Integrált áramkörök: típusok és leírások

Bármilyen többé-kevésbé bonyolult munka elvégzéséreelektronika, általában sok alkatrész kell hozzá. Ha sok van belőlük, akkor „összevonhatók”, mondjuk integrált áramkörökké. Kik ők? Hogyan vannak besorolva? Hogyan készülnek és milyen jeleket továbbítanak?

Mik azok a logikai integrált áramkörök (IC)

Lényegében egy mikroelektronikai eszközről van szó, amelyegy tetszőleges bonyolultságú kristályon alapul, amelyet félvezető fóliára vagy ostyára készítenek. Nem szétválasztható tokban van elhelyezve (bár enélkül is megteszi, de csak akkor, ha egy mikroösszeállítás része). Az első integrált áramkört 1968-ban szabadalmazták. Ez egyfajta áttörést jelentett az iparágban, bár a mellékelt készülék paramétereiben nem nagyon felelt meg a modern elképzeléseknek. Az integrált áramkörök többnyire felületre szerelhetőek. Az IC gyakran egyetlen kristályként vagy filmként értendő. A legelterjedtebb a szilícium lapkán lévő integrált áramkör. Előfordul, hogy ipari felhasználása számos előnnyel jár, például a jelátvitel hatékonyságával.

Tervezési szintek

Ezek az eszközök összetettek, ígytökéletesen megjelenítve. Jelenleg speciális CAD-rendszerekkel készülnek, amelyek automatizálják és jelentősen felgyorsítják a gyártási folyamatokat. Tehát a tervezés során figyelembe vesszük:

1. Logikai szint (inverterek, NAND, NOR és hasonlók).
2. Rendszer és áramkör tervezés (triggerek, kódolók, ALU-k, komparátorok stb. fejlesztés alatt állnak);
3. Elektromos (kondenzátorok, tranzisztorok, ellenállások és hasonló eszközök).
4. Topológiai szint – fotomaszkok a gyártáshoz.
5. Fizikai - hogyan valósul meg egy tranzisztor (vagy egy kis csoport) egy chipen.
6. Szoftver – utasításokat készítenek a mikrokontrollerekhez, mikroprocesszorokhoz és FPGA-khoz. A viselkedési modellt függőleges diagram segítségével hozzuk létre.

besorolás

Amikor az integrált áramkörök megkülönböztetéséről beszélünk, lehetetlen csak egy paramétert kiválasztani a kérdéses technológia összetettségének típusából. Ezért hármat választottak ki ehhez a cikkhez.

Az integráció mértéke

Tehát itt a kristályban lévő elemek számát tekintjük alapvetőnek:

1. Kis integrált áramkör. Száznál kevesebb elemet tartalmaz.
2. Átlagos integrált áramkör. Az elemek száma száz/ezer tartományban változik.
3. Nagy integrált áramkör. Ezertől 10 000-ig terjedő elemet tartalmaz.
4. Ultra-nagy méretű integrált áramkör. Több mint tízezer elemet tartalmaznak.

Általában nagyméretű integrált áramkört gyakran használnak fogyasztói eszközökhöz. Más kategóriákat használtak korábban:

1. Ultra nagy integrált áramkör. Tartalmazta azokat a mintákat, amelyek 1 millió és 1 milliárd közötti tartományban számos elemmel büszkélkedhettek.
2. Giga nagy integrált áramkör. Ez olyan mintákat tartalmazott, amelyek elemszáma meghaladta az 1 milliárd elemet.

De jelenleg nem alkalmazzák.És minden korábban UBIS és GBIS besorolású minta most VLSI kategóriába tartozik. Ez általánosságban jelentős megtakarítást tett lehetővé a csoportok számán, hiszen az utóbbi két típust általában kifejezetten nagy kutatóközpontokban használják, ahol számítógépes rendszerek működnek, amelyek teljesítményét tíz és száz terabájtban mérik.

Gyártási technológia

A különböző gyártási lehetőségek miatt az integrált áramköröket aszerint is osztályozzák, hogy hogyan és miből készülnek:

1. Félvezető.Ezekben az összes elem és kapcsolat ugyanazon a félvezető chipen történik. A félvezető integrált áramkörök olyan anyagokat használnak, mint a szilícium, germánium, gallium-arzenid és hafnium-oxid.

2. Film. Minden elem és csatlakozás filmszerűen készül:

- Vastag film.

- Vékonyfilm.

3. Hibrid.Csomagolatlan diódákkal, tranzisztorokkal vagy egyéb aktív elektronikus alkatrészekkel rendelkezik. A passzív elemek (például ellenállások, induktorok, kondenzátorok) közös kerámia hordozóra kerülnek. Mindegyik egy zárt házban van elhelyezve.

4. Vegyes. Nem csak félvezető kristály van, hanem vékonyrétegű (vagy vastagrétegű) passzív elemek is, amelyek a felületére kerülnek.

A feldolgozott jel típusa

A harmadik és legújabb típus pedig azon alapul, hogy az integrált áramkör milyen jeleket dolgoz fel. Ők:

1. Analóg. Itt a bemeneti és kimeneti jelek a folytonos függvény törvénye szerint változnak. A negatívtól a pozitív tápfeszültségig terjedő értékeket vehetnek fel.
2. Digitális.Itt minden bemeneti vagy kimeneti jelnek két értéke lehet: logikai egy vagy nulla. Mindegyiknek megvan a maga előre meghatározott feszültségszintje. Így a TTL típusú mikroáramkörök a 0-0,4V tartományt nullának, a 2,4-5V-ot pedig egynek minősítik. Lehetnek más felosztások is, minden a konkrét mintától függ.
3. Analóg-digitális. Egyesítik a korábbi modellek előnyeit és jellemzőit. Tartalmazhatnak például jelerősítőket és analóg-digitális átalakítókat.

Jogi jellemzők

Mit mondanak az integrált áramkörökrőljogszabály? Országunk jogi védelmet nyújt az integrált áramköri topológiáknak. Ez alatt bizonyos elemek meghatározott halmazának geometriai-térbeli elrendezését és a köztük lévő kapcsolatokat értjük, amelyeket egy bizonyos anyagi adathordozón rögzítenek (az Orosz Föderáció Polgári Törvénykönyvének 1448. cikke szerint). A topológia szerzőjét a következő szellemi jogok illetik meg találmányához:

1. Szerzői jog.
2. Kizárólagos jog.

Ezenkívül a topológia szerzője is birtokolhatjaegyéb preferenciák, ideértve a díjazás lehetőségét a használatáért. A kizárólagos jog tíz évig érvényes. Ezalatt a feltaláló, vagy az a személy, akihez ezt a státuszt hozzárendelték, regisztrálhatja a topológiát a megfelelő szellemi tulajdon és szabadalmi szolgálatnál.

következtetés

Ez minden!Ha van vágya saját áramkör összeállítására, csak sikert kívánhat. Ugyanakkor egy tulajdonságra szeretném felhívni a figyelmet. Ha mikroáramkört szeretne összeállítani, akkor alaposan fel kell készülnie erre a folyamatra. A helyzet az, hogy létrehozása rendkívüli tisztaságot igényel a sebészeti műtő szintjén, ráadásul az alkatrészek kicsisége miatt nem lehet a szokásos üzemmódban forrasztópákával dolgozni - minden műveletet a gépek. Ezért otthon csak diagramokat készíthet. Ha kívánja, megvásárolhat olyan ipari fejlesztéseket, amelyeket a piacon kínálnak majd, de jobb, ha elhagyja azt az ötletet, hogy jelentős pénzeszközök nélkül otthon készítse el őket.