Tek bir yarı iletken çip üzerinde iki veya daha fazla transistör yapma fikrini ilk kimin ortaya attığı bilinmiyor. Belki de bu fikir, yarı iletken elemanların üretiminin başlamasından hemen sonra ortaya çıktı. Bu yaklaşımın teorik temellerinin 1950'lerin başında yayınlandığı bilinmektedir. Teknolojik sorunların üstesinden gelmek 10 yıldan az sürdü ve 60'ların başında, tek bir pakette birkaç elektronik bileşen içeren ilk cihaz piyasaya sürüldü - bir mikro devre (yonga). O andan itibaren insanlık, sonu görünmeyen bir gelişme yoluna girmiştir.
Mikro devrelerin amacı
Entegre versiyonda, çeşitli derecelerde entegrasyona sahip çok çeşitli elektronik bileşenler şu anda gerçekleştirilmektedir. Onlardan, küplerden olduğu gibi çeşitli elektronik cihazlar toplayabilirsiniz. Böylece radyo alıcı devresi çeşitli şekillerde gerçekleştirilebilir. İlk seçenek, transistör çiplerini kullanmaktır.Sonuçlarını bağlayarak bir alıcı cihaz yapabilirsiniz. Sonraki adım, entegre bir tasarımda tek tek düğümleri kullanmaktır (her biri kendi vücudunda):
- radyo frekansı yükselticisi;
- heterodin;
- karıştırıcı;
- ses frekans yükseltici
Son olarak, en modern seçenek, tüm alıcının tek bir çipte olmasıdır, sadece birkaç harici pasif eleman eklemeniz yeterlidir. Açıkçası, entegrasyon derecesinin artmasıyla devrelerin inşası daha basit hale gelir. Tam teşekküllü bir bilgisayar bile artık tek bir çip üzerinde uygulanabilir. Performansı hala geleneksel bilgi işlem cihazlarına göre daha düşük olacak, ancak teknolojinin gelişmesiyle bu anın üstesinden gelinmesi mümkün.
çip türleri
Şu anda, çok sayıda mikro devre türü üretilmektedir. Hemen hemen her tam elektronik düzenek, standart veya özel, mikro olarak mevcuttur. Tüm türleri tek bir inceleme çerçevesinde listelemek ve analiz etmek mümkün değildir. Ancak genel olarak, işlevsel amaca göre mikro devreler üç küresel kategoriye ayrılabilir.
- Dijital. Ayrık sinyallerle çalışın. Girişe dijital seviyeler uygulanır, çıkıştan da dijital biçimde sinyaller alınır. Bu aygıt sınıfı, basit mantık öğelerinden en modern mikroişlemcilere kadar olan alanı kapsar. Bu ayrıca programlanabilir mantık dizilerini, bellek aygıtlarını vb. içerir.
- analog. Sürekli bir yasaya göre değişen sinyallerle çalışırlar. Böyle bir mikro devrenin tipik bir örneği, bir ses frekans yükselticisidir. Bu sınıf ayrıca entegre lineer stabilizatörler, sinyal üreteçleri, ölçüm sensörleri ve çok daha fazlasını içerir. Analog kategori ayrıca pasif eleman setlerini de içerir (dirençler, RC devreleri vb.).
- Analogdan Dijitale (Dijitalden Analoga). Bu mikro devreler yalnızca ayrık verileri sürekli veya tam tersi şekilde dönüştürmekle kalmaz. Aynı paketteki orijinal veya alınan sinyaller güçlendirilebilir, dönüştürülebilir, modüle edilebilir, kodu çözülebilir ve benzerleri. Analog-dijital sensörler, çeşitli teknolojik süreçlerin ölçüm devrelerini bilgi işlem cihazlarıyla bağlamak için yaygın olarak kullanılmaktadır.
Mikroçipler ayrıca üretim türüne göre bölünür:
- yarı iletken - tek bir yarı iletken kristal üzerinde gerçekleştirilir;
- film - kalın veya ince filmler temelinde pasif elemanlar oluşturulur;
- hibrit - yarı iletken aktif cihazlar pasif film elemanlarına “oturur” (transistörler vb.).
Ancak mikro devrelerin kullanımı için bu sınıflandırma çoğu durumda özel pratik bilgiler sağlamaz.
çip paketleri
Dahili içeriği korumak ve kurulumu kolaylaştırmak için mikro devreler bir kutuya yerleştirilmiştir. Başlangıçta, yongaların çoğu metal bir kabukta üretildi (yuvarlak veya dikdörtgen) çevre çevresinde bulunan esnek kablolarla.
Bu tasarım, minyatürleştirmenin tüm avantajlarını kullanmasına izin vermedi, çünkü cihazın boyutları kristalin boyutuna kıyasla çok büyüktü. Ek olarak, entegrasyon derecesi düşüktü ve bu da sorunu daha da kötüleştirdi. 60'ların ortalarında DIP paketi geliştirildi (çift hat içi paket) her iki tarafında sert uçlara sahip dikdörtgen bir yapıdır. Hacimli boyutlar sorunu çözülmedi, ancak yine de böyle bir çözüm, daha fazla paketleme yoğunluğu elde etmeyi ve ayrıca elektronik devrelerin otomatik montajını basitleştirmeyi mümkün kıldı.Bir DIP paketindeki mikro devre pinlerinin sayısı 4 ila 64 arasında değişir, ancak 40'tan fazla "bacak" içeren paketler hala nadirdir.
Önemli! Yerli DIP mikro devreler için pin aralığı 2,5 mm, ithal için - 2,54 mm (1 satır = 0.1 inç). Bu nedenle, görünüşe göre, Rus ve ithal üretimin analoglarının karşılıklı olarak değiştirilmesiyle ilgili sorunlar ortaya çıkıyor. Hafif bir tutarsızlık, panolarda ve panelde işlevsellik ve pin çıkışı bakımından aynı olan cihazların kurulmasını zorlaştırır.
Elektronik teknolojisinin gelişmesiyle birlikte DIP paketlerinin dezavantajları belirgin hale gelmiştir. Mikroişlemciler için pin sayısı yeterli değildi ve bunların daha da artması kasanın boyutlarında bir artış gerektiriyordu. bu tür mikro devreler, panolarda çok fazla kullanılmayan yer kaplamaya başladı. DIP hakimiyeti çağının sonunu getiren ikinci sorun ise yüzey montajının yaygınlaşmasıdır. Elemanlar, tahtadaki deliklere değil, doğrudan temas pedlerine lehimlenmeye başlandı. Bu montaj yönteminin çok rasyonel olduğu ortaya çıktı, bu nedenle yüzey lehimleme için uyarlanmış paketlerde mikro devreler gerekliydi. Ve "delik" montajı için cihazları dışlama süreci başladı (gerçek delik) olarak adlandırılan elemanlar smd (yüzeye monte detay).
Yüzeye monte çelik SOIC paketlerine ve modifikasyonlarına geçişe yönelik ilk adım (SOP, HSOP ve daha fazlası). DIP gibi, uzun kenarlar boyunca iki sıra halinde bacakları vardır, ancak kasanın alt düzlemine paraleldirler.
Bir başka gelişme de QFP paketiydi. Bu kare şeklindeki kasanın her iki tarafında terminaller bulunur.PLLC kasası buna benzer, ancak bacaklar da tüm çevre çevresinde yer almasına rağmen yine de DIP'ye daha yakındır.
Bir süredir DIP çipleri programlanabilir cihazlar sektöründe yerlerini korudu (ROM, kontrolörler, PLM), ancak devre içi programlamanın yayılması, iki sıralı gerçek delikli paketleri de bu alanın dışına çıkardı. Şimdi, deliklere montajının alternatifi yokmuş gibi görünen bu parçalar bile SMD performansı aldı - örneğin, entegre voltaj stabilizatörleri vb.
Mikroişlemci kasalarının gelişimi farklı bir yol izledi. Pim sayısı, makul kare boyutlarının herhangi birinin çevresine uymadığından, büyük bir mikro devrenin bacakları bir matris şeklinde düzenlenir (PGA, LGA, vb.).
Mikroçip kullanmanın faydaları
Mikro devrelerin ortaya çıkışı elektronik dünyasında devrim yarattı (özellikle mikroişlemci teknolojisinde). Bir veya daha fazla odayı işgal eden lambaların üzerindeki bilgisayarlar, tarihi bir merak olarak hatırlanır. Ancak modern bir işlemci yaklaşık 20 milyar transistör içerir. Bir transistörün alanını en az 0.1 cm2'lik ayrı bir versiyonda alırsak, işlemcinin bir bütün olarak kapladığı alan en az 200.000 metrekare - yaklaşık 2.000 orta boy üç odalı olmalıdır. daireler.
Ayrıca bellek, ses kartı, ses kartı, ağ bağdaştırıcısı ve diğer çevre birimleri için alan sağlamanız gerekir. Bu kadar çok sayıda ayrı elemanı monte etmenin maliyeti çok büyük olacaktır ve işletimin güvenilirliği kabul edilemez derecede düşüktür. Sorun giderme ve onarım inanılmaz derecede uzun zaman alacaktır. Yüksek derecede entegrasyon çipleri olmayan kişisel bilgisayarların çağının asla gelemeyeceği açıktır.Ayrıca, modern teknolojiler olmadan, büyük bilgi işlem gücü gerektiren cihazlar yaratılamazdı - evlerden endüstriyel veya bilimsel cihazlara kadar.
Elektroniğin gelişim yönü, gelecek yıllar için önceden belirlenmiştir. Bu, her şeyden önce, teknolojilerin sürekli gelişimi ile ilişkili olan mikro devre elemanlarının entegrasyon derecesindeki bir artıştır. Mikroelektronik olanaklarının sınıra geleceği bir nitel sıçrama var, ancak bu oldukça uzak bir gelecek meselesi.
Benzer makaleler:
