Integrirani krugovi: vrste i opisi

Za izradu bilo kakvog više ili manje složenog poslaelektronike, obično je potrebno mnogo dijelova. Kad ih ima mnogo, mogu se "kombinirati", recimo, u integrirane sklopove. Što su oni? Kako su klasificirani? Kako nastaju i koje signale prenose?

Što su logički integrirani krugovi (IC)

U biti, to je mikroelektronički uređaj kojitemelji se na kristalu proizvoljne složenosti, koji je izrađen na poluvodičkom filmu ili ploči. Smješten je u kućište koje se ne može odvojiti (iako može i bez njega, ali samo kada je dio mikrosklopa). Prvi integrirani krug patentiran je 1968. Ovo je bio svojevrsni proboj u industriji, iako ponuđeni uređaj u svojim parametrima nije baš odgovarao modernim idejama. Integrirani krugovi uglavnom se proizvode za površinsku montažu. Često se IC shvaća kao samo jedan kristal ili film. Najrašireniji je integrirani sklop na silicijskoj pločici. Događa se da njegova uporaba u industriji ima niz prednosti, na primjer, učinkovitost prijenosa signala.

Razine dizajna

Ovi uređaji su složeni, pasavršeno prikazano. Sada se izrađuju pomoću posebnih CAD sustava, koji automatiziraju i značajno ubrzavaju proizvodne procese. Dakle, prilikom projektiranja uzimamo u obzir:

1. Logička razina (inverteri, NAND, NOR i slično).
2. Inženjering sustava i sklopova (radi se na trigerima, koderima, ALU-ima, komparatorima itd.);
3. Električni (kondenzatori, tranzistori, otpornici i slični uređaji).
4. Topološka razina – fotomaske za proizvodnju.
5. Fizički - kako je jedan tranzistor (ili mala skupina) implementiran na čip.
6. Softver – kreiraju se upute za mikrokontrolere, mikroprocesore i FPGA. Model ponašanja razvija se pomoću okomitog dijagrama.

klasifikacija

Kada govorimo o tome kako se razlikuju integrirani krugovi, nemoguće je izdvojiti samo jedan parametar vrste složenosti dotične tehnologije. Stoga su za ovaj članak odabrana čak tri.

Stupanj integracije

Dakle, ovdje se broj elemenata u kristalu smatra temeljnim:

1. Mali integrirani krug. Sadrži manje od stotinu elemenata.
2. Prosječni integrirani krug. Broj elemenata varira u rasponu od stotina/tisuća.
3. Veliki integrirani krug. Sadrži od tisuću do 10.000 elemenata.
4. Integrirani krug ultravelikih razmjera. Sadrže preko deset tisuća elemenata.

Općenito, veliki integrirani krug često se koristi za potrošačke uređaje. Prethodno su korištene druge kategorije:

1. Ultra veliki integrirani krug. Uključivao je one uzorke koji su se mogli pohvaliti nizom elemenata u rasponu od 1 milijuna do 1 milijarde.
2. Giga-veliki integrirani krug. To uključuje uzorke čiji je broj elemenata premašio milijardu elemenata.

Ali trenutno se ne primjenjuju.A svi uzorci koji su prije bili klasificirani kao UBIS i GBIS sada su klasificirani kao VLSI. Općenito, to je omogućilo značajnu uštedu na broju grupa, budući da se posljednje dvije vrste obično koriste posebno u velikim istraživačkim centrima u kojima rade računalni sustavi, čija se snaga mjeri u desecima i stotinama terabajta.

Proizvodna tehnologija

Zbog različitih proizvodnih mogućnosti, integrirani krugovi se također klasificiraju prema tome kako su napravljeni i od čega:

1. Poluvodič.U njima su svi elementi i spojevi izvedeni na istom poluvodičkom čipu. Poluvodički integrirani krugovi koriste materijale kao što su silicij, germanij, galijev arsenid i hafnijev oksid.

2. Film. Svi elementi i spojevi izvedeni su kao filmovi:

- Debeli film.

- Tanak film.

3. Hibrid.Ima nezapakirane diode, tranzistore ili druge elektroničke aktivne komponente. Pasivni elementi (kao što su otpornici, induktori, kondenzatori) postavljeni su na zajedničku keramičku podlogu. Svi su smješteni u jedno zatvoreno kućište.

4. Mješoviti. Ne postoji samo poluvodički kristal, već i tankoslojni (ili debeloslojni) pasivni elementi koji se postavljaju na njegovu površinu.

Vrsta obrađenog signala

A treći i najnoviji tip temelji se na signalima koji procesiraju integrirani krug. Oni su:

1. Analog. Ovdje se ulazni i izlazni signali mijenjaju prema zakonu kontinuirane funkcije. Mogu poprimiti vrijednosti u rasponu od negativnog do pozitivnog napona napajanja.
2. Digitalni.Ovdje svaki ulazni ili izlazni signal može imati dvije vrijednosti: logičku jedinicu ili nulu. Svaki od njih ima svoju unaprijed određenu razinu napona. Dakle, mikro krugovi tipa TTL rangiraju raspon od 0-0,4 V kao nulu, a 2,4-5 V kao jedinicu. Mogu postojati i druge podjele, sve ovisi o konkretnom uzorku.
3. Analogno-digitalni. Oni kombiniraju prednosti i značajke prethodnih modela. Na primjer, mogu sadržavati pojačala signala i analogno-digitalne pretvarače.

Pravne značajke

Što je rečeno o integriranim krugovima uzakonodavstvo? Naša država pruža zakonsku zaštitu topologijama integriranih sklopova. Pod njim podrazumijevamo geometrijsko-prostorni raspored određenog skupa specifičnih elemenata i veza između njih, snimljenih na određenom materijalnom mediju (prema članku 1448. Građanskog zakonika Ruske Federacije). Autor topologije ima sljedeća intelektualna prava na svoj izum:

1. Autorska prava.
2. Isključivo pravo.

Osim toga, autor topologije također može posjedovatidruge povlastice, uključujući mogućnost primanja naknade za njegovo korištenje. Isključivo pravo vrijedi deset godina. Za to vrijeme izumitelj ili osoba kojoj je dodijeljen taj status može registrirati topologiju pri odgovarajućoj službi za intelektualno vlasništvo i patente.

zaključak

To je sve!Ako imate želju sastaviti vlastiti krug, možete samo poželjeti uspjeh. Ali u isto vrijeme želio bih vam skrenuti pozornost na jednu značajku. Ako želite sastaviti mikro krug, morate se temeljito pripremiti za ovaj proces. Činjenica je da njegovo stvaranje zahtijeva iznimnu čistoću na razini kirurške operacijske dvorane; štoviše, zbog malenosti dijelova, neće biti moguće raditi s lemilicom u uobičajenom načinu rada - sve radnje provodi strojevi. Stoga kod kuće možete stvarati samo dijagrame. Ako želite, možete kupiti industrijske razvoje koji će biti ponuđeni na tržištu, ali bolje je odustati od ideje da ih napravite kod kuće bez značajnih financijskih sredstava.