Nežinoma, kas pirmasis sugalvojo padaryti du ar daugiau tranzistorių viename puslaidininkiniame luste. Galbūt ši idėja kilo iškart po puslaidininkinių elementų gamybos pradžios. Yra žinoma, kad teoriniai šio požiūrio pagrindai buvo paskelbti šeštojo dešimtmečio pradžioje. Technologinėms problemoms įveikti prireikė mažiau nei 10 metų, o jau 60-ųjų pradžioje buvo išleistas pirmasis įrenginys, kuriame yra keli elektroniniai komponentai vienoje pakuotėje - mikroschema (lustas). Nuo tos akimirkos žmonija žengė tobulėjimo keliu, kurio pabaigos nematyti.
Mikroschemų paskirtis
Integruotoje versijoje šiuo metu atliekami įvairūs elektroniniai komponentai su skirtingu integravimo laipsniu. Iš jų, kaip ir iš kubelių, galima rinkti įvairius elektroninius prietaisus. Taigi radijo imtuvo grandinė gali būti įgyvendinta įvairiais būdais. Pradinis variantas yra naudoti tranzistorių lustus.Sujungę jų išvadas, galite padaryti priėmimo įrenginį. Kitas žingsnis yra naudoti atskirus mazgus integruotame projekte (kiekvienas savo kūne):
- radijo dažnio stiprintuvas;
- heterodinas;
- maišytuvas;
- garso dažnio stiprintuvas.
Galiausiai moderniausias variantas – visas imtuvas viename luste, tereikia pridėti kelis išorinius pasyvius elementus. Akivaizdu, kad didėjant integracijos laipsniui, grandinių konstrukcija tampa paprastesnė. Net pilnavertis kompiuteris dabar gali būti įdiegtas viename luste. Jo našumas vis tiek bus mažesnis nei įprastų skaičiavimo įrenginių, tačiau tobulėjant technologijoms gali būti, kad šis momentas bus įveiktas.
Lustų tipai
Šiuo metu gaminama daugybė mikroschemų tipų. Beveik bet koks pilnas elektroninis mazgas, standartinis ar specializuotas, yra mikro. Vienoje apžvalgoje visų tipų išvardyti ir išanalizuoti neįmanoma. Tačiau apskritai pagal funkcinę paskirtį mikroschemas galima suskirstyti į tris pasaulines kategorijas.
- Skaitmeninis. Dirbkite su atskirais signalais. Įėjimui taikomi skaitmeniniai lygiai, signalai taip pat imami iš išėjimo skaitmenine forma. Šios klasės įrenginiai apima sritį nuo paprastų loginių elementų iki moderniausių mikroprocesorių. Tai taip pat apima programuojamus loginius matricas, atminties įrenginius ir kt.
- Analoginis. Jie dirba su signalais, kurie keičiasi pagal nuolatinį dėsnį. Tipiškas tokios mikroschemos pavyzdys yra garso dažnio stiprintuvas. Ši klasė taip pat apima integruotus linijinius stabilizatorius, signalų generatorius, matavimo jutiklius ir daug daugiau. Analoginėje kategorijoje taip pat yra pasyviųjų elementų rinkiniai (rezistoriai, RC grandinės ir kt.).
- Analoginis į skaitmeninį (skaitmeninis į analoginis). Šios mikroschemos ne tik paverčia diskrečius duomenis į nuolatinius arba atvirkščiai. Originalūs arba priimti signalai toje pačioje pakuotėje gali būti stiprinami, konvertuojami, moduliuojami, dekoduojami ir panašiai. Analoginiai-skaitmeniniai jutikliai plačiai naudojami įvairių technologinių procesų matavimo grandinių sujungimui su skaičiavimo įrenginiais.
Mikroschemos taip pat skirstomos pagal gamybos tipą:
- puslaidininkis - atliekamas ant vieno puslaidininkio kristalo;
- plėvelė - pasyvūs elementai sukuriami storų arba plonų plėvelių pagrindu;
- hibridiniai puslaidininkiniai aktyvieji įtaisai „atsisėda“ prie pasyvių plėvelių elementų (tranzistoriai ir tt).
Tačiau naudojant mikroschemas ši klasifikacija daugeliu atvejų nepateikia specialios praktinės informacijos.
Skiedrų pakuotės
Siekiant apsaugoti vidinį turinį ir supaprastinti montavimą, mikroschemos dedamos į dėklą. Iš pradžių dauguma lustų buvo gaminami metaliniame apvalkale (apvalios arba stačiakampės) su lanksčiais laidais, išdėstytais aplink perimetrą.
