Circuito integrado (coletivamente denominados produtos de componentes semicondutores)
Circuito integrado , abreviado como IC; Ou microcircuito, microchip, chip em eletrônica é uma forma de miniaturizar circuitos (incluindo principalmente equipamentos semicondutores, mas também componentes passivos, etc.), e é frequentemente fabricado na superfície de wafers semicondutores. microchip
Introdução:
Após a invenção e produção em massa de transistores, vários componentes semicondutores de estado sólido, como diodos e transistores, foram amplamente utilizados para substituir as funções e funções dos tubos de vácuo em circuitos. Em meados e no final do século 20, o progresso da tecnologia de fabricação de semicondutores tornou possíveis os circuitos integrados. Em comparação com circuitos montados manualmente usando componentes eletrônicos discretos individuais, os circuitos integrados podem integrar um grande número de tubos microcristalinos em um pequeno chip, o que é um grande progresso. A escala, a capacidade de produção, a confiabilidade e o método modular de projeto de circuitos garantem a rápida adoção de circuitos integrados padronizados em vez de transistores discretos.
Os circuitos integrados têm duas vantagens principais sobre os transistores discretos: custo e desempenho. O baixo custo ocorre porque o chip imprime todos os componentes como uma unidade através da tecnologia de fotolitografia, em vez de fabricar apenas um transistor por vez. O alto desempenho se deve à troca rápida de componentes, que consome menos energia porque os componentes são pequenos e próximos uns dos outros. Em 2006, a área do chip variava de alguns milímetros quadrados a 350 mm². Por mm² pode chegar a um milhão de transistores.
O primeiro protótipo de circuito integrado foi concluído por Jack Kilby em 1958. Inclui um transistor bipolar, três resistores e um capacitor.
De acordo com o número de dispositivos microeletrônicos integrados em um chip , os circuitos integrados podem ser divididos nas seguintes categorias:
A integração em pequena escala (SSI) tem menos de 10 portas lógicas ou menos de 100 transistores.
Existem 11 ~ 100 portas lógicas de integração de média escala ou 101 ~ 1K transistores.
Existem 101 ~ 1K portas lógicas ou 1001 ~ 10K transistores em integração em larga escala (LSI).
A integração em escala muito grande (VLSI) possui 1.001 ~ 10K portas lógicas ou 10.001 ~ 100k transistores.
Existem 10.001 portas lógicas de 1 m ou 100.001 transistores de 10 m em ULSI.
Glsi (nome completo em inglês: integração em escala Giga) tem mais de 1.000.001 portas lógicas ou mais de 1.000.001 transistores.
Classificação de CI
Existem muitos métodos de classificação de circuitos integrados. Dependendo se o circuito pertence a analógico ou digital, ele pode ser dividido em circuitos integrados analógicos, circuitos integrados digitais e circuitos integrados de sinais mistos (analógico e digital estão em um chip).
Os circuitos integrados digitais podem conter qualquer coisa, de milhares a milhões de portas lógicas, flip-flops, multitarefa e outros circuitos em alguns milímetros quadrados. O pequeno tamanho desses circuitos permite maior velocidade, menor consumo de energia (veja projeto de baixo consumo de energia) e menor custo de fabricação em comparação com a integração em nível de placa. Esses CIs digitais , representados por microprocessadores, processadores de sinais digitais e microcontroladores, utilizam binário para processar sinais 1 e 0.
Circuitos integrados analógicos, como sensores , circuitos de controle de potência e amplificadores operacionais , processam sinais analógicos . Complete as funções de amplificação, filtragem, demodulação e mixagem. Ao usar circuitos integrados analógicos com boas características projetados por especialistas, a carga dos projetistas de circuitos é reduzida e não há necessidade de projetar tudo, desde os transistores básicos.
Os circuitos integrados podem integrar circuitos analógicos e digitais em um único chip para criar dispositivos como conversores analógico-digitais e conversores digital-analógico. Este circuito oferece menor tamanho e menor custo, mas deve-se tomar cuidado com a colisão de sinais.
Modelo CI
O método de nomenclatura do chip é geralmente: letra + número + letra
A primeira letra é a abreviatura do fabricante do chip ou família de chips. Por exemplo, a maior parte do MC começa com a Motorola e a maior parte do máximo começa com a Meixin.
O número no meio é o modelo de função. Assim como mc7805 e lm7805, pode-se observar no 7805 que sua função é produzir 5V, mas os fabricantes são diferentes.
As cartas a seguir são principalmente informações de embalagem. Você pode saber qual embalagem as letras específicas representam apenas observando os dados fornecidos pelo fabricante.
Série 74 é o nome comum de dispositivos lógicos TTL padrão, como 74ls00, 74ls02, etc. não podemos ver quais são os produtos da empresa apenas de 74. Diferentes empresas usarão o prefixo 74, como sn74ls00.
Desenvolvimento relacionado de circuitos integrados de semicondutores
Geralmente, um modelo IC completo deve incluir pelo menos as quatro partes a seguir:
Prefixo (inicial) – muitos podem especular quais são os produtos da empresa.
Nome do dispositivo – geralmente, a função do produto pode ser inferida (sua capacidade pode ser conhecida pela memória).
Grau de temperatura ---- distinguir grau comercial, grau industrial, grau militar, etc. Geralmente, C representa grau civil, I representa grau industrial, e representa grau industrial estendido, a representa grau de aviação e M representa grau militar.
Pacote - indique a embalagem e o número pin do produto, e alguns modelos de IC terão outros conteúdos:
Taxa - por exemplo, memória, MCU, DSP, FPGA e outros produtos têm diferenças de taxa, como - 5 e - 6.
Estrutura do processo - por exemplo, IC digital geral possui COMS e TL, que são comumente representados pelas letras C e t.
Proteção ambiental - geralmente haverá uma letra no final do modelo para indicar se se trata de proteção ambiental, como Z, R, +, etc.
Embalagem – exibe as embalagens nas quais o material é transportado, como tubo, t/R, trilho, trilha, etc.
Número da versão - exibe o número de modificações do produto. Geralmente, M é a primeira versão.
Nomenclatura de IC, bom senso de embalagem e regras de nomenclatura:
Faixa de temperatura:
C = 0 ℃ a 60 ℃ (grau comercial); I = - 20 ℃ a 85 ℃ (grau industrial); E = - 40 ℃ a 85 ℃ (grau industrial estendido); A = - 40 ℃ a 82 ℃ (grau de aviação); M = - 55 ℃ a 125 ℃ (grau militar)
Tipo de pacote:
A—SSOP; B—CERQUAD; C-to-200, TQFP; tampo em cobre d-cerâmica; E—QSOP; SOP de cerâmica F; Imersão em cerâmica H-sbgaj; K—TO-3; L—LCC,M—MQFP; N - mergulho estreito; n -- mergulhar;; Q—PLCC; R - imersão cerâmica estreita (300mil); S — TO-52, T — TO5, TO-99, TO-100﹔U — TSSOP, uMAX, SOT ; Aparência pequena do corpo em W (300mil); x-sc-60 (3P, 5p, 6p); topo de cobre com corpo estreito em y; Z—TO-92,MQUAD; D - folha nua/ PR - embalagem plástica aprimorada; / W - bolacha.
Número de pinos:
A-8; ; 60; V-8 (redondo); W-10 (volta); x-36; Y-8 (circular); Z-10 (circular).
Nota: se a primeira letra do sufixo de quatro letras dos produtos de interface for e, significa que o dispositivo possui função antiestática
Desenvolvimento de tecnologia de embalagem IC
Os primeiros circuitos integrados usavam embalagens planas de cerâmica, que continuaram a ser usadas pelos militares por muitos anos devido à confiabilidade e ao pequeno tamanho. A embalagem de circuito comercial logo mudou para embalagem dupla em linha, começando com cerâmica e depois com plástico. Na década de 1980, os pinos dos circuitos VLSI excederam as limitações de aplicação do empacotamento dip e, finalmente, levaram ao surgimento da matriz de grade de pinos e do portador de chip.
As embalagens para montagem em superfície surgiram no início da década de 1980 e se tornaram populares no final da década de 1980. Ele usa espaçamento de pinos mais fino e o formato do pino é aerofólio de gaivota ou tipo J. Tomando como exemplo o circuito integrado de pequeno contorno (SOIC), ele tem 30-50% menos área e 70% menos espessura do que o mesmo mergulho. Este pacote possui pinos de aerofólio de gaivota salientes em dois lados longos, com espaçamento entre pinos de 0,05 polegadas.
Circuito integrado de pequeno contorno (SOIC) e pacote PLCC. Na década de 1990, embora o empacotamento PGA ainda fosse frequentemente usado em microprocessadores de última geração. PQFP e pacote fino e pequeno (TSOP) tornam-se pacotes comuns para dispositivos com alta contagem de pinos. Os microprocessadores de ponta da Intel e AMD mudaram do pacote PGA (pine grid array) para o pacote land grid array (LGA).
As embalagens de grade esférica começaram a aparecer na década de 1970. Na década de 1990, foram desenvolvidas embalagens de grade esférica de revestimento com mais pinos do que outras embalagens. Na embalagem FCBGA, a matriz é virada para cima e para baixo e conectada à esfera de solda da embalagem por meio de uma camada de base semelhante à PCB, em vez de um fio. O empacotamento FCBGA faz com que a matriz de sinais de entrada e saída (chamada área de E/S) seja distribuída na superfície de todo o chip, em vez de limitada à periferia do chip. No mercado atual, a embalagem tornou-se uma parte independente e a tecnologia da embalagem também afetará a qualidade e o rendimento dos produtos.
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