Integrētās shēmas: veidi un apraksti

Чтобы работала любая мало-мальски сложная elektronikai, parasti ir nepieciešams daudz detaļu. Ja viņiem ir daudz, viņi var “apvienoties”, piemēram, integrētās shēmās. Kas tie ir? Kā tie tiek klasificēti? Kā viņi tiek veikti un kādus signālus viņi pārraida?

Kas ir loģiski integrētās shēmas (IC)

Būtībā tā ir mikroelektroniska ierīcebalstoties uz patvaļīgas sarežģītības kristālu, kas veidots uz pusvadītāju plēves vai plāksnes. Tas tiek novietots nesadalāmā korpusā (lai gan tas var notikt bez tā, bet tikai tad, ja tas ir daļa no mikrouzbūves). Pirmā integrētā shēma tika patentēta 1968. gadā. Tas bija sava veida izrāviens šajā nozarē, lai gan sniegtā ierīce tās parametros ļoti neatbilst mūsdienu koncepcijām. Integrētās shēmas masā tiek ražotas virsmas montāžai. Bieži vien IP nozīmē tikai kristālu vai filmu. Visplašāk izmantotā integrālā shēma uz silīcija vafeles. Izrādījās, ka tās izmantošanai rūpniecībā ir vairākas priekšrocības, piemēram, signālu pārraides efektivitāte.

Dizaina līmeņi

Данные устройства являются сложными, что perfekti parādīts. Tagad tās tiek izveidotas ar īpašu CAD sistēmu palīdzību, kas automatizē un ievērojami paātrina ražošanas procesus. Tātad, izstrādes procesa laikā:

1. Loģiskais līmenis (invertori, NAND, OR NOT un tamlīdzīgi).
2. Sistēma un shēmas (tiek izstrādāti trigeri, kodētāji, ALU, komparatori utt.);
3. Elektriski (kondensatori, tranzistori, rezistori un līdzīgas ierīces).
4. Topoloģiskais līmenis - fotomaskas ražošanai.
5. Fizikāls - kā viens tranzistors (vai maza grupa) tiek realizēts mikroshēmā.
6. Programmatūra - instrukcijas ir izveidotas mikrokontrolleriem, mikroprocesoriem un FPGA. Uzvedības modelis tiek izstrādāts, izmantojot vertikālu diagrammu.

Klasifikācija

Runājot par to, kā tiek izdalītas integrētās shēmas, nav iespējams izvēlēties tikai vienu parametru - konkrētās tehnikas sarežģītības veidu. Tāpēc kā raksta daļa tika atlasīti trīs.

Integrācijas pakāpe

Tātad, šeit elementu skaits kristālā tiek uzskatīts par būtisku:

1. Maza integrēta shēma. Satur mazāk nekā simts elementus.
2. Vidējā integrētā shēma. Elementu skaits mainās diapazonā no simts / tūkst.
3. Liela integrētā shēma. Satur no tūkstoš līdz 10 000 elementiem.
4. Īpaši liela integrētā shēma. Viņiem ir vairāk nekā desmit tūkstoši elementu.

Parasti sadzīves tehnikai bieži izmanto lielu integrētu shēmu. Iepriekš tika izmantotas citas kategorijas:

1. Īpaši liela integrēta shēma. Tajā tika iekļauti tie paraugi, kas varēja lepoties ar vairākiem elementiem diapazonā no 1 miljona līdz 1 miljardam.
2. Gigabaitu integrētā shēma. Tajos ietilpa paraugi, kuru elementu skaits pārsniedza 1 miljardu elementu.

Bet šobrīd tie netiek piemēroti.Un visi paraugi, kas iepriekš tika saukti par UBIS un GBIS, tagad tiek nodoti kā VLSI. Kopumā tas ļāva ievērojami ietaupīt grupu skaitu, jo pēdējos divus veidus parasti izmanto lielos pētniecības centros, kur darbojas datorsistēmas, kuru jauda mēra desmitos un simtos terabaitu.

Ražošanas tehnoloģija

Sakarā ar atšķirīgajām ražošanas iespējām, integrētās shēmas tiek klasificētas arī pēc to izgatavošanas veida un no kā:

1. Pusvadītājs.Tajos visi elementi un savienojumi tiek izgatavoti uz vienas un tās pašas pusvadītāju mikroshēmas. Pusvadītāju integrētajās shēmās tiek izmantoti tādi materiāli kā silīcijs, germānija, gallija arsenīds un hafnija oksīds.

2. Filma. Visi elementi un savienojumi tiek veidoti kā filmas:

- Bieza plēve.

- Plāna filma.

3. Hibrīds.Tam ir bezrāmju diodes, tranzistori vai citi elektroniski aktīvi komponenti. Pasīvie (piemēram, rezistori, induktori, kondensatori) tiek novietoti uz kopīgas keramikas pamatnes. Visi tie ir ievietoti vienā aizzīmogotā kamerā.

4. sajaukts. Uz tā virsmas ir ne tikai pusvadītāju kristāls, bet arī plānslāņu (vai biezu plēvju) pasīvie elementi.

Apstrādātā signāla tips

Un trešā, jaunākā forma, ir balstīta uz to, kas signalizē integrētās shēmas procesos. Viņi ir:

1. Analogais Šeit ieejas un izejas signāli mainās atkarībā no nepārtrauktas funkcijas likumiem. Tie var svārstīties no negatīva līdz pozitīvam barošanas spriegumam.
2. DigitālsŠeit jebkuram ieejas vai izejas signālam var būt divas vērtības: loģiska vienība vai nulle. Katram no viņiem ir savs iepriekš noteikts sprieguma līmenis. Tātad, TTL tipa mikroshēmas diapazonu 0–0,4 V vērtē kā nulli un 2,4–5 V kā vienu. Var būt arī citas dalīšanas, tas viss ir atkarīgs no konkrētās izlases.
3. Analogais-digitālais. Apvieno iepriekšējo paraugu priekšrocības un īpašības. Piemēram, tie var ietvert signāla pastiprinātājus un analogā-digitālā pārveidotājus.

Juridiskās pazīmes

Ko saka par integrētajām shēmām?likumdošana? Mūsu valstī tiek nodrošināta integrēto shēmu topoloģiju juridiskā aizsardzība. Ar to tiek domāts konkrētu elementu noteiktas kombinācijas ģeometriski-telpiskais izvietojums un to savstarpējās attiecības, kas fiksētas uz konkrēta materiāla nesēja (saskaņā ar Krievijas Federācijas Civilkodeksa 1448. pantu). Topoloģijas autoram ir šādas intelektuālās tiesības uz savu izgudrojumu:

1. Autortiesības.
2. Ekskluzīvas tiesības.

Papildus tam topoloģijās var ietilpt arīcitas preferences, ieskaitot iespēju saņemt atlīdzību par tās izmantošanu. Izņēmuma tiesības ir spēkā desmit gadus. Šajā laikā izgudrotājs vai persona, kurai tika piešķirts šis statuss, var reģistrēt topoloģiju attiecīgajā intelektuālā īpašuma un patentu dienestā.

Secinājums

Tas ir viss!Ja jums ir vēlme apkopot savu shēmu - jūs varat novēlēt tikai veiksmi. Bet tajā pašā laikā es gribu pievērst jūsu uzmanību vienai īpašībai. Ja vēlaties samontēt mikroshēmu, tad jums rūpīgi jāsagatavojas šim procesam. Fakts ir tāds, ka tā izveidošanai nepieciešama ārkārtēja tīrība ķirurģiskās operācijas telpas līmenī, turklāt detaļu smalkuma dēļ darbs ar lodāmuru normālā režīmā nedarbosies - visas darbības veic mašīnas. Tāpēc mājās jūs varat izveidot tikai shēmas. Ja vēlaties, varat iegādāties rūpnieciskus dizainus, kas tiks piedāvāti tirgū, taču labāk ir atstāt ideju padarīt tos mājās bez ievērojamām finansēm.