Ši konstrukcija neleido išnaudoti visų miniatiūrizacijos privalumų, nes prietaiso matmenys buvo labai dideli, palyginti su kristalo dydžiu. Be to, integracijos laipsnis buvo žemas, o tai tik padidino problemą. 60-ųjų viduryje buvo sukurtas DIP paketas (dviguba pakuotė) yra stačiakampė konstrukcija su standžiais laidais iš abiejų pusių. Didelių gabaritų problema nebuvo išspręsta, tačiau vis dėlto toks sprendimas leido pasiekti didesnį pakavimo tankį, taip pat supaprastinti automatizuotą elektroninių grandinių surinkimą.Mikroschemų kaiščių skaičius DIP pakuotėje svyruoja nuo 4 iki 64, nors paketai su daugiau nei 40 "kojų" vis dar yra reti.
Svarbu! Buitinių DIP mikroschemų kaiščio žingsnis yra 2,5 mm, importuotų - 2,54 mm (1 eilutė = 0,1 colio). Dėl šios priežasties kyla problemų dėl abipusio visiško, atrodytų, rusiškos ir importuotos produkcijos analogų pakeitimo. Nedidelis neatitikimas apsunkina įrenginių, kurių funkcionalumas ir identiškumas yra vienodos plokštėse ir skydelyje, montavimas.
Tobulėjant elektroninėms technologijoms, išryškėjo DIP paketų trūkumai. Mikroprocesoriams kaiščių skaičiaus nepakako, o tolesniam jų didinimui reikėjo padidinti korpuso matmenis. tokios mikroschemos pradėjo užimti per daug nepanaudotos vietos plokštėse. Antroji problema, atnešusi DIP dominavimo eros pabaigą, yra plačiai paplitęs paviršinio montavimo naudojimas. Elementai pradėti montuoti ne plokštės skylėse, o lituoti tiesiai prie kontaktinių trinkelių. Toks tvirtinimo būdas pasirodė labai racionalus, todėl mikroschemų reikėjo paviršiniam litavimui pritaikytose pakuotėse. Ir prasidėjo „skylės“ montavimo įrenginių išstūmimo procesas (tikra skylė) elementai, pavadinti kaip smd (paviršiuje montuojama detalė).
Pirmas žingsnis pereinant prie paviršinio montavimo plieninių SOIC paketų ir jų modifikacijų (SOP, HSOP ir kt). Jie, kaip ir DIP, turi kojeles dviem eilėmis išilgai ilgųjų kraštų, tačiau yra lygiagrečios korpuso apatinei plokštumai.
Tolesnė plėtra buvo QFP paketas. Šis kvadrato formos dėklas turi gnybtus kiekvienoje pusėje.PLLC korpusas panašus į jį, bet vis tiek yra arčiau DIP, nors kojos taip pat išsidėsčiusios per visą perimetrą.
Kurį laiką DIP lustai užėmė savo pozicijas programuojamų įrenginių sektoriuje (ROM, valdikliai, PLM), tačiau programavimo grandinėje plitimas iš šios srities išstūmė ir dviejų eilučių tikrosios skylės paketus. Dabar net ir tos detalės, kurių montavimas į skylutes, atrodė, neturi alternatyvos, gavo SMD našumą – pavyzdžiui, integruoti įtampos stabilizatoriai ir pan.
Mikroprocesorių korpusų kūrimas pasuko kitu keliu. Kadangi kaiščių skaičius netelpa per nė vieno iš pagrįstų kvadratinių dydžių perimetrą, didelės mikroschemos kojos yra išdėstytos matricos pavidalu (PGA, LGA ir kt.).
Mikroschemų naudojimo pranašumai
Mikroschemų atsiradimas pakeitė elektronikos pasaulį (ypač mikroprocesorių technologijose). Kompiuteriai ant lempų, užimančių vieną ar daugiau kambarių, prisimenami kaip istorinis kuriozas. Tačiau šiuolaikiniame procesoriuje yra apie 20 milijardų tranzistorių. Jei paimsime vieno tranzistoriaus plotą atskiroje versijoje, bent 0,1 kv. cm, tada viso procesoriaus užimamas plotas turės būti ne mažesnis kaip 200 000 kvadratinių metrų - apie 2 000 vidutinio dydžio trijų kambarių. butai.
Taip pat turite suteikti vietos atminčiai, garso kortelei, garso kortelei, tinklo adapteriui ir kitiems išoriniams įrenginiams. Tokio skaičiaus atskirų elementų montavimo kaina būtų milžiniška, o veikimo patikimumas yra nepriimtinai mažas. Gedimų šalinimas ir taisymas užtruktų neįtikėtinai ilgai. Akivaizdu, kad asmeninių kompiuterių era be didelio integracijos lustų niekada nebūtų atėjusi.Taip pat be šiuolaikinių technologijų nebūtų sukurti didelės skaičiavimo galios reikalaujantys įrenginiai – nuo buitinių iki pramoninių ar mokslinių
Elektronikos plėtros kryptis yra iš anksto nustatyta daugeliui metų. Tai visų pirma yra mikroschemų elementų integravimo laipsnio padidėjimas, susijęs su nuolatiniu technologijų vystymu. Laukia kokybinis šuolis, kai mikroelektronikos galimybės pasieks ribą, tačiau tai gana tolimos ateities klausimas.
Panašūs straipsniai:
