Δεν είναι γνωστό ποιος σκέφτηκε για πρώτη φορά την ιδέα της κατασκευής δύο ή περισσότερων τρανζίστορ σε ένα μόνο τσιπ ημιαγωγών. Ίσως αυτή η ιδέα προέκυψε αμέσως μετά την έναρξη της παραγωγής στοιχείων ημιαγωγών. Είναι γνωστό ότι οι θεωρητικές βάσεις αυτής της προσέγγισης δημοσιεύτηκαν στις αρχές της δεκαετίας του 1950. Χρειάστηκαν λιγότερο από 10 χρόνια για να ξεπεραστούν τα τεχνολογικά προβλήματα και ήδη στις αρχές της δεκαετίας του '60 κυκλοφόρησε η πρώτη συσκευή που περιείχε πολλά ηλεκτρονικά εξαρτήματα σε ένα πακέτο - ένα μικροκύκλωμα (πατατακι). Από εκείνη τη στιγμή, η ανθρωπότητα έχει μπει στο μονοπάτι της βελτίωσης, που δεν έχει τέλος.
Σκοπός μικροκυκλωμάτων
Στην ενσωματωμένη έκδοση, εκτελείται επί του παρόντος μια μεγάλη ποικιλία ηλεκτρονικών εξαρτημάτων με διαφορετικούς βαθμούς ενοποίησης. Από αυτά, όπως και από κύβους, μπορείτε να συλλέξετε διάφορες ηλεκτρονικές συσκευές. Έτσι, το κύκλωμα ραδιοφωνικού δέκτη μπορεί να υλοποιηθεί με διάφορους τρόπους. Η αρχική επιλογή είναι να χρησιμοποιήσετε τσιπ τρανζίστορ.Συνδέοντας τα συμπεράσματά τους, μπορείτε να φτιάξετε μια συσκευή λήψης. Το επόμενο βήμα είναι η χρήση μεμονωμένων κόμβων σε μια ολοκληρωμένη σχεδίαση (το καθένα στο σώμα του):
- ενισχυτής ραδιοσυχνοτήτων?
- ετερόδυνος;
- αναμικτής;
- ενισχυτής συχνότητας ήχου.
Τέλος, η πιο σύγχρονη επιλογή είναι ολόκληρος ο δέκτης σε ένα τσιπ, απλά πρέπει να προσθέσετε μερικά εξωτερικά παθητικά στοιχεία. Προφανώς, όσο αυξάνεται ο βαθμός ολοκλήρωσης, η κατασκευή των κυκλωμάτων γίνεται πιο απλή. Ακόμη και ένας πλήρης υπολογιστής μπορεί πλέον να υλοποιηθεί σε ένα μόνο τσιπ. Η απόδοσή του θα είναι ακόμα χαμηλότερη από αυτή των συμβατικών υπολογιστικών συσκευών, αλλά με την ανάπτυξη της τεχνολογίας, είναι πιθανό αυτή η στιγμή να ξεπεραστεί.
Τύποι τσιπ
Επί του παρόντος, παράγεται ένας τεράστιος αριθμός τύπων μικροκυκλωμάτων. Σχεδόν οποιαδήποτε πλήρης ηλεκτρονική συναρμολόγηση, τυπική ή εξειδικευμένη, διατίθεται σε micro. Δεν είναι δυνατή η απαρίθμηση και η ανάλυση όλων των τύπων στο πλαίσιο μιας αξιολόγησης. Αλλά γενικά, σύμφωνα με τον λειτουργικό σκοπό, τα μικροκυκλώματα μπορούν να χωριστούν σε τρεις παγκόσμιες κατηγορίες.
- Ψηφιακό. Εργαστείτε με διακριτά σήματα. Τα ψηφιακά επίπεδα εφαρμόζονται στην είσοδο, τα σήματα λαμβάνονται επίσης από την έξοδο σε ψηφιακή μορφή. Αυτή η κατηγορία συσκευών καλύπτει την περιοχή από απλά λογικά στοιχεία έως τους πιο σύγχρονους μικροεπεξεργαστές. Αυτό περιλαμβάνει επίσης προγραμματιζόμενους λογικούς πίνακες, συσκευές μνήμης κ.λπ.
- Αναλογικό. Λειτουργούν με σήματα που αλλάζουν σύμφωνα με έναν συνεχή νόμο. Χαρακτηριστικό παράδειγμα τέτοιου μικροκυκλώματος είναι ένας ενισχυτής συχνότητας ήχου. Αυτή η κατηγορία περιλαμβάνει επίσης ενσωματωμένους γραμμικούς σταθεροποιητές, γεννήτριες σήματος, αισθητήρες μέτρησης και πολλά άλλα. Η αναλογική κατηγορία περιλαμβάνει επίσης σύνολα παθητικών στοιχείων (αντιστάσεις, κυκλώματα RC κ.λπ.).
- Αναλογικό σε Ψηφιακό (Ψηφιακό σε Αναλογικό). Αυτά τα μικροκυκλώματα δεν μετατρέπουν μόνο διακριτά δεδομένα σε συνεχή ή αντίστροφα. Τα αρχικά ή τα ληφθέντα σήματα στην ίδια συσκευασία μπορούν να ενισχυθούν, να μετατραπούν, να διαμορφωθούν, να αποκωδικοποιηθούν και τα παρόμοια. Οι αναλογικοί-ψηφιακοί αισθητήρες χρησιμοποιούνται ευρέως για τη σύνδεση κυκλωμάτων μέτρησης διαφόρων τεχνολογικών διαδικασιών με υπολογιστικές συσκευές.
Τα μικροτσίπ χωρίζονται επίσης ανά τύπο παραγωγής:
- ημιαγωγός - εκτελείται σε ένα μόνο κρύσταλλο ημιαγωγών.
- φιλμ - τα παθητικά στοιχεία δημιουργούνται με βάση παχιές ή λεπτές μεμβράνες.
- υβριδικές - ενεργές συσκευές ημιαγωγών «κάθονται» σε στοιχεία παθητικού φιλμ (τρανζίστορ και τα λοιπά.).
Αλλά για τη χρήση μικροκυκλωμάτων, αυτή η ταξινόμηση στις περισσότερες περιπτώσεις δεν παρέχει ειδικές πρακτικές πληροφορίες.
Πακέτα τσιπ
Για την προστασία του εσωτερικού περιεχομένου και για την απλοποίηση της εγκατάστασης, τα μικροκυκλώματα τοποθετούνται σε θήκη. Αρχικά, τα περισσότερα από τα τσιπ κατασκευάζονταν σε μεταλλικό κέλυφος (στρογγυλό ή ορθογώνιο) με εύκαμπτα καλώδια που βρίσκονται περιμετρικά.
Αυτός ο σχεδιασμός δεν επέτρεψε να χρησιμοποιηθούν όλα τα πλεονεκτήματα της σμίκρυνσης, καθώς οι διαστάσεις της συσκευής ήταν πολύ μεγάλες σε σύγκριση με το μέγεθος του κρυστάλλου. Επιπλέον, ο βαθμός ολοκλήρωσης ήταν χαμηλός, γεγονός που μόνο επιδείνωσε το πρόβλημα. Στα μέσα της δεκαετίας του '60 αναπτύχθηκε το πακέτο DIP (διπλό σε σειρά πακέτο) είναι μια ορθογώνια κατασκευή με άκαμπτα καλώδια και στις δύο πλευρές. Το πρόβλημα των ογκωδών διαστάσεων δεν επιλύθηκε, αλλά παρ 'όλα αυτά, μια τέτοια λύση κατέστησε δυνατή την επίτευξη μεγαλύτερης πυκνότητας συσκευασίας, καθώς και την απλοποίηση της αυτοματοποιημένης συναρμολόγησης ηλεκτρονικών κυκλωμάτων.Ο αριθμός των ακίδων μικροκυκλώματος σε μια συσκευασία DIP κυμαίνεται από 4 έως 64, αν και οι συσκευασίες με περισσότερα από 40 «πόδια» εξακολουθούν να είναι σπάνιες.
Σπουδαίος! Το βήμα της ακίδας για οικιακά μικροκυκλώματα DIP είναι 2,5 mm, για εισαγόμενα - 2,54 mm (1 γραμμή = 0,1 ίντσα). Εξαιτίας αυτού, προκύπτουν προβλήματα με την αμοιβαία αντικατάσταση πλήρους, όπως φαίνεται, αναλόγων της ρωσικής και εισαγόμενης παραγωγής. Μια μικρή απόκλιση καθιστά δύσκολη την εγκατάσταση συσκευών που είναι πανομοιότυπες σε λειτουργικότητα και pinout στις πλακέτες και στον πίνακα.
Με την ανάπτυξη της ηλεκτρονικής τεχνολογίας, τα μειονεκτήματα των πακέτων DIP έχουν γίνει εμφανή. Για τους μικροεπεξεργαστές, ο αριθμός των ακίδων δεν ήταν αρκετός και η περαιτέρω αύξησή τους απαιτούσε αύξηση των διαστάσεων της θήκης. τέτοια μικροκυκλώματα άρχισαν να καταλαμβάνουν πολύ αχρησιμοποίητο χώρο στις πλακέτες. Το δεύτερο πρόβλημα που έφερε το τέλος της εποχής της κυριαρχίας των DIP είναι η ευρεία χρήση της επιφανειακής τοποθέτησης. Τα στοιχεία άρχισαν να εγκαθίστανται όχι στις οπές της πλακέτας, αλλά να συγκολλούνται απευθείας στα μαξιλάρια επαφής. Αυτή η μέθοδος τοποθέτησης αποδείχθηκε πολύ ορθολογική, επομένως απαιτήθηκαν μικροκυκλώματα σε πακέτα προσαρμοσμένα για συγκόλληση επιφανειών. Και ξεκίνησε η διαδικασία παραγκωνισμού συσκευών για τοποθέτηση "τρύπας" (αληθινή τρύπα) στοιχεία που ονομάζονται ως smd (επιφανειακή λεπτομέρεια).
Το πρώτο βήμα για τη μετάβαση σε πακέτα SOIC από χάλυβα επιφανειακής τοποθέτησης και οι τροποποιήσεις τους (SOP, HSOP και άλλα). Όπως και το DIP, έχουν πόδια σε δύο σειρές κατά μήκος των μακριών πλευρών, αλλά είναι παράλληλα με το κάτω επίπεδο της θήκης.
Μια περαιτέρω εξέλιξη ήταν το πακέτο QFP. Αυτή η τετράγωνη θήκη έχει ακροδέκτες σε κάθε πλευρά.Η θήκη PLLC είναι παρόμοια με αυτήν, αλλά εξακολουθεί να είναι πιο κοντά στο DIP, αν και τα πόδια βρίσκονται επίσης σε όλη την περίμετρο.
Για κάποιο χρονικό διάστημα, τα τσιπ DIP κατείχαν τις θέσεις τους στον τομέα των προγραμματιζόμενων συσκευών (ROM, ελεγκτές, PLM), αλλά η εξάπλωση του προγραμματισμού εντός κυκλώματος έχει οδηγήσει τα πακέτα αληθινής οπής δύο σειρών και από αυτήν την περιοχή. Τώρα, ακόμη και εκείνα τα εξαρτήματα, των οποίων η τοποθέτηση σε τρύπες φαινόταν να μην έχει εναλλακτική λύση, έχουν επιδόσεις SMD - για παράδειγμα, ενσωματωμένοι σταθεροποιητές τάσης κ.λπ.
Η ανάπτυξη των περιπτώσεων μικροεπεξεργαστή πήρε διαφορετικό δρόμο. Δεδομένου ότι ο αριθμός των ακίδων δεν ταιριάζει στην περίμετρο κανενός από τα λογικά τετραγωνικά μεγέθη, τα σκέλη ενός μεγάλου μικροκυκλώματος είναι διατεταγμένα με τη μορφή μήτρας (PGA, LGA, κ.λπ.).
Οφέλη από τη χρήση μικροτσίπ
Η έλευση των μικροκυκλωμάτων έχει φέρει επανάσταση στον κόσμο των ηλεκτρονικών (ιδιαίτερα στην τεχνολογία μικροεπεξεργαστών). Οι υπολογιστές σε λάμπες που καταλαμβάνουν ένα ή περισσότερα δωμάτια θυμούνται ως ιστορικό αξιοπερίεργο. Αλλά ένας σύγχρονος επεξεργαστής περιέχει περίπου 20 δισεκατομμύρια τρανζίστορ. Εάν πάρουμε την περιοχή ενός τρανζίστορ σε μια διακριτή έκδοση τουλάχιστον 0,1 τετραγωνικών εκατοστών, τότε η περιοχή που καταλαμβάνει ο επεξεργαστής ως σύνολο θα πρέπει να είναι τουλάχιστον 200.000 τετραγωνικά μέτρα - περίπου 2.000 μεσαίου μεγέθους τριών δωματίων διαμερίσματα.
Πρέπει επίσης να παρέχετε χώρο για τη μνήμη, την κάρτα ήχου, την κάρτα ήχου, τον προσαρμογέα δικτύου και άλλα περιφερειακά. Το κόστος τοποθέτησης ενός τέτοιου αριθμού διακριτών στοιχείων θα ήταν τεράστιο και η αξιοπιστία της λειτουργίας είναι απαράδεκτα χαμηλή. Η αντιμετώπιση προβλημάτων και η επισκευή θα διαρκούσαν απίστευτα πολύ χρόνο. Είναι προφανές ότι η εποχή των προσωπικών υπολογιστών χωρίς τσιπ υψηλού βαθμού ενοποίησης δεν θα είχε έρθει ποτέ.Επίσης, χωρίς τις σύγχρονες τεχνολογίες, δεν θα είχαν δημιουργηθεί συσκευές που απαιτούν μεγάλη υπολογιστική ισχύ - από οικιακές έως βιομηχανικές ή επιστημονικές
Η κατεύθυνση ανάπτυξης των ηλεκτρονικών είναι προκαθορισμένη για πολλά χρόνια ακόμα. Αυτό είναι, πρώτα απ 'όλα, μια αύξηση του βαθμού ολοκλήρωσης των στοιχείων μικροκυκλώματος, η οποία συνδέεται με τη συνεχή ανάπτυξη των τεχνολογιών. Υπάρχει ένα ποιοτικό άλμα μπροστά, όταν οι δυνατότητες της μικροηλεκτρονικής θα φτάσουν στο όριο, αλλά αυτό είναι ένα ζήτημα ενός μάλλον μακρινού μέλλοντος.
Παρόμοια άρθρα:
