Atributs del producte

Documents i mitjans

Classificacions ambientals i d'exportació

Circuits integrats 

Un circuit integrat (IC) és un xip semiconductor que porta molts components diminuts com condensadors, díodes, transistors i resistències.Aquests petits components s'utilitzen per calcular i emmagatzemar dades amb l'ajuda de tecnologia digital o analògica.Podeu pensar en un IC com un petit xip que es pot utilitzar com a circuit complet i fiable.Un circuit integrat podria ser un comptador, un oscil·lador, un amplificador, una porta lògica, un temporitzador, una memòria d'ordinador o fins i tot un microprocessador.

Un IC es considera un element fonamental de tots els dispositius electrònics actuals.El seu nom suggereix un sistema de múltiples components interconnectats incrustats en un material semiconductor prim fet de silici.

Història dels circuits integrats

La tecnologia darrere dels circuits integrats va ser introduïda inicialment l'any 1950 per Robert Noyce i Jack Kilby als Estats Units d'Amèrica.La Força Aèria dels EUA va ser el primer consumidor d'aquest nou invent.Jack també Kilby va guanyar el Premi Nobel de Física l'any 2000 per la seva invenció dels circuits integrats miniaturitzats.

1,5 anys després de la introducció del disseny de Kilby, Robert Noyce va presentar la seva pròpia versió del circuit integrat.El seu model va resoldre diversos problemes pràctics al dispositiu de Kilby.Noyce també va utilitzar silici per al seu model, mentre que Jack Kilby va utilitzar germani.

Robert Noyce i Jack Kilby van obtenir patents dels EUA per la seva contribució als circuits integrats.Van lluitar amb problemes legals durant diversos anys.Finalment, tant les empreses de Noyce com de Kilby van decidir llicenciar els seus invents i introduir-los en un enorme mercat global.

Tipus de circuits integrats

Hi ha dos tipus de circuits integrats.Aquests són:

1. Circuits integrats analògics

Els circuits integrats analògics tenen una sortida constantment canviable, depenent del senyal que reben.En teoria, aquests CI poden assolir un nombre il·limitat d'estats.En aquest tipus d'IC, el nivell de sortida del moviment és una funció lineal del nivell d'entrada del senyal.

Els circuits integrats lineals poden funcionar com a amplificadors de radiofreqüència (RF) i d'àudiofreqüència (AF).L'amplificador operacional (amplificador operacional) és el dispositiu que s'utilitza normalment aquí.A més, un sensor de temperatura és una altra aplicació habitual.Els circuits integrats lineals poden encendre i apagar diversos dispositius un cop el senyal arriba a un determinat valor.Podeu trobar aquesta tecnologia en forns, escalfadors i aparells d'aire condicionat.

2. CI digitals

Aquests són diferents dels CI analògics.No funcionen en un rang constant de nivells de senyal.En canvi, operen en uns quants nivells preestablerts.Els CI digitals funcionen fonamentalment amb l'ajuda de portes lògiques.Les portes lògiques utilitzen dades binàries.Els senyals en dades binàries només tenen dos nivells coneguts com a baix (lògic 0) i alt (lògic 1).

Els circuits integrats digitals s'utilitzen en una àmplia gamma d'aplicacions com ordinadors, mòdems, etc.

Per què són populars els circuits integrats?

Tot i que es van inventar fa gairebé 30 anys, els circuits integrats encara s'utilitzen en nombroses aplicacions.Parlem d'alguns dels elements responsables de la seva popularitat:

1. Escalabilitat 

Fa uns anys, els ingressos de la indústria dels semiconductors van arribar als increïbles 350 mil milions de dòlars.Intel va ser el principal col·laborador aquí.També hi havia altres actors, i la majoria d'aquests pertanyien al mercat digital.Si mireu les xifres, veureu que el 80 per cent de les vendes generades per la indústria dels semiconductors eren d'aquest mercat.

Els circuits integrats han tingut un paper important en aquest èxit.Ja veus, els investigadors de la indústria dels semiconductors van analitzar el circuit integrat, les seves aplicacions i les seves especificacions i ho van ampliar.

El primer circuit integrat que s'ha inventat tenia només uns quants transistors, 5 per ser específics.I ara hem vist el Xeon de 18 nuclis d'Intel amb un total de 5.500 milions de transistors.A més, el controlador d'emmagatzematge d'IBM tenia 7.100 milions de transistors amb 480 MB de memòria cau L4 el 2015.

Aquesta escalabilitat ha jugat un paper important en la popularitat predominant dels circuits integrats.

2. Cost

Hi ha hagut diversos debats sobre el cost d'un IC.Al llarg dels anys, també hi ha hagut una idea errònia sobre el preu real d'un IC.La raó d'això és que els CI ja no són un concepte simple.La tecnologia avança a una velocitat tremendament ràpida i els dissenyadors de xips han de seguir aquest ritme a l'hora de calcular el cost de l'IC.

Fa uns anys, el càlcul del cost d'un IC solia dependre de la matriu de silici.En aquell moment, l'estimació del cost d'un xip es podia determinar fàcilment per la mida de la matriu.Tot i que el silici encara és un element principal en els seus càlculs, els experts també han de tenir en compte altres components a l'hora de calcular el cost de l'IC.

Fins ara, els experts han deduït una equació bastant senzilla per determinar el cost final d'un IC:

Cost final de l'IC = Cost del paquet + Cost de la prova + Cost de la matriu + Cost d'enviament

Aquesta equació considera tots els elements necessaris que tenen un paper important en la fabricació del xip.A més d'això, hi pot haver altres factors que es poden considerar.El més important a tenir en compte a l'hora d'estimar els costos d'IC ​​és que el preu pot variar durant el procés de producció per múltiples motius.

A més, qualsevol decisió tècnica presa durant el procés de fabricació pot tenir un impacte significatiu en el cost del projecte.

3. Fiabilitat

La producció de circuits integrats és una tasca molt delicada, ja que requereix que tots els sistemes funcionin contínuament durant milions de cicles.Els camps electromagnètics externs, les temperatures extremes i altres condicions de funcionament tenen un paper important en el funcionament de l'IC.

Tanmateix, la majoria d'aquests problemes s'eliminen amb l'ús de proves d'alt estrès controlades correctament.No proporciona nous mecanismes de fallada, augmentant la fiabilitat dels circuits integrats.També podem determinar la distribució de fallades en un temps relativament curt mitjançant l'ús de tensions més altes.

Tots aquests aspectes ajuden a assegurar-se que un circuit integrat pot funcionar correctament.

A més, aquí hi ha algunes característiques per determinar el comportament dels circuits integrats:

Temperatura

La temperatura pot variar dràsticament, fent que la producció d'IC ​​sigui extremadament difícil.

Voltatge.

Els dispositius funcionen a una tensió nominal que pot variar lleugerament.

Procés

Les variacions de procés més vitals utilitzades per als dispositius són la tensió llindar i la longitud del canal.La variació del procés es classifica en:

• Molt a molt
• Hòstia a hòstia
• Morir per morir

Paquets de circuits integrats

El paquet embolcalla la matriu d'un circuit integrat, cosa que ens facilita la connexió.Cada connexió externa de la matriu s'enllaça amb un petit tros de fil d'or a un passador del paquet.Els pins són terminals extrusius de color plata.Passen pel circuit per connectar-se amb altres parts del xip.Són molt essencials, ja que recorren el circuit i es connecten als cables i a la resta de components d'un circuit.

Hi ha diversos tipus de paquets que es poden utilitzar aquí.Tots tenen tipus de muntatge únics, dimensions úniques i recomptes de pins.Fem una ullada a com funciona això.

Recompte de pins

Tots els circuits integrats estan polaritzats i cada pin és diferent tant pel que fa a la funció com a la ubicació.Això significa que el paquet ha d'indicar i separar tots els pins entre si.La majoria dels circuits integrats utilitzen un punt o una osca per mostrar el primer pin.

Un cop identifiqueu la ubicació del primer pin, la resta dels números de pins augmenten en una seqüència a mesura que aneu al circuit en sentit contrari a les agulles del rellotge.

Muntatge

El muntatge és una de les característiques úniques d'un tipus de paquet.Tots els paquets es poden classificar segons una de les dues categories de muntatge: muntatge superficial (SMD o SMT) o forat passant (PTH).És molt més fàcil treballar amb paquets de forat passant ja que són més grans.Estan dissenyats per ser fixats en un costat d'un circuit i soldats a un altre.

Els paquets de muntatge superficial tenen diferents mides, des de petits fins a minúsculs.Es fixen en un costat de la caixa i es solden a la superfície.Les agulles d'aquest paquet són perpendiculars al xip, s'espremen pel costat o de vegades es col·loquen en una matriu a la base del xip.Els circuits integrats en forma de muntatge superficial també requereixen eines especials per muntar-se.

Doble en línia

El paquet doble en línia (DIP) és un dels paquets més comuns.Aquest és un tipus de paquet IC de forat passant.Aquestes fitxes petites contenen dues fileres paral·leles de pins que s'estenen verticalment fora d'una carcassa rectangular negra de plàstic.

Les agulles tenen una distància d'uns 2,54 mm entre elles, un estàndard perfecte per adaptar-se a plaques de prova i algunes altres plaques de prototipatge.Depenent del nombre de pins, les dimensions totals del paquet DIP poden variar de 4 a 64.

La regió entre cada fila de pins està espaiada per permetre que els CI DIP se superposin a la regió central d'una placa.Això garanteix que els pins tinguin la seva pròpia fila i no es quedin curts.

Petit-esquema

Els paquets de circuits integrats de contorn petit o SOIC són similars a un muntatge en superfície.Es compon doblegant totes les agulles en un DIP i reduint-les.Podeu muntar aquests paquets amb una mà ferma i fins i tot amb l'ull tancat: així de fàcil!

Quad Flat

Els paquets Quad Flat mostren agulles en les quatre direccions.El nombre total de pins en un IC quàdruple pla pot variar des de vuit pins per un costat (32 en total) fins a setanta pins per un costat (300 + en total).Aquests pins tenen un espai d'entre 0,4 mm i 1 mm entre ells.Les variants més petites del paquet quàdruple pla consisteixen en paquets de perfil baix (LQFP), prims (TQFP) i molt prims (VQFP).

Ball Grid Arrays

Ball Grid Arrays o BGA són els paquets de CI més avançats.Es tracta de paquets petits i increïblement complicats on es configuren petites boles de soldadura en una graella bidimensional a la base del circuit integrat.De vegades, els experts connecten les boles de soldadura directament a la matriu!

Els paquets Ball Grid Arrays s'utilitzen sovint per a microprocessadors avançats, com el Raspberry Pi o pcDuino.