Atributet e produktit

Dokumentet & Media

Klasifikimet e Mjedisit dhe Eksportit

Qarqe të integruara

Një qark i integruar (IC) është një çip gjysmëpërçues që mbart shumë komponentë të vegjël si kondensatorët, diodat, transistorët dhe rezistorët.Këta komponentë të vegjël përdoren për llogaritjen dhe ruajtjen e të dhënave me ndihmën e teknologjisë dixhitale ose analoge.Ju mund të mendoni për një IC si një çip të vogël që mund të përdoret si një qark i plotë dhe i besueshëm.Një qark i integruar mund të jetë një numërues, oshilator, përforcues, portë logjike, kohëmatës, memorie kompjuteri, apo edhe mikroprocesor.

Një IC konsiderohet një bllok themelor ndërtimor i të gjitha pajisjeve elektronike të sotme.Emri i tij sugjeron një sistem komponentësh të shumëfishtë të ndërlidhur të ngulitur në një material gjysmëpërçues të hollë, të bërë nga silikoni.

Historia e qarqeve të integruara 

Teknologjia pas qarqeve të integruara u prezantua fillimisht në vitin 1950 nga Robert Noyce dhe Jack Kilby në Shtetet e Bashkuara të Amerikës.Forcat Ajrore Amerikane ishin konsumatori i parë i kësaj shpikjeje të re.Jack gjithashtu Kilby fitoi çmimin Nobel në Fizikë në 2000 për shpikjen e tij të IC-ve të vogla.

1.5 vjet pas prezantimit të dizajnit të Kilby, Robert Noyce prezantoi versionin e tij të qarkut të integruar.Modeli i tij zgjidhi disa çështje praktike në pajisjen e Kilby.Noyce gjithashtu përdori silikon për modelin e tij, ndërsa Jack Kilby përdori germanium. 

Robert Noyce dhe Jack Kilby të dy morën patenta amerikane për kontributin e tyre në qarqet e integruara.Ata luftuan me çështje ligjore për disa vite.Më në fund, të dyja kompanitë Noyce dhe Kilby vendosën t'i licencojnë shpikjet e tyre dhe t'i prezantojnë ato në një treg të madh global.

Llojet e qarqeve të integruara

Ekzistojnë dy lloje të qarqeve të integruara.Këto janë:

1. IC analoge

IC-të analoge kanë një dalje të ndryshueshme vazhdimisht, në varësi të sinjalit që marrin.Në teori, IC të tilla mund të arrijnë një numër të pakufizuar gjendjesh.Në këtë lloj IC, niveli i daljes së lëvizjes është një funksion linear i nivelit të hyrjes së sinjalit.

IC-të lineare mund të funksionojnë si amplifikues të radio-frekuencës (RF) dhe audio-frekuencës (AF).Përforcuesi operacional (op-amp) është pajisja që përdoret normalisht këtu.Përveç kësaj, një sensor i temperaturës është një tjetër aplikim i zakonshëm.IC-të lineare mund të ndezin dhe fikin pajisje të ndryshme pasi sinjali të arrijë një vlerë të caktuar.Këtë teknologji mund ta gjeni në furra, ngrohje dhe kondicionerë. 

2. IC dixhitale 

Këto janë të ndryshme nga IC-të analoge.Ata nuk funksionojnë në një gamë konstante të niveleve të sinjalit.Në vend të kësaj, ato funksionojnë në disa nivele të paracaktuara.IC-të dixhitale në thelb funksionojnë me ndihmën e portave logjike.Portat logjike përdorin të dhëna binare.Sinjalet në të dhënat binare kanë vetëm dy nivele të njohura si i ulët (logjika 0) dhe i lartë (logjika 1).

IC-të dixhitale përdoren në një gamë të gjerë aplikacionesh si kompjuterë, modem, etj.

Pse janë të njohura qarqet e integruara?

Pavarësisht se u shpik pothuajse 30 vjet më parë, qarqet e integruara përdoren ende në shumë aplikacione.Le të diskutojmë disa nga elementët përgjegjës për popullaritetin e tyre: 

1.Shkallueshmëria 

Disa vite më parë, të ardhurat e industrisë së gjysmëpërçuesve arritën deri në 350 miliardë dollarë të pabesueshëm.Intel ishte kontribuesi më i madh këtu.Kishte edhe lojtarë të tjerë dhe shumica e tyre i përkisnin tregut dixhital.Nëse shikoni shifrat, do të shihni se 80 për qind e shitjeve të prodhuara nga industria e gjysmëpërçuesve ishin nga ky treg.

