Atributi proizvoda

 Dokumenti i mediji

Ekološke i izvozne klasifikacije

 Integrirani krugovi

Integrirani krug (IC) je poluvodički čip koji nosi mnogo sićušnih komponenti poput kondenzatora, dioda, tranzistori i otpornika.Ove sićušne komponente koriste se za izračunavanje i pohranjivanje podataka uz pomoć digitalne ili analogne tehnologije.Možete zamisliti IC kao mali čip koji se može koristiti kao potpuni, pouzdani sklop.Integrirani sklopovi mogu biti brojač, oscilator, pojačalo, logička vrata, mjerač vremena, računalna memorija ili čak mikroprocesor.

IC se smatra temeljnim sastavnim elementom svih današnjih elektroničkih uređaja.Njegov naziv sugerira sustav višestrukih međusobno povezanih komponenti ugrađenih u tanki poluvodički materijal izrađen od silicija.

Povijest integriranih krugova

Tehnologiju koja stoji iza integriranih krugova prvi put su 1950. predstavili Robert Noyce i Jack Kilby u Sjedinjenim Američkim Državama.Američko ratno zrakoplovstvo bilo je prvi potrošač ovog novog izuma.Jack je također Kilby osvojio Nobelovu nagradu za fiziku 2000. za svoj izum minijaturiziranih IC-ova.

1,5 godinu nakon predstavljanja Kilbyjevog dizajna, Robert Noyce predstavio je vlastitu verziju integriranog kruga.Njegov model riješio je nekoliko praktičnih problema u Kilbyjevom uređaju.Noyce je također koristio silicij za svoj model, dok je Jack Kilby koristio germanij.

Robert Noyce i Jack Kilby dobili su američke patente za svoj doprinos integriranim krugovima.Nekoliko su se godina borili s pravnim problemima.Konačno, i Noyceova i Kilbyjeva tvrtka odlučile su unakrsno licencirati svoje izume i predstaviti ih ogromnom globalnom tržištu.

Vrste integriranih krugova

Postoje dvije vrste integriranih sklopova.Ovi su:

1. Analogni IC-ovi

Analogni IC-ovi imaju konstantno promjenjiv izlaz, ovisno o signalu koji dobivaju.U teoriji, takvi IC-ovi mogu postići neograničen broj stanja.U ovoj vrsti IC-a, izlazna razina kretanja je linearna funkcija ulazne razine signala.

Linearni IC mogu funkcionirati kao radiofrekvencijska (RF) i audiofrekvencijska (AF) pojačala.Operacijsko pojačalo (op-amp) je uređaj koji se ovdje obično koristi.Osim toga, senzor temperature je još jedna uobičajena primjena.Linearni IC-ovi mogu uključiti i isključiti razne uređaje nakon što signal dosegne određenu vrijednost.Ovu tehnologiju možete pronaći u pećnicama, grijačima i klima uređajima.

2. Digitalni IC-ovi

 Oni se razlikuju od analognih IC-ova.Oni ne rade u stalnom rasponu razina signala.Umjesto toga, rade na nekoliko unaprijed postavljenih razina.Digitalni IC u osnovi rade uz pomoć logičkih vrata.Logička vrata koriste binarne podatke.Signali u binarnim podacima imaju samo dvije razine poznate kao niske (logička 0) i visoke (logička 1).

Digitalni IC-ovi se koriste u širokom rasponu aplikacija kao što su računala, modemi itd.

Zašto su integrirani krugovi popularni?

Unatoč tome što su izumljeni prije gotovo 30 godina, integrirani sklopovi se još uvijek koriste u brojnim aplikacijama.Razmotrimo neke od elemenata odgovornih za njihovu popularnost:

1.Skalabilnost

Prije nekoliko godina prihod industrije poluvodiča dosegnuo je nevjerojatnih 350 milijardi USD.Intel je ovdje dao najveći doprinos.Bilo je i drugih igrača, a većina njih pripadala je digitalnom tržištu.Ako pogledate brojke, vidjet ćete da je 80 posto prodaje koju je ostvarila industrija poluvodiča bilo s ovog tržišta.

Integrirani sklopovi odigrali su veliku ulogu u ovom uspjehu.Vidite, istraživači industrije poluvodiča analizirali su integrirani krug, njegove primjene i njegove specifikacije te ih povećali.

Prvi ikada izumljeni IC imao je samo nekoliko tranzistora – 5 da budemo precizni.A sada smo vidjeli Intelov Xeon s 18 jezgri s ukupno 5,5 milijardi tranzistora.Nadalje, IBM-ov Storage Controller imao je 7,1 milijardu tranzistora s 480 MB L4 predmemorije u 2015. godini.

Ova skalabilnost odigrala je veliku ulogu u prevladavajućoj popularnosti integriranih krugova.

2. Trošak

Bilo je nekoliko rasprava o cijeni IC-a.Tijekom godina postojala je pogrešna predodžba o stvarnoj cijeni IC-a.Razlog tome je što IC-ovi više nisu jednostavan koncept.Tehnologija napreduje nevjerojatnom brzinom, a dizajneri čipova moraju držati korak s tim tempom kada izračunavaju cijenu IC-a.

Prije nekoliko godina, izračun troškova za IC oslanjao se na silicijsku matricu.U to se vrijeme procjena cijene čipa mogla lako odrediti prema veličini matrice.Dok je silicij još uvijek primarni element u njihovim izračunima, stručnjaci trebaju uzeti u obzir i druge komponente pri izračunavanju troška IC-a.

Do sada su stručnjaci izveli prilično jednostavnu jednadžbu za određivanje konačne cijene IC-a:

Konačni trošak IC = trošak paketa + trošak testiranja + trošak kalupa + trošak dostave

Ova jednadžba razmatra sve potrebne elemente koji igraju veliku ulogu u proizvodnji čipa.Osim toga, mogu postojati i neki drugi čimbenici koji se mogu uzeti u obzir.Najvažnija stvar koju treba imati na umu pri procjeni troškova IC-a je da cijena može varirati tijekom procesa proizvodnje iz više razloga.

Također, sve tehničke odluke donesene tijekom procesa proizvodnje mogu imati značajan utjecaj na cijenu projekta.

3. Pouzdanost

Proizvodnja integriranih sklopova vrlo je osjetljiv zadatak jer zahtijeva kontinuirani rad svih sustava tijekom milijuna ciklusa.Vanjska elektromagnetska polja, ekstremne temperature i drugi radni uvjeti igraju važnu ulogu u radu IC-a.

Međutim, većina ovih problema se eliminira upotrebom ispravno kontroliranog testiranja visokog stresa.Ne pruža nove mehanizme kvarova, povećavajući pouzdanost integriranih krugova.Također možemo odrediti raspodjelu kvarova u relativno kratkom vremenu korištenjem viših naprezanja.

Svi ovi aspekti pomažu osigurati da integrirani krug ispravno funkcionira.

Nadalje, evo nekih značajki za određivanje ponašanja integriranih sklopova:

Temperatura

Temperatura može drastično varirati, čineći proizvodnju IC iznimno teškom.

Napon.

Uređaji rade na nazivnom naponu koji može malo varirati.

Postupak

Najvažnije varijacije procesa koje se koriste za uređaje su napon praga i duljina kanala.Varijacije procesa se klasificiraju kao:

• Puno puno
• Oblatna do oblatne
• Umri da umreš

Paketi integriranih krugova

Paket obavija matricu integriranog kruga, olakšavajući nam povezivanje s njim.Svaka vanjska veza na matrici povezana je malenim komadićem zlatne žice s iglom na pakiranju.Pinovi su ekstrudirani terminali srebrne boje.Oni prolaze kroz krug kako bi se povezali s drugim dijelovima čipa.Oni su vrlo bitni jer idu oko strujnog kruga i spajaju se na žice i ostale komponente u krugu.

Ovdje se može koristiti nekoliko različitih vrsta paketa.Svi oni imaju jedinstvene vrste montaže, jedinstvene dimenzije i broj pinova.Pogledajmo kako ovo funkcionira.

Brojanje pinova

Svi integrirani krugovi su polarizirani, a svaki pin je drugačiji u smislu funkcije i položaja.To znači da paket mora naznačiti i odvojiti sve pribadače jednu od druge.Većina IC-ova koristi ili točku ili urez za prikaz prve igle.

Nakon što identificirate mjesto prvog pina, broj ostalih pinova se povećava u slijedu kako se krećete u krugu u smjeru suprotnom od kazaljke na satu.

Montaža

Montaža je jedna od jedinstvenih karakteristika vrste paketa.Svi paketi mogu se kategorizirati prema jednoj od dvije kategorije ugradnje: površinska montaža (SMD ili SMT) ili kroz rupu (PTH).Puno je lakše raditi s Through-hole paketima jer su veći.Dizajnirani su za fiksiranje na jednoj strani kruga i lemljenje na drugu.

Paketi za površinsku montažu dolaze u različitim veličinama, od malih do minijaturnih.Oni su pričvršćeni na jednoj strani kutije i zalemljeni su na površinu.Pinovi ovog paketa su ili okomiti na čip, istisnuti sa strane, ili su ponekad postavljeni u matricu na bazi čipa.Integrirani sklopovi u obliku površinske montaže također zahtijevaju posebne alate za sastavljanje.

Dual In-Line

Dual In-line Package (DIP) jedan je od najčešćih paketa.Ovo je vrsta IC paketa s otvorom.Ovi mali čipovi sadrže dva paralelna reda pinova koji se okomito protežu iz crnog, plastičnog, pravokutnog kućišta.

Pinovi imaju razmak od oko 2,54 mm između sebe – standard savršen za uklapanje u matične ploče i nekoliko drugih ploča za izradu prototipa.Ovisno o broju pinova, ukupne dimenzije DIP paketa mogu varirati od 4 do 64.

Područje između svakog reda pinova razmaknuto je kako bi se DIP IC-ovi preklapali sa središnjim područjem matične ploče.Time se osigurava da igle imaju vlastiti red i da ne spajaju.

Mali obris

Paketi integriranih krugova malih dimenzija ili SOIC slični su površinski montiranim.Izrađuje se savijanjem svih klinova na DIP-u i skupljanjem.Ove pakete možete sastaviti mirnom rukom, pa čak i zatvorenim okom – tako je jednostavno!

Quad Stan

Quad Flat pakira klinove u sva četiri smjera.Ukupan broj pinova u četverostrukom ravnom IC-u može varirati od osam pinova sa strane (ukupno 32) do sedamdeset pinova sa strane (ukupno 300+).Između ovih pinova postoji razmak od oko 0,4 mm do 1 mm.Manje varijante quad flat paketa sastoje se od niskoprofilnih (LQFP), tankih (TQFP) i vrlo tankih (VQFP) paketa.

Mrežni nizovi kuglica

Ball Grid Arrays ili BGA najnapredniji su IC paketi.To su nevjerojatno komplicirana, mala pakiranja u kojima su sićušne kuglice lema postavljene u dvodimenzionalnu mrežu na bazi integriranog kruga.Ponekad stručnjaci pričvršćuju lemne kuglice izravno na matricu!

Paketi Ball Grid Arrays često se koriste za napredne mikroprocesore, poput Raspberry Pi ili pcDuino.