Өнім атрибуттары

Құжаттар және БАҚ

Экологиялық және экспорттық классификациялар

Интегралды схемалар 

Интегралды схема (IC) - конденсаторлар, диодтар, транзисторлар және резисторлар сияқты көптеген ұсақ компоненттерді тасымалдайтын жартылай өткізгіш микросхема.Бұл кішкентай компоненттер цифрлық немесе аналогтық технологияның көмегімен деректерді есептеу және сақтау үшін қолданылады.Сіз IC-ны толық, сенімді схема ретінде пайдалануға болатын шағын чип ретінде қарастыруға болады.Интегралды схемалар санауыш, осциллятор, күшейткіш, логикалық қақпа, таймер, компьютер жады немесе тіпті микропроцессор болуы мүмкін.

IC қазіргі заманғы барлық электрондық құрылғылардың негізгі құрылыс материалы болып саналады.Оның атауы жұқа кремнийден жасалған жартылай өткізгіш материалға енгізілген өзара байланысты бірнеше компоненттер жүйесін білдіреді.

Интегралды схемалардың тарихы

Интегралдық схемалардың артындағы технологияны алғаш рет 1950 жылы Америка Құрама Штаттарында Роберт Нойс пен Джек Килби енгізді.АҚШ-тың әуе күштері осы жаңа өнертабыстың алғашқы тұтынушысы болды.Джек Килби 2000 жылы миниатюрленген IC ойлап тапқаны үшін физика бойынша Нобель сыйлығын жеңіп алды.

Килбидің дизайнын енгізгеннен кейін 1,5 жыл өткен соң Роберт Нойс интегралдық схеманың өз нұсқасын ұсынды.Оның моделі Килби құрылғысында бірнеше практикалық мәселелерді шешті.Нойс өзінің моделіне кремнийді де пайдаланды, ал Джек Килби германийді пайдаланды.

Роберт Нойс пен Джек Килби интегралдық микросхемаларға қосқан үлесі үшін АҚШ патенттерін алды.Олар бірнеше жыл бойы құқықтық мәселелермен күресті.Ақырында, Нойс пен Килбидің компаниялары өздерінің өнертабыстарын кросс-лицензиялауға және оларды үлкен жаһандық нарыққа шығаруға шешім қабылдады.

Интегралдық схемалардың түрлері

Интегралдық микросхемалардың екі түрі бар.Бұлар:

1. Аналогтық АЖ

Аналогтық IC-лер алатын сигналға байланысты үнемі өзгеретін шығысқа ие.Теориялық тұрғыдан мұндай IC күйлердің шексіз санына қол жеткізе алады.IC-ның бұл түрінде қозғалыстың шығыс деңгейі сигналдың кіріс деңгейінің сызықтық функциясы болып табылады.

Сызықтық IC радиожиілік (РЖ) және аудиожиілік (AF) күшейткіштері ретінде жұмыс істей алады.Операциялық күшейткіш (op-amp) бұл жерде әдетте қолданылатын құрылғы болып табылады.Сонымен қатар, температура сенсоры тағы бір кең таралған қолданба болып табылады.Сызықтық IC сигнал белгілі бір мәнге жеткенде әртүрлі құрылғыларды қосып-өшіре алады.Бұл технологияны пештерде, жылытқыштарда және кондиционерлерден таба аласыз.

2. Цифрлық IC

Бұл аналогтық IC-ден ерекшеленеді.Олар сигнал деңгейлерінің тұрақты диапазонында жұмыс істемейді.Оның орнына олар алдын ала орнатылған бірнеше деңгейде жұмыс істейді.Цифрлық IC негізгі логикалық қақпалардың көмегімен жұмыс істейді.Логикалық қақпалар екілік деректерді пайдаланады.Екілік деректердегі сигналдар төмен (логикалық 0) және жоғары (логикалық 1) деп аталатын тек екі деңгейге ие.

Цифрлық IC компьютерлер, модемдер және т.б. сияқты қолданбалардың кең ауқымында қолданылады.

Неліктен интегралды схемалар танымал?

30 жыл бұрын ойлап табылғанына қарамастан, интегралды микросхемалар әлі де көптеген қосымшаларда қолданылады.Олардың танымал болуына жауапты кейбір элементтерді талқылайық:

1. Масштабтау мүмкіндігі 

Бірнеше жыл бұрын жартылай өткізгіш өнеркәсібінің кірісі керемет 350 миллиард долларға жетті.Мұнда ең үлкен үлес қосқан Intel болды.Басқа ойыншылар да болды, олардың көпшілігі цифрлық нарыққа қатысты.Егер сіз сандарға қарасаңыз, жартылай өткізгіш өнеркәсібі өндірген сатудың 80 пайызы осы нарықтан шыққанын көресіз.

Бұл табысқа интегралды схемалар үлкен рөл атқарды.Көрдіңіз бе, жартылай өткізгіштер өнеркәсібінің зерттеушілері интегралдық схеманы, оның қолданбаларын және оның техникалық сипаттамаларын талдап, оны кеңейтті.

Бірінші ойлап тапқан IC-де бірнеше транзистор ғана болды - нақты болу үшін 5.Енді біз Intel корпорациясының жалпы саны 5,5 миллиард транзисторы бар 18 ядролы Xeon құрылғысын көрдік.Сонымен қатар, IBM Storage Controller 2015 жылы 480 МБ L4 кэшпен 7,1 миллиард транзисторға ие болды.

Бұл масштабтау интегралды схемалардың танымалдылығында үлкен рөл атқарды.

2. Құны

IC құны туралы бірнеше пікірталастар болды.Көптеген жылдар бойы IC-ның нақты бағасы туралы қате түсінік болды.Мұның себебі - IC енді қарапайым ұғым емес.Технология өте жоғары жылдамдықпен алға жылжуда және чип дизайнерлері IC құнын есептеген кезде осы қарқынмен жүруі керек.

Бірнеше жыл бұрын IC үшін шығындарды есептеу кремний матрицасына сүйенетін.Ол кезде чиптің құнын бағалау матаның өлшемімен оңай анықталуы мүмкін.Кремний әлі де олардың есептеулеріндегі негізгі элемент болғанымен, сарапшылар IC құнын есептеген кезде басқа компоненттерді де ескеруі керек.

Осы уақытқа дейін сарапшылар IC-ның соңғы құнын анықтау үшін өте қарапайым теңдеуді шығарды:

Соңғы IC құны = Пакет құны + Сынақ құны + Өлшем құны + Жеткізу құны

Бұл теңдеу чипті өндіруде үлкен рөл атқаратын барлық қажетті элементтерді қарастырады.Бұған қоса, қарастырылуы мүмкін басқа да факторлар болуы мүмкін.IC шығындарын бағалау кезінде есте сақтау керек ең маңызды нәрсе - баға бірнеше себептерге байланысты өндіріс процесінде өзгеруі мүмкін.

Сондай-ақ, өндіріс процесінде қабылданған кез келген техникалық шешімдер жобаның құнына айтарлықтай әсер етуі мүмкін.

3. Сенімділік

Интегралдық микросхемалар өндірісі өте сезімтал міндет, өйткені ол барлық жүйелердің миллиондаған циклдар бойы үздіксіз жұмыс істеуін талап етеді.Сыртқы электромагниттік өрістер, экстремалды температуралар және басқа жұмыс жағдайлары IC жұмысында маңызды рөл атқарады.

Дегенмен, бұл мәселелердің көпшілігі дұрыс басқарылатын жоғары стресстік тестілеуді қолдану арқылы жойылады.Ол интегралдық схемалардың сенімділігін арттыра отырып, жаңа істен шығу механизмдерін қамтамасыз етпейді.Біз сондай-ақ жоғары кернеулерді пайдалану арқылы салыстырмалы түрде қысқа уақыт ішінде бұзылудың таралуын анықтай аламыз.

Осы аспектілердің барлығы интегралдық схеманың дұрыс жұмыс істеуіне көз жеткізуге көмектеседі.

Сонымен қатар, интегралдық микросхемалардың әрекетін анықтауға арналған кейбір мүмкіндіктер:

Температура

Температура күрт өзгеруі мүмкін, бұл IC өндіруді өте қиын етеді.

Вольтаж.

Құрылғылар аздап өзгеруі мүмкін номиналды кернеуде жұмыс істейді.

Процесс

Құрылғылар үшін қолданылатын ең маңызды процесс өзгерістері шекті кернеу мен арна ұзындығы болып табылады.Процестің вариациясы келесідей жіктеледі:

• Көптен көпке
• Вафлиден вафлиге дейін
• Өлу үшін өл

Интегралды схемалар пакеттері

Пакет интегралды схеманың қалтасын орап, оған қосылуды жеңілдетеді.Қалыптағы әрбір сыртқы қосылым алтын сымның кішкене бөлігімен қаптамадағы түйреуішпен байланыстырылған.Түтікшелер - күміс түсті экструдталған терминалдар.Олар чиптің басқа бөліктерімен қосылу үшін тізбек арқылы өтеді.Бұл өте маңызды, өйткені олар тізбекті айналып өтіп, сымдарға және тізбектегі қалған компоненттерге қосылады.

Мұнда қолдануға болатын пакеттердің бірнеше түрі бар.Олардың барлығында бірегей орнату түрлері, бірегей өлшемдері және түйреуіштер саны бар.Бұл қалай жұмыс істейтінін қарастырайық.

PIN санау

Барлық интегралдық схемалар поляризацияланған және әрбір түйреуіш қызметі және орналасуы бойынша әртүрлі.Бұл пакет барлық түйреуіштерді бір-бірінен көрсетуі және бөлуі керек дегенді білдіреді.Көптеген IC бірінші түйреуішті көрсету үшін нүктені немесе ойықты пайдаланады.

Бірінші түйреуіштің орнын анықтағаннан кейін, тізбекті сағат тіліне қарсы бағытта жүріп өткенде, қалған түйреуіш нөмірлері дәйектілікпен артады.

Монтаждау

Орнату - қаптама түрінің ерекше сипаттамаларының бірі.Барлық бумаларды екі монтаждық санаттың біріне қарай бөлуге болады: үстіңгі монтаж (SMD немесе SMT) немесе тесік (PTH).Through-hole пакеттерімен жұмыс істеу оңайырақ, өйткені олар үлкенірек.Олар тізбектің бір жағына бекітіліп, екіншісіне дәнекерлеуге арналған.

Беткейге орнатылатын пакеттер кішкентайдан кішігірімге дейін әртүрлі мөлшерде келеді.Олар қораптың бір жағында бекітіліп, бетіне дәнекерленген.Бұл қаптаманың түйреуіштері чипке перпендикуляр, бүйірінен сығымдалған немесе кейде чиптің негізіндегі матрицаға орнатылады.Беткейлік қондырғы түріндегі интегралды схемалар да құрастыру үшін арнайы құралдарды қажет етеді.

Қос желілік

Dual In-line Package (DIP) – ең кең тараған пакеттердің бірі.Бұл тесігі бар IC пакетінің бір түрі.Бұл шағын чиптерде қара, пластик, тікбұрышты корпустан тігінен созылған екі параллель істіктер бар.

Істікшелердің арасында шамамен 2,54 мм аралық бар – бұл стандартты тақтаға және бірнеше басқа прототиптік тақталарға сәйкес келеді.Істік санына байланысты DIP бумасының жалпы өлшемдері 4-тен 64-ке дейін өзгеруі мүмкін.

DIP IC құрылғыларының нан тақтасының орталық аймағын қабаттасуы үшін түйреуіштердің әрбір жолының арасындағы аймақ аралықта орналасқан.Бұл түйреуіштердің өз қатарының болуын және қысқа болмауын қамтамасыз етеді.

Шағын контур

Кіші контурлы интегралдық схемалар пакеттері немесе SOIC беткі қондырғыға ұқсас.Ол DIP-дегі барлық түйреуіштерді бүгіп, оны кішірейту арқылы жасалады.Сіз бұл пакеттерді тұрақты қолмен және тіпті жабық көзбен жинай аласыз - бұл оңай!

Төрт жалпақ

Quad Flat пакеттері барлық төрт бағыттағы түйреуіштер.Төрт жалпақ IC-дегі түйреуіштердің жалпы саны бір жағындағы сегіз түйреуіштен (барлығы 32) бір жағындағы жетпіс түйреуішке (барлығы 300+) дейін өзгеруі мүмкін.Бұл түйреуіштердің арасында шамамен 0,4 мм-ден 1 мм-ге дейінгі бос орын бар.Төрт тегіс буманың кішірек нұсқалары төмен профильді (LQFP), жұқа (TQFP) және өте жұқа (VQFP) пакеттерден тұрады.

Шарлы тор массивтері

Ball Grid Arrays немесе BGA - айналадағы ең жетілдірілген IC пакеттері.Бұл интегралдық схеманың негізіндегі екі өлшемді торда дәнекерлеудің кішкентай шарлары орнатылған керемет күрделі, шағын пакеттер.Кейде сарапшылар дәнекерлеу шарларын тікелей матрицаға бекітеді!

Ball Grid Arrays пакеттері Raspberry Pi немесе pcDuino сияқты жетілдірілген микропроцессорлар үшін жиі пайдаланылады.