Није познато ко је први дошао на идеју да направи два или више транзистора на једном полупроводничком чипу. Можда је ова идеја настала одмах након почетка производње полупроводничких елемената. Познато је да су теоријске основе овог приступа објављене почетком 1950-их. Било је потребно мање од 10 година да се превазиђу технолошки проблеми, а већ почетком 60-их изашао је први уређај који је садржао неколико електронских компоненти у једном пакету - микроколо (чип). Од тог тренутка, човечанство је кренуло путем побољшања, којем се не назире крај.
Намена микрокола
У интегрисаној верзији тренутно се изводи широк спектар електронских компоненти са различитим степеном интеграције. Од њих, као од коцки, можете сакупљати разне електронске уређаје. Тако се коло радио пријемника може имплементирати на различите начине. Почетна опција је коришћење транзисторских чипова.Повезујући њихове закључке, можете направити пријемни уређај. Следећи корак је коришћење појединачних чворова у интегрисаном дизајну (сваки у свом телу):
- радио фреквенцијски појачавач;
- хетеродин;
- миксер;
- појачавач аудио фреквенције.
Коначно, најсавременија опција је цео пријемник у једном чипу, само треба додати неколико спољних пасивних елемената. Очигледно, са повећањем степена интеграције, конструкција кола постаје једноставнија. Чак и пуноправни рачунар сада може бити имплементиран на једном чипу. Његове перформансе ће и даље бити ниже од оних код конвенционалних рачунарских уређаја, али са развојем технологије могуће је да ће овај тренутак бити превазиђен.
Врсте чипова
Тренутно се производи велики број врста микрокола. Практично сваки комплетан електронски склоп, стандардни или специјализован, доступан је у микро. У оквиру једног прегледа није могуће навести и анализирати све типове. Али генерално, према функционалној намјени, микрокола се могу подијелити у три глобалне категорије.
- Дигитал. Рад са дискретним сигналима. Дигитални нивои се примењују на улаз, сигнали се такође преузимају са излаза у дигиталном облику. Ова класа уређаја покрива област од једноставних логичких елемената до најсавременијих микропроцесора. Ово такође укључује програмабилне логичке низове, меморијске уређаје итд.
- Аналог. Они раде са сигналима који се мењају по непрекидном закону. Типичан пример таквог микрокола је појачало аудио фреквенције. Ова класа такође укључује интегралне линеарне стабилизаторе, генераторе сигнала, мерне сензоре и још много тога. Аналогна категорија такође укључује скупове пасивних елемената (отпорници, РЦ кола итд.).
- Аналогно дигитално (дигитално аналогно). Ова микрокола не само да претварају дискретне податке у континуиране или обрнуто. Оригинални или примљени сигнали у истом пакету могу бити појачани, конвертовани, модулисани, декодирани и слично. Аналогно-дигитални сензори се широко користе за повезивање мерних кола различитих технолошких процеса са рачунарским уређајима.
Микрочипови су такође подељени по врсти производње:
- полупроводник - изведен на једном полупроводничком кристалу;
- филм - пасивни елементи се стварају на бази дебелих или танких филмова;
- хибридно - полупроводнички активни уређаји „седе“ на пасивне филмске елементе (транзистори итд.).
Али за употребу микрокола, ова класификација у већини случајева не даје посебне практичне информације.
Пакети чипова
Да би се заштитио унутрашњи садржај и да би се поједноставила инсталација, микро кола су смештена у кућиште. У почетку је већина чипова произведена у металној љусци (округли или правоугаони) са флексибилним водовима који се налазе по ободу.
Овај дизајн није дозволио да се искористе све предности минијатуризације, јер су димензије уређаја биле веома велике у поређењу са величином кристала. Поред тога, степен интеграције је био низак, што је само погоршало проблем. Средином 60-их развијен је ДИП пакет (двоструки ин-лине пакет) је правоугаона конструкција са чврстим водовима са обе стране. Проблем гломазних димензија није решен, али је ипак такво решење омогућило постизање веће густине паковања, као и поједностављење аутоматизованог склапања електронских кола.Број пинова микрокола у ДИП пакету се креће од 4 до 64, иако су пакети са више од 40 „нога“ и даље ретки.
Важно! Корак пинова за домаће ДИП микро кола је 2,5 мм, за увозне - 2,54 мм (1 линија = 0,1 инча). Због тога настају проблеми са међусобном заменом комплетних, чини се, аналога руске и увозне производње. Мала неусклађеност отежава инсталирање уређаја који су идентични у функционалности и пиноуту на плочи и на панелу.
Са развојем електронске технологије, недостаци ДИП пакета постали су очигледни. За микропроцесоре број пинова није био довољан, а њихово даље повећање захтевало је повећање димензија кућишта. таква микрокола су почела да заузимају превише неискоришћеног простора на плочама. Други проблем који је довео до краја ере доминације ДИП-а је широка употреба површинске монтаже. Елементи су почели да се постављају не у рупе на плочи, већ лемљени директно на контактне подлоге. Овај начин монтаже се показао веома рационалним, па су микрокругови били потребни у пакетима прилагођеним за површинско лемљење. И почео је процес истискивања уређаја за монтажу "рупа" (права рупа) елементи именовани као смд (надградни детаљ).
Први корак ка преласку на челичне СОИЦ пакете за површинску монтажу и њихове модификације (СОП, ХСОП и још много тога). Они, као и ДИП, имају ноге у два реда дуж дугих страна, али су паралелне са доњом равнином кућишта.
Даљи развој био је КФП пакет. Ово кућиште квадратног облика има терминале на свакој страни.ПЛЛЦ кућиште је слично њему, али је и даље ближе ДИП-у, иако се ноге такође налазе по целом периметру.
ДИП чипови су неко време држали своје позиције у сектору програмабилних уређаја (РОМ, контролери, ПЛМ), али ширење програмирања у кругу избацило је и дворедне пакете са истинском рупом из ове области. Сада су чак и они делови, чија уградња у рупе као да нема алтернативу, добили СМД-перформансе - на пример, интегрисани стабилизатори напона, итд.
Развој кућишта микропроцесора кренуо је другачијим путем. Пошто се број пинова не уклапа око периметра било које разумне квадратне величине, ноге великог микрокола су распоређене у облику матрице (ПГА, ЛГА итд.).
Предности коришћења микрочипова
Појава микрокола је револуционирала свет електронике (посебно у микропроцесорској техници). Компјутери на лампама који заузимају једну или више просторија памте се као историјски куриозитет. Али савремени процесор садржи око 20 милијарди транзистора. Ако узмемо површину једног транзистора у дискретној верзији од најмање 0,1 квадратних цм, онда ће површина коју заузима процесор у целини морати да буде најмање 200.000 квадратних метара - око 2.000 средњих трособних станови.
Такође морате да обезбедите простор за меморију, звучну картицу, аудио картицу, мрежни адаптер и друге периферне уређаје. Цена монтаже таквог броја дискретних елемената била би огромна, а поузданост рада неприхватљиво ниска. Отклањање кварова и поправка би трајали невероватно дуго. Очигледно је да ера персоналних рачунара без чипова високог степена интеграције никада не би дошла.Такође, без савремених технологија не би настали уређаји који захтевају велику рачунарску снагу – од кућних до индустријских или научних
Правац развоја електронике је предодређен за дуги низ година. Ово је, пре свега, повећање степена интеграције елемената микрокола, што је повезано са континуираним развојем технологија. Предстоји квалитативни скок, када ће могућности микроелектронике доћи до границе, али то је питање прилично далеке будућности.
Слични чланци:
