Integrerade kretsar: Typer och beskrivningar

För att göra något mer eller mindre komplicerat arbeteelektronik, vanligtvis behövs många delar. När det finns många av dem kan de "kombineras", säg, till integrerade kretsar. Vad är dem? Hur klassificeras de? Hur tillverkas de och vilka signaler sänds de?

Vad är Logic Integrated Circuits (IC)

I huvudsak är det en mikroelektronisk enhet somär baserad på en kristall av godtycklig komplexitet, som är gjord på en halvledarfilm eller wafer. Den placeras i ett icke-separerbart fodral (även om det kan klara sig utan det, men bara när det är en del av en mikromontering). Den första integrerade kretsen patenterades 1968. Detta var ett slags genombrott i branschen, även om den medföljande enheten inte mycket motsvarade moderna idéer i dess parametrar. Integrerade kretsar tillverkas oftast för ytmontering. Ofta förstås IC som bara en kristall eller film. Den mest utbredda är den integrerade kretsen på en kiselskiva. Det råkar vara så att dess användning inom industrin har ett antal fördelar, till exempel effektiviteten av signalöverföring.

Designnivåer

Dessa enheter är komplexa, såperfekt visade. Nu skapas de med hjälp av speciella CAD-system, som automatiserar och avsevärt snabbar upp produktionsprocesserna. Så när vi designar tar vi hänsyn till:

1. Logisk nivå (växelriktare, NAND, NOR och liknande).
2. System- och kretskonstruktion (triggers, kodare, ALU, komparatorer etc. arbetar med);
3. Elektriska (kondensatorer, transistorer, motstånd och liknande anordningar).
4. Topologisk nivå – fotomasker för produktion.
5. Fysisk - hur en transistor (eller en liten grupp) implementeras på ett chip.
6. Programvara – instruktioner skapas för mikrokontroller, mikroprocessorer och FPGA. En beteendemodell utvecklas med hjälp av ett vertikalt diagram.

klassificering

När man talar om hur integrerade kretsar särskiljs är det omöjligt att välja endast en parameter av typen av komplexitet för den aktuella tekniken. Därför valdes så många som tre ut till denna artikel.

Grad av integration

Så här anses antalet element i kristallen vara grundläggande:

1. Liten integrerad krets. Innehåller mindre än hundra element.
2. Genomsnittlig integrerad krets. Antalet element varierar i intervallet hundratals/tusentals.
3. Stor integrerad krets. Innehåller från tusen till 10 000 element.
4. Ultra storskalig integrerad krets. De innehåller över tio tusen element.

I allmänhet används storskaliga integrerade kretsar ofta för konsumentenheter. Andra kategorier har tidigare använts:

1. Ultrastor integrerad krets. Den inkluderade de prover som kunde ståta med ett antal element i intervallet från 1 miljon till 1 miljard.
2. Giga-stor integrerad krets. Detta inkluderade prover vars antal element översteg 1 miljard element.

Men för närvarande tillämpas de inte.Och alla prover som tidigare klassificerades som UBIS och GBIS klassificeras nu som VLSI. I allmänhet gjorde detta det möjligt att avsevärt spara på antalet grupper, eftersom de två sista typerna vanligtvis används specifikt i stora forskningscentra där datorsystem fungerar, vars kraft mäts i tiotals och hundratals terabyte.

Tillverkningsteknologi

På grund av olika tillverkningsmöjligheter klassificeras integrerade kretsar också efter hur de är tillverkade och från vad:

1. Halvledare.I dem är alla element och anslutningar gjorda på samma halvledarchip. Integrerade halvledarkretsar använder material som kisel, germanium, galliumarsenid och hafniumoxid.

2. Film. Alla element och kopplingar görs som filmer:

- Tjock film.

- Tunn film.

3. Hybrid.Har oförpackade dioder, transistorer eller andra elektroniska aktiva komponenter. Passiva element (som motstånd, induktorer, kondensatorer) placeras på ett gemensamt keramiskt substrat. Alla är placerade i ett förseglat hölje.

4. Blandat. Det finns inte bara en halvledarkristall, utan även passiva element med tunn film (eller tjockfilm) som placeras på dess yta.

Typ av bearbetad signal

Och den tredje och senaste typen är baserad på vilka signaler den integrerade kretsen bearbetar. Dom är:

1. Analog. Här varierar in- och utsignalerna enligt lagen för en kontinuerlig funktion. De kan ta värden i intervallet från negativ till positiv matningsspänning.
2. Digital.Här kan vilken in- eller utsignal som helst ha två värden: logisk etta eller noll. Var och en av dem har sin egen förutbestämda spänningsnivå. Således klassar mikrokretsar av TTL-typ området 0-0,4V som noll och 2,4-5V som ett. Det kan finnas andra divisioner, allt beror på det specifika provet.
3. Analog-digital. De kombinerar fördelarna och funktionerna hos tidigare modeller. Till exempel kan de innehålla signalförstärkare och analog-till-digital-omvandlare.

Juridiska funktioner

Vad sägs om integrerade kretsar ilagstiftning? Vårt land ger lagligt skydd för integrerade kretstopologier. Med det menar vi det geometrisk-spatiala arrangemanget av en viss uppsättning specifika element och kopplingar mellan dem, inspelade på ett visst materialmedium (enligt artikel 1448 i Ryska federationens civillag). Författaren till topologin har följande intellektuella rättigheter till sin uppfinning:

1. Upphovsrätt.
2. Exklusiv rättighet.

Dessutom kan författaren till topologin också ägaandra preferenser, inklusive möjligheten att få ersättning för dess användning. Ensamrätten gäller i tio år. Under denna tid kan uppfinnaren, eller personen till vilken denna status har tilldelats, registrera topologin hos lämplig immaterialrätts- och patenttjänst.

slutsats

Det är allt!Om du har en önskan att montera din egen krets, kan du bara önska den framgång. Men samtidigt skulle jag vilja uppmärksamma er på ett inslag. Om du vill montera en mikrokrets måste du noggrant förbereda dig för denna process. Faktum är att dess skapande kräver exceptionell renlighet på nivån för ett kirurgiskt operationsrum; dessutom, på grund av delarnas småhet, kommer det inte att vara möjligt att arbeta med en lödkolv i vanligt läge - alla åtgärder utförs av maskiner. Därför kan du hemma bara skapa diagram. Om du vill kan du köpa industriell utveckling som kommer att erbjudas på marknaden, men det är bättre att överge tanken på att göra dem hemma utan betydande ekonomi.