Qarqet e integruara kanë luajtur një rol të madh në këtë sukses.E shihni, studiuesit e industrisë së gjysmëpërçuesve analizuan qarkun e integruar, aplikimet dhe specifikimet e tij dhe e rritën atë.

IC i parë i shpikur ndonjëherë kishte vetëm disa transistorë - 5 për të qenë specifik.Dhe tani ne kemi parë Xeon me 18 bërthama të Intel me gjithsej 5.5 miliardë transistorë.Për më tepër, IBM Storage Controller kishte 7.1 miliardë transistorë me 480 MB cache L4 në 2015.

Kjo shkallëzim ka luajtur një rol të madh në popullaritetin mbizotërues të qarqeve të integruara.

2. Kostoja

Ka pasur disa debate mbi koston e një IC.Me kalimin e viteve, ka pasur një keqkuptim edhe për çmimin aktual të një IC.Arsyeja pas kësaj është se IC-të nuk janë më një koncept i thjeshtë.Teknologjia po ecën përpara me një shpejtësi jashtëzakonisht të shpejtë dhe projektuesit e çipave duhet të vazhdojnë me këtë ritëm kur llogaritin koston e IC.

Disa vjet më parë, llogaritja e kostos për një IC përdorej për t'u mbështetur në mbulesën e silikonit.Në atë kohë, përllogaritja e kostos së çipit mund të përcaktohej lehtësisht nga madhësia e modelit.Ndërsa silikoni është ende një element kryesor në llogaritjet e tyre, ekspertët duhet të marrin parasysh edhe komponentë të tjerë kur llogaritin koston e IC.

Deri më tani, ekspertët kanë nxjerrë një ekuacion mjaft të thjeshtë për të përcaktuar koston përfundimtare të një IC:

Kostoja përfundimtare e IC = Kostoja e paketës + Kostoja e testimit + Kostoja e çmimit + Kostoja e transportit

Ky ekuacion merr në konsideratë të gjithë elementët e nevojshëm që luajnë një rol të madh në prodhimin e çipit.Përveç kësaj, mund të ketë disa faktorë të tjerë që mund të merren parasysh.Gjëja më e rëndësishme që duhet mbajtur parasysh kur vlerësoni kostot e IC është se çmimi mund të ndryshojë gjatë procesit të prodhimit për arsye të shumta.

Gjithashtu, çdo vendim teknik i marrë gjatë procesit të prodhimit mund të ketë një ndikim të rëndësishëm në koston e projektit.

3. Besueshmëria

Prodhimi i qarqeve të integruara është një detyrë shumë e ndjeshme pasi kërkon që të gjitha sistemet të punojnë vazhdimisht gjatë miliona cikleve.Fushat e jashtme elektromagnetike, temperaturat ekstreme dhe kushtet e tjera të funksionimit luajnë të gjitha një rol të rëndësishëm në funksionimin e IC.

Megjithatë, shumica e këtyre çështjeve eliminohen me përdorimin e testimit të stresit të lartë të kontrolluar saktë.Nuk siguron mekanizma të rinj të dështimit, duke rritur besueshmërinë e qarqeve të integruara.Ne gjithashtu mund të përcaktojmë shpërndarjen e dështimit në një kohë relativisht të shkurtër përmes përdorimit të sforcimeve më të larta.

Të gjitha këto aspekte ndihmojnë për t'u siguruar që një qark i integruar është në gjendje të funksionojë siç duhet.

Për më tepër, këtu janë disa veçori për të përcaktuar sjelljen e qarqeve të integruara:

Temperatura

Temperatura mund të ndryshojë në mënyrë drastike, duke e bërë prodhimin e IC jashtëzakonisht të vështirë.

Tensioni.

Pajisjet funksionojnë me një tension nominal që mund të ndryshojë pak.

Procesi

Ndryshimet më jetike të procesit të përdorura për pajisjet janë tensioni i pragut dhe gjatësia e kanalit.Ndryshimet e procesit klasifikohen si:

• Shumë për shumë
• Meshë në meshë
• Vdes për të vdekur

Paketat e qarkut të integruar

Paketa mbështjell diabet e një qarku të integruar, duke e bërë të lehtë për ne lidhjen me të.Çdo lidhje e jashtme në mallë është e lidhur me një copë teli të vogël ari në një kunj në paketë.Kunjat janë terminale ekstrudues me ngjyrë argjendi.Ata kalojnë nëpër qark për t'u lidhur me pjesët e tjera të çipit.Këto janë shumë thelbësore pasi ato shkojnë rreth qarkut dhe lidhen me telat dhe pjesën tjetër të komponentëve në një qark.

