No se sabe a quién se le ocurrió por primera vez la idea de hacer dos o más transistores en un solo chip semiconductor. Quizás esta idea surgió inmediatamente después del inicio de la producción de elementos semiconductores. Se sabe que los fundamentos teóricos de este enfoque fueron publicados a principios de la década de 1950. Se necesitaron menos de 10 años para superar los problemas tecnológicos, y ya a principios de los años 60, se lanzó el primer dispositivo que contenía varios componentes electrónicos en un solo paquete: un microcircuito (chip). Desde ese momento, la humanidad se ha embarcado en el camino de la superación, que no tiene fin a la vista.
Contenido
Propósito de los microcircuitos.
En la versión integrada, actualmente se están realizando una gran variedad de componentes electrónicos con diversos grados de integración. De ellos, como de los cubos, puedes recolectar varios dispositivos electrónicos. Por lo tanto, el circuito receptor de radio puede implementarse de varias maneras. La opción inicial es utilizar chips de transistores.Al conectar sus conclusiones, puede hacer un dispositivo receptor. El siguiente paso es usar nodos individuales en un diseño integrado (cada uno en su propio cuerpo):
- amplificador de radiofrecuencia;
- heterodino;
- mezclador;
- amplificador de frecuencia de audio.
Finalmente, la opción más moderna es el receptor completo en un solo chip, solo necesita agregar algunos elementos pasivos externos. Obviamente, a medida que aumenta el grado de integración, la construcción de circuitos se vuelve más simple. Incluso una computadora completa ahora se puede implementar en un solo chip. Su rendimiento seguirá siendo inferior al de los dispositivos informáticos convencionales, pero con el desarrollo de la tecnología es posible que este momento sea superado.
Tipos de fichas
Actualmente, se produce una gran cantidad de tipos de microcircuitos. Prácticamente cualquier ensamblaje electrónico completo, estándar o especializado, está disponible en micro. No es posible enumerar y analizar todos los tipos en el marco de una revisión. Pero, en general, según el propósito funcional, los microcircuitos se pueden dividir en tres categorías globales.
- Digital. Trabaja con señales discretas. Los niveles digitales se aplican a la entrada, las señales también se toman de la salida en forma digital. Esta clase de dispositivos cubre el área desde simples elementos lógicos hasta los más modernos microprocesadores. Esto también incluye arreglos lógicos programables, dispositivos de memoria, etc.
- Cosa análoga. Trabajan con señales que cambian según una ley continua. Un ejemplo típico de tal microcircuito es un amplificador de frecuencia de audio. Esta clase también incluye estabilizadores lineales integrales, generadores de señales, sensores de medición y mucho más. La categoría analógica también incluye conjuntos de elementos pasivos (resistencias, circuitos RC, etc.).
- Analógico a Digital (Digital a Analógico). Estos microcircuitos no solo convierten datos discretos a continuos o viceversa. Las señales originales o recibidas en el mismo paquete se pueden amplificar, convertir, modular, decodificar y similares. Los sensores analógico-digitales se utilizan ampliamente para conectar circuitos de medición de varios procesos tecnológicos con dispositivos informáticos.
Los microchips también se dividen por tipo de producción:
- semiconductor: realizado en un solo cristal semiconductor;
- película: los elementos pasivos se crean sobre la base de películas gruesas o delgadas;
- híbrido: los dispositivos activos semiconductores "se sientan" a los elementos pasivos de la película (transistores etc.).
Pero para el uso de microcircuitos, esta clasificación en la mayoría de los casos no proporciona información práctica especial.
Paquetes de chips
Para proteger el contenido interno y simplificar la instalación, los microcircuitos se colocan en una caja. Inicialmente, la mayoría de los chips se producían en una carcasa de metal (redondo o rectangular) con cables flexibles ubicados alrededor del perímetro.
Este diseño no permitía aprovechar todas las ventajas de la miniaturización, ya que las dimensiones del dispositivo eran muy grandes en comparación con el tamaño del cristal. Además, el grado de integración era bajo, lo que solo agudizaba el problema. A mediados de los años 60, se desarrolló el paquete DIP (paquete doble en línea) es una estructura rectangular con conductores rígidos en ambos lados. El problema de las dimensiones voluminosas no se resolvió, pero, sin embargo, tal solución permitió lograr una mayor densidad de empaque, así como simplificar el ensamblaje automatizado de circuitos electrónicos.La cantidad de pines de microcircuito en un paquete DIP varía de 4 a 64, aunque los paquetes con más de 40 "patas" todavía son raros.
¡Importante! El paso de clavija para microcircuitos DIP domésticos es de 2,5 mm, para importados - 2,54 mm (1 línea = 0,1 pulgadas). Debido a esto, surgen problemas con el reemplazo mutuo de análogos completos, al parecer, de la producción rusa e importada. Una ligera discrepancia dificulta la instalación de dispositivos que son idénticos en funcionalidad y distribución de pines en las placas y en el panel.
Con el desarrollo de la tecnología electrónica, las desventajas de los paquetes DIP se han hecho evidentes. Para los microprocesadores, la cantidad de pines no era suficiente y su mayor aumento requería un aumento en las dimensiones de la caja. tales microcircuitos comenzaron a ocupar demasiado espacio no utilizado en los tableros. El segundo problema que ha traído el final de la era del dominio DIP es el uso generalizado del montaje en superficie. Los elementos comenzaron a instalarse no en los orificios del tablero, sino que se soldaron directamente a las almohadillas de contacto. Este método de montaje resultó ser muy racional, por lo que se requerían microcircuitos en paquetes adaptados para soldadura superficial. Y comenzó el proceso de desplazamiento de dispositivos para el montaje de "agujeros" (verdadero agujero) elementos nombrados como smd (detalle de superficie).
El primer paso hacia la transición a paquetes SOIC de acero de montaje en superficie y sus modificaciones (SOP, HSOP y más). Ellos, como el DIP, tienen patas en dos filas a lo largo de los lados largos, pero son paralelos al plano inferior de la caja.
Otro desarrollo fue el paquete QFP. Esta caja de forma cuadrada tiene terminales en cada lado.El caso de PLLC es similar a este, pero todavía está más cerca del DIP, aunque las piernas también se encuentran en todo el perímetro.
Durante algún tiempo, los chips DIP mantuvieron sus posiciones en el sector de los dispositivos programables (ROM, controladores, PLM), pero la difusión de la programación en circuito también ha expulsado a los paquetes de agujeros verdaderos de dos filas fuera de esta área. Ahora incluso esas partes, cuya instalación en agujeros parecía no tener alternativa, han recibido el rendimiento SMD, por ejemplo, estabilizadores de voltaje integrados, etc.
El desarrollo de cajas de microprocesador tomó un camino diferente. Dado que el número de pines no se ajusta al perímetro de ninguno de los cuadrados de tamaño razonable, las patas de un microcircuito grande están dispuestas en forma de matriz (PGA, LGA, etc).
Beneficios de usar microchips
La llegada de los microcircuitos ha revolucionado el mundo de la electrónica (especialmente en la tecnología de microprocesador). Las computadoras en lámparas que ocupan una o más habitaciones se recuerdan como una curiosidad histórica. Pero un procesador moderno contiene alrededor de 20 mil millones de transistores. Si tomamos el área de un transistor en una versión discreta de al menos 0,1 cm cuadrados, entonces el área ocupada por el procesador en su conjunto deberá ser de al menos 200,000 metros cuadrados, aproximadamente 2,000 de tres habitaciones de tamaño mediano. apartamentos
También debe proporcionar espacio para la memoria, la tarjeta de sonido, la tarjeta de audio, el adaptador de red y otros periféricos. El coste de montar tal número de elementos discretos sería enorme, y la fiabilidad de funcionamiento es inaceptablemente baja. La solución de problemas y la reparación llevaría un tiempo increíblemente largo. Es obvio que la era de las computadoras personales sin chips de alto grado de integración nunca hubiera llegado.Además, sin las tecnologías modernas, no se habrían creado dispositivos que requieren una gran potencia informática, desde el hogar hasta la industria o la ciencia.
La dirección del desarrollo de la electrónica está predeterminada para muchos años por venir. Esto es, en primer lugar, un aumento en el grado de integración de los elementos del microcircuito, que está asociado con el desarrollo continuo de tecnologías. Hay un salto cualitativo por delante, cuando las posibilidades de la microelectrónica llegarán al límite, pero esto es una cuestión de un futuro bastante lejano.
Artículos similares:
