Produk eienskappe

Dokumente & Media

Omgewings- en uitvoerklassifikasies

Geïntegreerde stroombane

'n Geïntegreerde stroombaan (IC) is 'n halfgeleierskyfie wat baie klein komponente soos kapasitors, diodes, transistors en resistors dra.Hierdie klein komponente word gebruik om data met behulp van digitale of analoog tegnologie te bereken en te stoor.Jy kan aan 'n IC dink as 'n klein skyfie wat as 'n volledige, betroubare stroombaan gebruik kan word.'n Geïntegreerde stroombane kan 'n teller, ossillator, versterker, logiese hek, tydhouer, rekenaargeheue of selfs mikroverwerker wees.

'n IC word beskou as 'n fundamentele bousteen van alle vandag se elektroniese toestelle.Die naam suggereer 'n stelsel van veelvuldige onderling gekoppelde komponente wat in 'n dun, silikonvervaardigde halfgeleiermateriaal ingebed is.

Geskiedenis van geïntegreerde stroombane 

Die tegnologie agter geïntegreerde stroombane is aanvanklik in 1950 deur Robert Noyce en Jack Kilby in die Verenigde State van Amerika bekendgestel.Die Amerikaanse lugmag was die eerste verbruiker van hierdie nuwe uitvinding.Jack het ook Kilby in 2000 die Nobelprys in Fisika gewen vir sy uitvinding van geminiaturiseerde IC's.

1,5 jaar na die bekendstelling van Kilby se ontwerp, het Robert Noyce sy eie weergawe van die geïntegreerde stroombaan bekendgestel.Sy model het verskeie praktiese probleme in Kilby se toestel opgelos.Noyce het ook silikon vir sy model gebruik, terwyl Jack Kilby germanium gebruik het. 

Robert Noyce en Jack Kilby het albei Amerikaanse patente gekry vir hul bydrae tot geïntegreerde stroombane.Hulle het etlike jare met regskwessies gesukkel.Ten slotte het beide Noyce en Kilby se maatskappye besluit om hul uitvindings te kruislisensieer en hulle aan 'n groot globale mark bekend te stel.

Tipes geïntegreerde stroombane

Daar is twee tipes geïntegreerde stroombane.Hierdie is:

1. Analoog IC's

Analoog IC's het 'n voortdurend veranderbare uitset, afhangende van die sein wat hulle kry.In teorie kan sulke IC's 'n onbeperkte aantal state bereik.In hierdie tipe IC is die uitsetvlak van die beweging 'n lineêre funksie van die insetvlak van die sein.

Lineêre IC's kan as radiofrekwensie (RF) en oudiofrekwensie (AF) versterkers funksioneer.Die operasionele versterker (op-amp) is die toestel wat normaalweg hier gebruik word.Daarbenewens is 'n temperatuursensor nog 'n algemene toepassing.Lineêre IC's kan verskeie toestelle aan- en afskakel sodra die sein 'n sekere waarde bereik.Jy kan hierdie tegnologie vind in oonde, verwarmers en lugversorgers. 

2. Digitale IC's 

Dit verskil van analoog IC's.Hulle werk nie oor 'n konstante reeks seinvlakke nie.In plaas daarvan werk hulle op 'n paar voorafbepaalde vlakke.Digitale IC's werk fundamenteel met behulp van logiese hekke.Die logiese hekke gebruik binêre data.Seine in binêre data het slegs twee vlakke bekend as laag (logika 0) en hoog (logika 1).

Digitale IC's word gebruik in 'n wye reeks toepassings soos rekenaars, modems, ens.

Waarom is geïntegreerde stroombane gewild?

Ten spyte daarvan dat dit byna 30 jaar gelede uitgevind is, word geïntegreerde stroombane steeds in talle toepassings gebruik.Kom ons bespreek sommige van die elemente wat verantwoordelik is vir hul gewildheid: 

1.Skaalbaarheid 

'n Paar jaar gelede het die halfgeleierbedryf se inkomste tot 'n ongelooflike 350 miljard USD bereik.Intel was die grootste bydraer hier.Daar was ook ander spelers, en die meeste hiervan het aan die digitale mark behoort.As jy na die syfers kyk, sal jy sien dat 80 persent van die verkope wat deur die halfgeleierbedryf gegenereer is van hierdie mark was.

Geïntegreerde stroombane het 'n groot rol in hierdie sukses gespeel.Jy sien, die halfgeleierbedryf se navorsers het die geïntegreerde stroombaan, sy toepassings en sy spesifikasies ontleed en opgeskaal.

Die eerste IC wat ooit uitgevind is, het net 'n paar transistors gehad - 5 om spesifiek te wees.En nou het ons Intel se 18-kern Xeon met 'n totaal van 5,5 miljard transistors gesien.Verder het IBM se bergingsbeheerder in 2015 7,1 miljard transistors met 480 MB L4-kas gehad.

Hierdie skaalbaarheid het 'n groot rol gespeel in die heersende gewildheid van geïntegreerde stroombane.

2. Koste

Daar was verskeie debatte oor die koste van 'n IC.Oor die jare was daar ook 'n wanopvatting oor die werklike prys van 'n IC.Die rede hiervoor is dat IC's nie meer 'n eenvoudige konsep is nie.Tegnologie gaan teen 'n geweldige vinnige spoed vorentoe, en skyfie-ontwerpers moet tred hou met hierdie pas wanneer hulle die koste van IC bereken.

'n Paar jaar gelede is die kosteberekening vir 'n IC gebruik om op die silikonmatrys staat te maak.Op daardie tydstip kon die skatting van 'n skyfiekoste maklik deur die grootte van die skyfie bepaal word.Alhoewel silikon steeds 'n primêre element in hul berekeninge is, moet kenners ook ander komponente oorweeg wanneer die IC-koste bereken word.

Tot dusver het kenners 'n redelik eenvoudige vergelyking afgelei om die finale koste van 'n IC te bepaal:

Finale IC Koste = Pakketkoste + Toetskoste + Die Koste + Versendingskoste

Hierdie vergelyking oorweeg al die nodige elemente wat 'n groot rol speel in die vervaardiging van die skyfie.Benewens dit, kan daar 'n paar ander faktore wees wat oorweeg kan word.Die belangrikste ding om in gedagte te hou wanneer IC-koste geskat word, is dat die prys om verskeie redes tydens die produksieproses kan wissel.

Enige tegniese besluite wat tydens die vervaardigingsproses geneem word, kan ook 'n beduidende impak op die koste van die projek hê.

3. Betroubaarheid

Die vervaardiging van geïntegreerde stroombane is 'n baie sensitiewe taak aangesien dit vereis dat al die stelsels voortdurend moet werk gedurende miljoene siklusse.Eksterne elektromagnetiese velde, uiterste temperature en ander bedryfstoestande speel almal 'n belangrike rol in IC-werking.

Die meeste van hierdie probleme word egter uitgeskakel met die gebruik van korrek beheerde hoëspanningstoetse.Dit bied geen nuwe mislukkingsmeganismes nie, wat die betroubaarheid van die geïntegreerde stroombane verhoog.Ons kan ook die mislukkingsverspreiding in 'n relatief kort tyd bepaal deur die gebruik van hoër spannings.

Al hierdie aspekte help om seker te maak dat 'n geïntegreerde stroombaan behoorlik kan funksioneer.

Verder is hier 'n paar kenmerke om die gedrag van geïntegreerde stroombane te bepaal:

Temperatuur

Die temperatuur kan drasties verskil, wat die produksie van IC uiters moeilik maak.

Spanning.

Toestelle werk teen 'n nominale spanning wat effens kan verskil.

Proses

Die belangrikste prosesvariasies wat vir toestelle gebruik word, is drempelspanning en kanaallengte.Prosesvariasie word geklassifiseer as:

• Lot tot lot
• Wafel tot wafel
• Sterf om te sterf

Geïntegreerde stroombaanpakkette

Die pakket sluit die dobbelsteen van 'n geïntegreerde stroombaan toe, wat dit vir ons maklik maak om daaraan te koppel.Elke eksterne verbinding op die dobbelsteen is met 'n klein stukkie goue draad aan 'n pen op die pakkie gekoppel.Penne is ekstruderende terminale wat silwer van kleur is.Hulle gaan deur die stroombaan om met ander dele van die skyfie te verbind.Dit is uiters noodsaaklik aangesien hulle om die stroombaan gaan en aan die drade en die res van die komponente in 'n stroombaan verbind.

Daar is verskeie verskillende tipes pakkette wat hier gebruik kan word.Almal van hulle het unieke monteertipes, unieke afmetings en pentellings.Kom ons kyk hoe dit werk.

Speldetelling

Alle geïntegreerde stroombane is gepolariseer, en elke pen is anders in terme van beide funksie en ligging.Dit beteken dat die pakkie al die penne van mekaar moet aandui en skei.Die meeste IC's gebruik óf 'n punt óf 'n kerf om die eerste pen te wys.

Sodra jy die ligging van die eerste pen identifiseer, vermeerder die res van die pennommers in 'n volgorde soos jy antikloksgewys om die stroombaan gaan.

Montering

Montering is een van die unieke kenmerke van 'n pakkettipe.Alle pakkette kan volgens een van twee monteerkategorieë gekategoriseer word: oppervlakmontering (SMD of SBS) of deurgat (PTH).Dit is baie makliker om met Deurgat-pakkette te werk aangesien hulle groter is.Hulle is ontwerp om aan die een kant van 'n stroombaan vasgemaak te word en aan 'n ander gesoldeer te word.

Oppervlakgemonteerde pakkette kom in verskillende groottes, van klein tot minuscule.Hulle is aan die een kant van die boks vasgemaak en aan die oppervlak gesoldeer.Die penne van hierdie pakket is óf loodreg op die skyfie, aan die kant uitgedruk, of word soms in 'n matriks op die basis van die skyfie gesit.Geïntegreerde stroombane in die vorm van 'n oppervlakmontering vereis ook spesiale gereedskap om saamgestel te word.

Dubbele inlyn

Dual In-line Package (DIP) is een van die mees algemene pakkette.Dit is 'n tipe deurgat IC-pakket.Hierdie klein skyfies bevat twee parallelle rye penne wat vertikaal uit 'n swart, plastiek, reghoekige behuising strek.

Die penne het 'n spasiëring van ongeveer 2,54 mm tussen hulle - 'n standaard wat perfek in broodborde en 'n paar ander prototipe-borde pas.Afhangende van die pentelling, kan die DIP-pakket se algehele afmetings wissel van 4 tot 64.

Die gebied tussen elke ry penne is gespasieer om DIP IC's in staat te stel om die middelste gebied van 'n broodbord te oorvleuel.Dit maak seker dat die penne hul eie ry het en nie kort nie.

Klein-omtrek

Klein-omtrek geïntegreerde stroombaan pakkette of SOIC is soortgelyk aan 'n oppervlak-berg.Dit word opgemaak deur al die penne op 'n DIP te buig en dit af te krimp.Jy kan hierdie pakkette met 'n vaste hand en selfs 'n toe oog saamstel – So maklik is dit!

Quad Flat

Quad Flat-pakkette sprei penne in al vier rigtings.Die totale aantal penne in 'n quad plat IC kan enige plek wissel van agt penne aan 'n kant (32 totaal) tot sewentig penne aan 'n kant (300+ in totaal).Hierdie penne het 'n spasie van ongeveer 0,4 mm tot 1 mm tussen hulle.Kleiner variante van die quad plat pakket bestaan ​​uit lae-profiel (LQFP), dun (TQFP), en baie dun (VQFP) pakkette.

Bal rooster skikkings

Ball Grid Arrays of BGA is die mees gevorderde IC-pakkette.Dit is ongelooflik ingewikkelde, klein pakkies waar klein balletjies soldeersel in 'n tweedimensionele rooster op die basis van die geïntegreerde stroombaan opgestel word.Soms maak die kenners die soldeerballetjies direk aan die dobbelsteen vas!

Ball Grid Arrays-pakkette word dikwels gebruik vir gevorderde mikroverwerkers, soos die Raspberry Pi of pcDuino.