Ka disa lloje të ndryshme paketash që mund të përdoren këtu.Të gjithë kanë lloje unike montimi, dimensione unike dhe numërim të kunjave.Le të hedhim një vështrim se si funksionon kjo.

Numërimi i kunjave

Të gjitha qarqet e integruara janë të polarizuara, dhe çdo pin është i ndryshëm si nga funksioni ashtu edhe nga vendndodhja.Kjo do të thotë që paketa duhet të tregojë dhe të ndajë të gjitha kunjat nga njëra-tjetra.Shumica e IC-ve përdorin një pikë ose një pikë për të treguar kunjin e parë.

Pasi të identifikoni vendndodhjen e kunjit të parë, pjesa tjetër e numrave të pinit rriten në një sekuencë ndërsa shkoni në drejtim të kundërt të akrepave të orës rreth qarkut.

Montimi

Montimi është një nga karakteristikat unike të një lloji paketimi.Të gjitha paketimet mund të kategorizohen sipas njërës nga dy kategoritë e montimit: montim në sipërfaqe (SMD ose SMT) ose me vrima të përshkuara (PTH).Është shumë më e lehtë të punosh me paketat Through-hole pasi ato janë më të mëdha.Ato janë krijuar për t'u fiksuar në njërën anë të një qarku dhe për t'u bashkuar në një tjetër.

Paketat e montimit në sipërfaqe vijnë në madhësi të ndryshme, nga të vogla në ato të vogla.Ata janë të fiksuar në njërën anë të kutisë dhe janë ngjitur në sipërfaqe.Kunjat e kësaj pakete janë ose pingul me çipin, të shtrydhura nga ana, ose ndonjëherë vendosen në një matricë në bazën e çipit.Qarqet e integruara në formën e një montimi në sipërfaqe kërkojnë gjithashtu mjete të posaçme për t'u montuar.

Dyfishtë në linjë

Paketa e dyfishtë në linjë (DIP) është një nga paketat më të zakonshme.Ky është një lloj pakete IC me vrima.Këto patate të skuqura të vogla përmbajnë dy rreshta paralele kunjash që shtrihen vertikalisht nga një strehë e zezë, plastike, drejtkëndore.

Kunjat kanë një hapësirë ​​prej rreth 2,54 mm ndërmjet tyre - një standard i përsosur për t'u përshtatur në tabelat e bukës dhe disa pllaka të tjera prototipuese.Në varësi të numrit të kunjave, dimensionet e përgjithshme të paketës DIP mund të ndryshojnë nga 4 në 64.

Rajoni ndërmjet çdo rreshti kunjash është i ndarë për të mundësuar që IC-të DIP të mbivendosen në rajonin qendror të një tabele buke.Kjo siguron që kunjat të kenë rreshtin e tyre dhe të mos shkurtohen.

Small-Outline

Paketat e qarkut të integruar me skicë të vogël ose SOIC janë të ngjashme me një montim në sipërfaqe.Përbëhet duke përkulur të gjitha kunjat në një DIP dhe duke e tkurrur poshtë.Ju mund t'i montoni këto pako me një dorë të qëndrueshme dhe madje me një sy të mbyllur – Është kaq e lehtë!

Katër banesë

Paketat Quad Flat rrisin kunjat në të katër drejtimet.Numri i përgjithshëm i kunjave në një IC katërshe të sheshtë mund të ndryshojë diku nga tetë kunja në një anë (32 gjithsej) deri në shtatëdhjetë kunja në një anë (300+ në total).Këto kunja kanë një hapësirë ​​prej rreth 0,4 mm deri në 1 mm ndërmjet tyre.Variantet më të vogla të paketës katërshe të sheshtë përbëhen nga paketa me profil të ulët (LQFP), të hollë (TQFP) dhe shumë të holla (VQFP).

Vargjet e rrjetit të topave

Ball Grid Arrays ose BGA janë paketat më të avancuara IC përreth.Këto janë paketa tepër të ndërlikuara, të vogla ku topa të vegjël saldimi vendosen në një rrjet dy-dimensionale në bazën e qarkut të integruar.Ndonjëherë ekspertët i bashkojnë topat e saldimit direkt në kapelë!

Paketat Ball Grid Arrays përdoren shpesh për mikroprocesorë të avancuar, si Raspberry Pi ose pcDuino.