Não se sabe quem primeiro teve a ideia de fazer dois ou mais transistores em um único chip semicondutor. Talvez essa ideia tenha surgido imediatamente após o início da produção de elementos semicondutores. Sabe-se que os fundamentos teóricos dessa abordagem foram publicados no início da década de 1950. Demorou menos de 10 anos para superar os problemas tecnológicos e, já no início dos anos 60, foi lançado o primeiro dispositivo contendo vários componentes eletrônicos em um pacote - um microcircuito (lasca). A partir desse momento, a humanidade embarcou no caminho do aperfeiçoamento, que não tem fim à vista.
Contente
Objetivo dos microcircuitos
Na versão integrada, uma grande variedade de componentes eletrônicos com diferentes graus de integração está sendo executada atualmente. A partir deles, como dos cubos, você pode coletar vários dispositivos eletrônicos. Assim, o circuito receptor de rádio pode ser implementado de várias maneiras. A opção inicial é usar chips de transistor.Ao conectar suas conclusões, você pode fazer um dispositivo receptor. O próximo passo é usar nós individuais em um projeto integrado (cada um no seu corpo):
- amplificador de radiofrequência;
- heteródino;
- misturador;
- amplificador de frequência de áudio.
Por fim, a opção mais moderna é o receptor inteiro em um chip, basta adicionar alguns elementos passivos externos. Obviamente, à medida que o grau de integração aumenta, a construção dos circuitos se torna mais simples. Até mesmo um computador completo agora pode ser implementado em um único chip. Seu desempenho ainda será inferior ao dos dispositivos computacionais convencionais, mas com o desenvolvimento da tecnologia, é possível que esse momento seja superado.
Tipos de chips
Atualmente, um grande número de tipos de microcircuitos é produzido. Praticamente qualquer montagem eletrônica completa, padrão ou especializada, está disponível em micro. Não é possível listar e analisar todos os tipos no âmbito de uma revisão. Mas, em geral, de acordo com a finalidade funcional, os microcircuitos podem ser divididos em três categorias globais.
- Digital. Trabalhe com sinais discretos. Níveis digitais são aplicados à entrada, os sinais também são retirados da saída em formato digital. Esta classe de dispositivos abrange desde elementos lógicos simples até os mais modernos microprocessadores. Isso também inclui arrays lógicos programáveis, dispositivos de memória, etc.
- Analógico. Eles trabalham com sinais que mudam de acordo com uma lei contínua. Um exemplo típico de tal microcircuito é um amplificador de frequência de áudio. Esta classe também inclui estabilizadores lineares integrais, geradores de sinal, sensores de medição e muito mais. A categoria analógica também inclui conjuntos de elementos passivos (resistores, circuitos RC, etc.).
- Analógico para Digital (Digital para Analógico). Esses microcircuitos não apenas convertem dados discretos em contínuos ou vice-versa. Os sinais originais ou recebidos no mesmo pacote podem ser amplificados, convertidos, modulados, decodificados e similares. Sensores analógico-digitais são amplamente utilizados para conectar circuitos de medição de diversos processos tecnológicos com dispositivos de computação.
Os microchips também são divididos por tipo de produção:
- semicondutor - realizado em um único cristal semicondutor;
- filme - elementos passivos são criados com base em filmes grossos ou finos;
- híbrido - dispositivos ativos semicondutores “se sentam” a elementos de filme passivo (transistores etc.).
Mas para o uso de microcircuitos, essa classificação na maioria dos casos não fornece informações práticas especiais.
Pacotes de chips
Para proteger o conteúdo interno e simplificar a instalação, os microcircuitos são colocados em um estojo. Inicialmente, a maioria dos cavacos era produzida em uma carcaça de metal (redondo ou retangular) com cabos flexíveis localizados ao redor do perímetro.
Esse design não permitiu aproveitar todas as vantagens da miniaturização, pois as dimensões do dispositivo eram muito grandes em comparação com o tamanho do cristal. Além disso, o grau de integração era baixo, o que só agravava o problema. Em meados dos anos 60, o pacote DIP foi desenvolvido (pacote duplo em linha) é uma estrutura retangular com condutores rígidos em ambos os lados. O problema de dimensões volumosas não foi resolvido, mas, no entanto, tal solução permitiu obter maior densidade de embalagem, bem como simplificar a montagem automatizada de circuitos eletrônicos.O número de pinos de microcircuito em um pacote DIP varia de 4 a 64, embora os pacotes com mais de 40 "pernas" ainda sejam raros.
Importante! O passo do pino para microcircuitos DIP domésticos é de 2,5 mm, para importados - 2,54 mm (1 linha = 0,1 polegada). Por causa disso, surgem problemas com a substituição mútua de análogos completos, ao que parece, da produção russa e importada. Uma pequena discrepância dificulta a instalação de dispositivos idênticos em funcionalidade e pinagem nas placas e no painel.
Com o desenvolvimento da tecnologia eletrônica, as desvantagens dos pacotes DIP tornaram-se aparentes. Para microprocessadores, o número de pinos não era suficiente e seu aumento posterior exigia um aumento nas dimensões do gabinete. esses microcircuitos começaram a ocupar muito espaço não utilizado nas placas. O segundo problema que trouxe o fim da era do domínio DIP é o uso generalizado da montagem em superfície. Os elementos começaram a ser instalados não nos orifícios da placa, mas soldados diretamente nas almofadas de contato. Este método de montagem acabou sendo muito racional, então microcircuitos eram necessários em pacotes adaptados para soldagem de superfície. E o processo de exclusão de dispositivos para montagem em "buraco" começou (buraco verdadeiro) elementos nomeados como smd (detalhe montado na superfície).
O primeiro passo para a transição para pacotes SOIC de aço de montagem em superfície e suas modificações (SOP, HSOP e muito mais). Eles, como o DIP, têm pernas em duas fileiras ao longo dos lados longos, mas são paralelas ao plano inferior do gabinete.
Um desenvolvimento adicional foi o pacote QFP. Esta caixa em forma de quadrado tem terminais em cada lado.O gabinete PLLC é semelhante a ele, mas ainda está mais próximo do DIP, embora as pernas também estejam localizadas em todo o perímetro.
Por algum tempo, os chips DIP mantiveram suas posições no setor de dispositivos programáveis (ROM, controladores, PLM), mas a disseminação da programação no circuito também levou os pacotes true-hole de duas linhas para fora dessa área. Agora, mesmo essas peças, cuja instalação em furos parecia não ter alternativa, receberam desempenho SMD - por exemplo, estabilizadores de tensão integrados, etc.
O desenvolvimento de casos de microprocessadores seguiu um caminho diferente. Como o número de pinos não se encaixa no perímetro de nenhum dos tamanhos quadrados razoáveis, as pernas de um grande microcircuito são dispostas na forma de uma matriz (PGA, LGA, etc.).
Benefícios do uso de microchips
O advento dos microcircuitos revolucionou o mundo da eletrônica (especialmente na tecnologia de microprocessador). Computadores em lâmpadas ocupando um ou mais cômodos são lembrados como uma curiosidade histórica. Mas um processador moderno contém cerca de 20 bilhões de transistores. Se tomarmos a área de um transistor em uma versão discreta de pelo menos 0,1 cm², a área ocupada pelo processador como um todo terá que ser de pelo menos 200.000 metros quadrados - cerca de 2.000 de tamanho médio de três quartos apartamentos.
Você também precisa fornecer espaço para a memória, placa de som, placa de áudio, adaptador de rede e outros periféricos. O custo de montagem de tal número de elementos discretos seria enorme, e a confiabilidade da operação é inaceitavelmente baixa. A solução de problemas e o reparo levariam um tempo incrivelmente longo. É óbvio que a era dos computadores pessoais sem chips de alto grau de integração nunca teria chegado.Além disso, sem as tecnologias modernas, os dispositivos que exigem grande poder de computação não teriam sido criados - do doméstico ao industrial ou científico
A direção do desenvolvimento da eletrônica está predeterminada por muitos anos. Este é, em primeiro lugar, um aumento no grau de integração dos elementos do microcircuito, que está associado ao desenvolvimento contínuo de tecnologias. Há um salto qualitativo pela frente, quando as possibilidades da microeletrônica chegarem ao limite, mas isso é uma questão de um futuro bem distante.
Artigos semelhantes:
