Бүтээгдэхүүний шинж чанарууд

Баримт бичиг ба хэвлэл мэдээлэл

Байгаль орчны болон экспортын ангилал

Нэгдсэн хэлхээнүүд

Нэгдсэн хэлхээ (IC) нь конденсатор, диод, транзистор, резистор зэрэг олон жижиг бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг агуулсан хагас дамжуулагч чип юм.Эдгээр жижиг хэсгүүдийг тоон эсвэл аналог технологийн тусламжтайгаар өгөгдлийг тооцоолох, хадгалахад ашигладаг.Та IC-ийг бүрэн, найдвартай хэлхээ болгон ашиглаж болох жижиг чип гэж ойлгож болно.Нэгдсэн хэлхээ нь тоолуур, осциллятор, өсгөгч, логик хаалга, таймер, компьютерийн санах ой, тэр ч байтугай микропроцессор байж болно.

IC нь өнөөгийн бүх электрон төхөөрөмжүүдийн үндсэн барилгын материал гэж тооцогддог.Түүний нэр нь нимгэн, цахиураар хийсэн хагас дамжуулагч материалд суулгагдсан, хоорондоо холбогдсон олон бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн системийг санал болгож байна.

Нэгдсэн хэлхээний түүх 

Нэгдсэн хэлхээний цаадах технологийг анх 1950 онд Роберт Нойс, Жек Килби нар АНУ-д нэвтрүүлсэн.Энэхүү шинэ бүтээлийн анхны хэрэглэгч нь АНУ-ын Агаарын цэргийн хүчин байв.Жак Килби 2000 онд жижигрүүлсэн IC зохион бүтээснийхээ төлөө Физикийн чиглэлээр Нобелийн шагнал хүртэж байсан.

Килбигийн загварыг танилцуулснаас хойш 1.5 жилийн дараа Роберт Нойс нэгдсэн схемийн өөрийн гэсэн хувилбарыг танилцуулав.Түүний загвар нь Килбигийн төхөөрөмжид хэд хэдэн практик асуудлыг шийдсэн.Нойс мөн загвар өмсөгчдөө цахиур ашигласан бол Жэк Килби германиум ашигласан. 

Роберт Нойс, Жек Килби нар нэгдсэн хэлхээнд оруулсан хувь нэмрийнх нь төлөө АНУ-ын патент авсан.Тэд хэдэн жилийн турш хуулийн асуудалтай тэмцсэн.Эцэст нь Нойс, Килби хоёрын аль аль нь шинэ бүтээлүүдээ харилцан лицензжүүлж, дэлхийн асар том зах зээлд нэвтрүүлэхээр шийджээ.

Нэгдсэн хэлхээний төрлүүд

Хоёр төрлийн нэгдсэн хэлхээ байдаг.Эдгээр нь:

1. Аналог IC

Аналог IC нь хүлээн авч буй дохионоосоо хамааран байнга өөрчлөгддөг гаралттай байдаг.Онолын хувьд ийм IC нь хязгааргүй тооны төлөвт хүрч чаддаг.Энэ төрлийн IC-д хөдөлгөөний гаралтын түвшин нь дохионы оролтын түвшний шугаман функц юм.

Шугаман IC-ууд нь радио давтамж (RF) ба аудио давтамж (AF) өсгөгчийн үүрэг гүйцэтгэдэг.Үйлдлийн өсгөгч (op-amp) нь энд ихэвчлэн ашиглагддаг төхөөрөмж юм.Үүнээс гадна температур мэдрэгч нь өөр нэг түгээмэл хэрэглээ юм.Шугаман IC нь дохио тодорхой утгад хүрмэгц янз бүрийн төхөөрөмжийг асааж, унтрааж болно.Та энэ технологийг зуух, халаагуур, агааржуулагчаас олж болно. 

2. Дижитал IC 

Эдгээр нь аналог IC-ээс ялгаатай.Тэд дохионы түвшний тогтмол хязгаарт ажилладаггүй.Үүний оронд тэд урьдчилан тогтоосон хэд хэдэн түвшинд ажилладаг.Дижитал IC нь үндсэндээ логик хаалганы тусламжтайгаар ажилладаг.Логик хаалга нь хоёртын өгөгдлийг ашигладаг.Хоёртын өгөгдлийн дохио нь бага (логик 0) ба өндөр (логик 1) гэсэн хоёр түвшний л байдаг.

Дижитал IC-ийг компьютер, модем гэх мэт өргөн хүрээний хэрэглээнд ашигладаг.

Яагаад нэгдсэн хэлхээнүүд түгээмэл байдаг вэ?

Бараг 30 жилийн өмнө зохион бүтээгдсэн хэдий ч нэгдсэн хэлхээг олон төрлийн хэрэглээнд ашигласаар байна.Тэдний алдар нэрийг хариуцдаг зарим элементүүдийн талаар ярилцъя: 

1. Өргөтгөх чадвар 

Хэдэн жилийн өмнө хагас дамжуулагчийн салбарын орлого 350 тэрбум ам.долларт хүрч байсан.Энд хамгийн их хувь нэмэр оруулсан нь Intel байсан.Бусад тоглогчид ч байсан бөгөөд ихэнх нь дижитал зах зээлд харьяалагддаг байв.Тоонуудыг харвал хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэсэн борлуулалтын 80 хувь нь энэ зах зээлээс гарсан байна.

Энэ амжилтад нэгдсэн хэлхээ их үүрэг гүйцэтгэсэн.Хагас дамжуулагчийн салбарын судлаачид интеграл хэлхээ, түүний хэрэглээ, техникийн үзүүлэлтүүдэд дүн шинжилгээ хийж, томруулж чадсаныг та харж байна.

Анхны зохион бүтээсэн IC нь хэдхэн транзистортой байсан - тодорхой болгохын тулд 5.Одоо бид Intel-ийн 18 цөмт Xeon-ийг нийт 5.5 тэрбум транзистортой харлаа.Цаашилбал, IBM-ийн Storage Controller нь 2015 онд 480 MB L4 кэштэй 7.1 тэрбум транзистортой байсан.

Энэхүү өргөтгөх чадвар нь нэгдсэн хэлхээний түгээмэл тархалтад ихээхэн үүрэг гүйцэтгэсэн.

2. Зардал

IC-ийн үнийн талаар хэд хэдэн маргаан гарсан.Олон жилийн туршид IC-ийн бодит үнийн талаар буруу ойлголттой байсан.Үүний цаад шалтгаан нь IC нь энгийн ойлголт биш болсон явдал юм.Технологи асар хурдацтай урагшилж байгаа бөгөөд чип дизайнерууд IC-ийн зардлыг тооцоолохдоо энэ хурдыг дагаж мөрдөх ёстой.

Хэдэн жилийн өмнө IC-ийн зардлын тооцоог цахиурын үхэрт ашигладаг байсан.Тухайн үед чипийн өртгийг тооцоолохдоо үхрийн хэмжээнээс хамаарч хялбархан тодорхойлж болно.Цахиур нь тэдний тооцооллын үндсэн элемент хэвээр байгаа ч мэргэжилтнүүд IC-ийн зардлыг тооцоолохдоо бусад бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг анхаарч үзэх хэрэгтэй.

Одоогийн байдлаар шинжээчид IC-ийн эцсийн өртөгийг тодорхойлох маш энгийн тэгшитгэлийг гаргаж ирэв.

Эцсийн IC зардал = Багцын зардал + Туршилтын зардал + Үхлийн зардал + Тээвэрлэлтийн зардал

Энэхүү тэгшитгэл нь чип үйлдвэрлэхэд асар их үүрэг гүйцэтгэдэг шаардлагатай бүх элементүүдийг авч үздэг.Үүнээс гадна бусад хүчин зүйлсийг харгалзан үзэж болно.IC-ийн зардлыг тооцоолохдоо анхаарах ёстой хамгийн чухал зүйл бол үнэ нь үйлдвэрлэлийн явцад олон шалтгааны улмаас өөрчлөгдөж болно.

