Nav zināms, kurš pirmais nāca klajā ar ideju izgatavot divus vai vairākus tranzistorus vienā pusvadītāju mikroshēmā. Varbūt šī ideja radās uzreiz pēc pusvadītāju elementu ražošanas uzsākšanas. Ir zināms, ka šīs pieejas teorētiskie pamati tika publicēti 50. gadu sākumā. Pagāja mazāk nekā 10 gadi, lai pārvarētu tehnoloģiskās problēmas, un jau 60. gadu sākumā tika izlaista pirmā ierīce, kas vienā iepakojumā saturēja vairākus elektroniskus komponentus - mikroshēmu (mikroshēma). Kopš tā brīža cilvēce ir uzsākusi pilnveidošanās ceļu, kam nav gala.
Mikroshēmu mērķis
Integrētajā versijā pašlaik tiek veikti dažādi elektroniskie komponenti ar dažādu integrācijas pakāpi. No tiem, tāpat kā no klucīšiem, var savākt dažādas elektroniskās ierīces. Tādējādi radio uztvērēja ķēdi var īstenot dažādos veidos. Sākotnējā iespēja ir izmantot tranzistora mikroshēmas.Savienojot viņu secinājumus, jūs varat veikt uztveršanas ierīci. Nākamais solis ir izmantot atsevišķus mezglus integrētā dizainā (katrs savā ķermenī):
- radiofrekvenču pastiprinātājs;
- heterodīns;
- mikseris;
- audio frekvences pastiprinātājs.
Visbeidzot, vismodernākā iespēja ir viss uztvērējs vienā mikroshēmā, jums vienkārši jāpievieno daži ārēji pasīvie elementi. Acīmredzot, palielinoties integrācijas pakāpei, ķēžu uzbūve kļūst vienkāršāka. Pat pilnvērtīgu datoru tagad var ieviest vienā mikroshēmā. Tā veiktspēja joprojām būs zemāka nekā parastajām skaitļošanas ierīcēm, taču, attīstoties tehnoloģijām, iespējams, ka šis brīdis tiks pārvarēts.
Mikroshēmu veidi
Pašlaik tiek ražots milzīgs skaits mikroshēmu veidu. Praktiski jebkura pilnīga elektroniskā montāža, standarta vai specializēta, ir pieejama mikro. Nav iespējams uzskaitīt un analizēt visus veidus viena apskata ietvaros. Bet kopumā atbilstoši funkcionālajam mērķim mikroshēmas var iedalīt trīs globālās kategorijās.
- Digitāls. Strādājiet ar diskrētiem signāliem. Ieejai tiek piemēroti digitālie līmeņi, signāli tiek ņemti arī no izejas digitālā formā. Šī ierīču klase aptver jomu no vienkāršiem loģikas elementiem līdz modernākajiem mikroprocesoriem. Tas ietver arī programmējamos loģiskos masīvus, atmiņas ierīces utt.
- Analogs. Viņi strādā ar signāliem, kas mainās saskaņā ar nepārtrauktu likumu. Tipisks šādas mikroshēmas piemērs ir audio frekvences pastiprinātājs. Šajā klasē ietilpst arī iebūvēti lineārie stabilizatori, signālu ģeneratori, mērīšanas sensori un daudz kas cits. Analogajā kategorijā ietilpst arī pasīvo elementu kopas (rezistori, RC ķēdes utt.).
- No analogā uz digitālo (no digitālā uz analogo). Šīs mikroshēmas ne tikai pārvērš diskrētos datus nepārtrauktos vai otrādi. Oriģinālos vai saņemtos signālus vienā un tajā pašā paketē var pastiprināt, pārveidot, modulēt, dekodēt un tamlīdzīgi. Analogi-digitālie sensori tiek plaši izmantoti dažādu tehnoloģisko procesu mērīšanas ķēžu savienošanai ar skaitļošanas ierīcēm.
Mikroshēmas tiek sadalītas arī pēc ražošanas veida:
- pusvadītājs - veic uz viena pusvadītāja kristāla;
- plēve - pasīvie elementi tiek veidoti uz biezu vai plānu plēvju bāzes;
- hibrīds - pusvadītāju aktīvās ierīces “apsēžas” pie pasīvās plēves elementiem (tranzistori utt.).
Bet mikroshēmu izmantošanai šī klasifikācija vairumā gadījumu nesniedz īpašu praktisku informāciju.
Čipsu pakas
Lai aizsargātu iekšējo saturu un vienkāršotu uzstādīšanu, mikroshēmas tiek ievietotas korpusā. Sākotnēji lielākā daļa mikroshēmu tika ražotas metāla apvalkā (apaļa vai taisnstūrveida) ar elastīgiem vadiem, kas atrodas pa perimetru.
Šis dizains neļāva izmantot visas miniaturizācijas priekšrocības, jo ierīces izmēri bija ļoti lieli salīdzinājumā ar kristāla izmēru. Turklāt integrācijas pakāpe bija zema, kas tikai saasināja problēmu. 60. gadu vidū tika izstrādāta DIP pakotne (dubultā in-line pakotne) ir taisnstūrveida struktūra ar stingriem vadiem abās pusēs. Lielgabarīta izmēru problēma netika atrisināta, taču, neskatoties uz to, šāds risinājums ļāva sasniegt lielāku iepakojuma blīvumu, kā arī vienkāršot elektronisko shēmu automatizēto montāžu.Mikroshēmas tapu skaits DIP iepakojumā svārstās no 4 līdz 64, lai gan iepakojumi ar vairāk nekā 40 "kājām" joprojām ir reti sastopami.
Svarīgs! Tapas solis iekšzemes DIP mikroshēmām ir 2,5 mm, importētajām - 2,54 mm (1 līnija = 0,1 colla). Sakarā ar to rodas problēmas ar pilnīgas, šķiet, Krievijas un importētās produkcijas analogu savstarpēju nomaiņu. Neliela neatbilstība apgrūtina tādu ierīču uzstādīšanu, kurām ir identiska funkcionalitāte un identitāte dēļos un panelī.
Attīstoties elektroniskajām tehnoloģijām, ir kļuvuši acīmredzami DIP pakešu trūkumi. Mikroprocesoriem tapu skaits nebija pietiekams, un to tālākai palielināšanai bija nepieciešams palielināt korpusa izmērus. šādas mikroshēmas sāka aizņemt pārāk daudz neizmantotas vietas uz dēļiem. Otra problēma, kas novedusi DIP dominēšanas laikmeta beigas, ir plaša virsmas montāžas izmantošana. Elementus sāka uzstādīt nevis dēļa caurumos, bet gan pielodēt tieši pie kontaktu paliktņiem. Šī montāžas metode izrādījās ļoti racionāla, tāpēc mikroshēmas bija nepieciešamas iepakojumos, kas pielāgoti virsmas lodēšanai. Un sākās ierīču izspiešanas process "caurumu" montāžai (patiess caurums) elementi, kas nosaukti kā smd (uz virsmas montēta detaļa).
Pirmais solis ceļā uz pāreju uz virsmas montāžas tērauda SOIC iepakojumiem un to modifikācijām (SOP, HSOP un citi). Tām, tāpat kā DIP, ir kājas divās rindās gar garajām malām, bet tās ir paralēlas korpusa apakšējai plaknei.
Papildu attīstība bija QFP pakotne. Šim kvadrātveida korpusam ir spailes katrā pusē.PLLC korpuss ir līdzīgs tam, taču tas joprojām ir tuvāk DIP, lai gan kājas atrodas arī pa visu perimetru.
Kādu laiku DIP mikroshēmas ieņēma savas pozīcijas programmējamo ierīču sektorā (ROM, kontrolieri, PLM), taču iekšējās programmēšanas izplatība ir izstumjusi no šīs jomas arī divu rindu patieso caurumu pakotnes. Tagad pat tās detaļas, kuru ielikšanai caurumos, šķiet, nebija alternatīvas, ir saņēmušas SMD veiktspēju - piemēram, integrētie sprieguma stabilizatori utt.
Mikroprocesoru korpusu attīstība gāja citādāk. Tā kā tapu skaits neietilpst neviena saprātīga kvadrāta izmēra perimetrā, lielas mikroshēmas kājas ir sakārtotas matricas veidā (PGA, LGA utt.).
Mikroshēmu lietošanas priekšrocības
Mikroshēmu parādīšanās ir mainījusi elektronikas pasauli (īpaši mikroprocesoru tehnoloģijā). Datori uz lampām, kas aizņem vienu vai vairākas telpas, palikuši atmiņā kā vēsturisks kuriozs. Bet mūsdienu procesors satur aptuveni 20 miljardus tranzistoru. Ja ņemam viena tranzistora laukumu diskrētā versijā vismaz 0,1 kv.cm, tad procesora aizņemtajai platībai kopumā būs jābūt vismaz 200 000 kvadrātmetru - apmēram 2000 vidēja izmēra trīsistabu. dzīvokļi.
Tāpat ir jānodrošina vieta atmiņai, skaņas kartei, audio kartei, tīkla adapterim un citām perifērijas ierīcēm. Šāda skaita atsevišķu elementu uzstādīšanas izmaksas būtu milzīgas, un darbības uzticamība ir nepieņemami zema. Problēmu novēršana un remonts prasīs neticami ilgu laiku. Ir skaidrs, ka personālo datoru laikmets bez augstas integrācijas pakāpes mikroshēmām nekad nebūtu pienācis.Tāpat bez modernām tehnoloģijām nebūtu radītas ierīces, kurām nepieciešama liela skaitļošanas jauda – no sadzīves līdz rūpnieciskām vai zinātniskām
Elektronikas attīstības virziens ir iepriekš noteikts daudzus gadus uz priekšu. Tas, pirmkārt, ir mikroshēmu elementu integrācijas pakāpes palielināšanās, kas saistīta ar nepārtrauktu tehnoloģiju attīstību. Priekšā ir kvalitatīvs lēciens, kad mikroelektronikas iespējas sasniegs robežu, taču tas ir diezgan tālas nākotnes jautājums.
Līdzīgi raksti:
