotis, nes reikalaujama, kad visos sistemos nuolat veiktų milijonus ciklų.Išoriniai elektromagnetiniai laukai, ekstremalios temperatūros ir kitos darbo sąlygos vaidina svarbų vaidmenį IC veikime.

Tačiau dauguma šių problemų pašalinamos naudojant tinkamai valdomus didelio streso testus.Jis nesuteikia naujų gedimų mechanizmų, padidindamas integrinių grandynų patikimumą.Taip pat galime nustatyti gedimo pasiskirstymą per palyginti trumpą laiką, naudodami didesnius įtempius.

Visi šie aspektai padeda užtikrinti, kad integrinis grandynas tinkamai veiktų.

Be to, čia yra keletas funkcijų, leidžiančių nustatyti integrinių grandynų veikimą:

Temperatūra

Temperatūra gali labai skirtis, todėl IC gamyba labai apsunkinama.

Įtampa.

Įrenginiai veikia esant vardinei įtampai, kuri gali šiek tiek skirtis.

Procesas

Svarbiausi įrenginiams naudojami proceso variantai yra slenkstinė įtampa ir kanalo ilgis.Proceso variacijos klasifikuojamos taip:

• Daug prie daug
• Vaflė į vaflį
• Mirk mirti

Integrinių grandynų paketai

Pakuotė apvynioja integrinio grandyno antgaliu, todėl galime lengvai prie jo prisijungti.Kiekviena išorinė antgalio jungtis yra sujungta mažu auksinės vielos gabalu su kaiščiu ant pakuotės.Smeigtukai yra išspaudžiami gnybtai, kurie yra sidabro spalvos.Jie praeina per grandinę, kad prisijungtų prie kitų lusto dalių.Tai labai svarbu, nes jie apeina grandinę ir jungiasi prie laidų bei likusių grandinės komponentų.

Čia galima naudoti kelių skirtingų tipų paketus.Visi jie turi unikalius tvirtinimo tipus, unikalius matmenis ir kaiščių skaičių.Pažiūrėkime, kaip tai veikia.

Smeigtukų skaičiavimas

Visos integrinės grandinės yra poliarizuotos, o kiekvienas kaištis skiriasi tiek funkcija, tiek vieta.Tai reiškia, kad pakuotėje turi būti nurodyti ir atskirti visus kaiščius vienas nuo kito.Dauguma IC naudoja tašką arba įpjovą, kad parodytų pirmąjį kaištį.

Kai nustatote pirmojo kaiščio vietą, kiti kaiščių numeriai didėja seka, kai einate prieš laikrodžio rodyklę.

Montavimas

Montavimas yra viena iš unikalių pakuotės tipo savybių.Visi paketai gali būti suskirstyti į vieną iš dviejų tvirtinimo kategorijų: montuojamas ant paviršiaus (SMD arba SMT) arba per skylę (PTH).Daug lengviau dirbti su kiauryminėmis pakuotėmis, nes jos didesnės.Jie skirti pritvirtinti vienoje grandinės pusėje ir lituoti prie kitos.

Paviršiaus montuojami paketai būna įvairių dydžių – nuo ​​mažų iki mažų.Jie tvirtinami vienoje dėžutės pusėje ir prilituojami prie paviršiaus.Šios pakuotės kaiščiai yra statmenai lustui, išspausti iš šono arba kartais įstatyti į lusto pagrindo matricą.Paviršiaus tvirtinimo formos integruotoms grandinėms surinkti taip pat reikia specialių įrankių.

Dvi eilė

Dual In-line Package (DIP) yra vienas iš labiausiai paplitusių paketų.Tai yra per skylę IC paketo tipas.Šiose mažose drožlėse yra dvi lygiagrečios kaiščių eilės, vertikaliai išsikišusios iš juodo plastikinio stačiakampio korpuso.

Tarp kaiščių yra apie 2,54 mm atstumas – tai standartas, puikiai tinkantis į duonos lentas ir keletą kitų prototipų lentų.Priklausomai nuo kaiščių skaičiaus, bendri DIP paketo matmenys gali skirtis nuo 4 iki 64.

Sritys tarp kiekvienos kaiščių eilės yra išdėstytos taip, kad DIP IC galėtų persidengti su duonos lentos viduriu.Taip užtikrinama, kad kaiščiai turi savo eilutę ir nesutrumpėtų.

Mažas kontūras

Mažo kontūro integrinių grandynų paketai arba SOIC yra panašūs į paviršių montuojamus įrenginius.Jis pagamintas sulenkus visus DIP kaiščius ir jį sutraukiant.Šiuos paketus galite surinkti tvirta ranka ir net užmerktomis akimis – taip paprasta!

Keturkampis butas

„Quad Flat“ paketai išskleidžia kaiščius visomis keturiomis kryptimis.Bendras keturių plokščių IC kontaktų skaičius gali skirtis nuo aštuonių kaiščių šone (iš viso 32) iki septyniasdešimties kaiščių vienoje pusėje (iš viso 300 ir daugiau).Tarp šių kaiščių yra maždaug 0,4–1 mm atstumas.Mažesnius keturių plokščių paketų variantus sudaro žemo profilio (LQFP), ploni (TQFP) ir labai ploni (VQFP) paketai.

Rutulinių tinklelių masyvai

„Ball Grid Arrays“ arba BGA yra pažangiausi IC paketai.Tai neįtikėtinai sudėtingi, maži paketai, kuriuose maži lydmetalio rutuliukai yra išdėstyti dvimatėje tinklelyje ant integrinio grandyno pagrindo.Kartais ekspertai pritvirtina litavimo rutulius tiesiai prie štampo!

„Ball Grid Arrays“ paketai dažnai naudojami pažangiems mikroprocesoriams, tokiems kaip Raspberry Pi arba pcDuino.