Мөн үйлдвэрлэлийн явцад гарсан аливаа техникийн шийдвэр нь төслийн өртөгт ихээхэн нөлөөлнө.

3. Найдвартай байдал

Нэгдсэн хэлхээний үйлдвэрлэл нь бүх системийг олон сая мөчлөгийн турш тасралтгүй ажиллуулахыг шаарддаг маш эмзэг ажил юм.Гадны цахилгаан соронзон орон, хэт өндөр температур болон бусад үйл ажиллагааны нөхцөл байдал нь IC-ийн үйл ажиллагаанд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.

Гэсэн хэдий ч эдгээр асуудлуудын ихэнх нь зөв хяналттай өндөр стресс тестийг ашигласнаар арилдаг.Энэ нь эвдрэлийн шинэ механизмыг бий болгодоггүй бөгөөд интеграл хэлхээний найдвартай байдлыг нэмэгдүүлдэг.Мөн бид өндөр хүчдэлийн тусламжтайгаар харьцангуй богино хугацаанд эвдрэлийн тархалтыг тодорхойлж чадна.

Эдгээр бүх талууд нь нэгдсэн хэлхээг зөв ажиллуулах чадвартай эсэхийг шалгахад тусалдаг.

Цаашилбал, интеграл хэлхээний үйл ажиллагааг тодорхойлох зарим шинж чанарууд энд байна.

Температур

Температур нь эрс ялгаатай байж болох тул IC үйлдвэрлэхэд маш хэцүү байдаг.

Хүчдэл.

Төхөөрөмжүүд нь бага зэрэг өөрчлөгдөж болох нэрлэсэн хүчдэлээр ажилладаг.

Үйл явц

Төхөөрөмжүүдэд ашиглагддаг процессын хамгийн чухал өөрчлөлтүүд нь босго хүчдэл ба сувгийн урт юм.Процессын өөрчлөлтийг дараахь байдлаар ангилдаг.

• Маш их
• Өргөст бүрээс
• Үхэхийн тулд үх

Нэгдсэн хэлхээний багцууд

Уг багц нь нэгдсэн хэлхээний өлгүүрийг ороож, бидэнд холбогдоход хялбар болгодог.Маягт дээрх гадаад холболт бүр нь жижиг алтан утсаар багц дээрх зүүтэй холбогддог.Зүү нь мөнгөлөг өнгөтэй шахмал терминал юм.Тэд чипийн бусад хэсгүүдтэй холбогдохын тулд хэлхээгээр дамждаг.Эдгээр нь хэлхээг тойрч, утаснууд болон хэлхээний бусад бүрэлдэхүүн хэсгүүдтэй холбогддог тул маш чухал юм.

Энд ашиглаж болох хэд хэдэн төрлийн багцууд байдаг.Эдгээр нь бүгд өвөрмөц бэхэлгээний төрөл, өвөрмөц хэмжээс, зүү тоотой байдаг.Энэ хэрхэн ажилладагийг харцгаая.

Pin тоолох

Бүх нэгдсэн хэлхээ нь туйлширсан, зүү тус бүр нь функц болон байршлын хувьд ялгаатай байдаг.Энэ нь багц нь бүх зүүг бие биенээсээ ялгаж, салгах шаардлагатай гэсэн үг юм.Ихэнх IC нь эхний зүүг харуулахын тулд цэг эсвэл ховилыг ашигладаг.

Эхний зүүний байршлыг тодорхойлсны дараа хэлхээг тойрон цагийн зүүний эсрэг явах үед үлдсэн зүү дугаарууд дарааллаар нэмэгдэнэ.

Суурилуулалт

Суулгах нь багцын төрлийн өвөрмөц шинж чанаруудын нэг юм.Бүх багцыг угсралтын хоёр ангиллын аль нэгээр нь ангилж болно: гадаргуу дээр суурилуулсан (SMD эсвэл SMT) эсвэл нүхтэй (PTH).Том хэмжээтэй тул Through-hole багцуудтай ажиллах нь илүү хялбар байдаг.Эдгээр нь хэлхээний нэг талд бэхлэгдэж, нөгөө талд нь гагнах зориулалттай.

Гадаргуу дээр суурилуулсан багцууд нь жижигээс жижиг хүртэл янз бүрийн хэмжээтэй байдаг.Тэдгээр нь хайрцагны нэг талд бэхлэгдсэн бөгөөд гадаргуу дээр гагнаж байна.Энэ багцын зүү нь чиптэй перпендикуляр, хажуу талаас нь шахаж, эсвэл заримдаа чипний суурь дээр матрицад суулгадаг.Гадаргуугийн бэхэлгээний нэгдмэл хэлхээг угсарахын тулд тусгай багаж хэрэгсэл шаарддаг.

Хос шугам

Dual In-line Package (DIP) нь хамгийн түгээмэл багцуудын нэг юм.Энэ нь нүхтэй IC багцын нэг төрөл юм.Эдгээр жижиг чипүүд нь хар, хуванцар, тэгш өнцөгт орон сууцнаас босоо тэнхлэгт байрлах хоёр зэрэгцээ эгнээтэй зүүг агуулдаг.

Зүүгүүдийн хооронд ойролцоогоор 2.54 мм-ийн зай байдаг бөгөөд энэ нь талхны хавтан болон бусад загварчлалын самбарт тохиромжтой стандарт юм.Зүүний тооноос хамааран DIP багцын нийт хэмжээ нь 4-64 хооронд хэлбэлзэж болно.

DIP IC-г талхны самбарын төв бүстэй давхцуулахын тулд тээглүүр бүрийн хоорондох бүсийг зайтай байрлуулна.Энэ нь тээглүүр нь өөрийн эгнээтэй, богиносгодоггүй эсэхийг баталгаажуулдаг.

Жижиг тойм

Жижиг тойм бүхий нэгдсэн хэлхээний багцууд буюу SOIC нь гадаргуу дээр суурилуулсан төхөөрөмжтэй төстэй.Энэ нь DIP дээрх бүх тээглүүрийг нугалж, доош нь багасгах замаар бүрдүүлдэг.Та эдгээр багцуудыг тогтвортой гар, бүр аниад нүдээр угсарч болно - Энэ бол маш хялбар!

Дөрвөн хавтгай

Quad Flat багцууд нь бүх дөрвөн чиглэлд тээглүүртэй байдаг.Дөрвөн хавтгай IC-ийн нийт тээглүүрүүдийн тоо нэг талдаа найман тээглүүр (нийт 32)-аас нэг талдаа далан зүү (нийт 300+) хүртэл янз бүр байж болно.Эдгээр зүү нь ойролцоогоор 0.4 мм-ээс 1 мм-ийн зайтай байдаг.Дөрвөн хавтгай багцын жижиг хувилбарууд нь бага зэрэглэлийн (LQFP), нимгэн (TQFP), маш нимгэн (VQFP) багцуудаас бүрдэнэ.

Бөмбөг сүлжээний массив

Ball Grid Arrays эсвэл BGA нь хамгийн дэвшилтэт IC багц юм.Эдгээр нь гагнуурын жижиг бөмбөлгүүдийг нэгдсэн хэлхээний суурь дээр хоёр хэмжээст сүлжээнд байрлуулсан гайхалтай төвөгтэй, жижиг багцууд юм.Заримдаа шинжээчид гагнуурын бөмбөгийг үхэг рүү шууд холбодог!

Ball Grid Arrays багцуудыг ихэвчлэн Raspberry Pi эсвэл pcDuino зэрэг дэвшилтэт микропроцессоруудад ашигладаг.