Integraaliset järjestelmät: tyypit ja kuvaukset

Joten enemmän tai vähemmän kehittyneitä elektroniik- koja varten tarvitaan yleensä paljon yksityiskohtia. Kun niitä on paljon, ne voivat "yhdistää" eli integroituja piirejä. Mitä he ovat? Miten ne luokitellaan? Miten ne tuotetaan ja mitä signaaleja lähetetään?

Mitkä ovat loogiset integroidut piirit (IC)

Itse asiassa tämä mikroelektroniikkalaite, joka perustuu mielivaltaisen monimutkaisuuden kiteeseen, joka on valmistettu puolijohdelevylle tai levylle. Se sijoitetaan ei-erotettavissa olevaan runkoon (vaikka se voi olla ilman sitä, mutta vain silloin, kun se on osa mikrokokoonpanoa). Ensimmäinen integroitu piiri on patentoitu vuonna 1968. Tästä tuli eräänlainen läpimurto teollisuudelle, vaikka tarjottu laite ei vastannut kovin pitkälle nykyaikaisiin ideoihin parametriensa suhteen. Massan integraalipiirit on valmistettu pinta-asennusta varten. Usein IC on vain kristalli tai kalvo. Yleisin on piikiekkojen integroitu piiri. Siksi kävi ilmi, että sen käytöllä teollisuudessa on useita etuja, esimerkiksi signaalinsiirron tehokkuutta.

Suunnittelun tasot

Nämä laitteet ovat monimutkaisia, ja ne näkyvät kauniisti. Nyt ne on luotu erityisten CAD-järjestelmien avulla, jotka automatisoivat ja nopeuttavat merkittävästi tuotantoprosesseja. Joten suunnitteluprosessissa:

1. Looginen taso (invertterit, AND-NOT, OR-NOT ja vastaavat).
2. Järjestelmän ja piirien suunnittelu (laukaisijat, kooderit, ALU, vertailijat jne.) On parhaillaan selvittämässä;
3. Sähkö (kondensaattorit, transistorit, vastukset ja vastaavat).
4. Topologinen taso - fotomäkit tuotantoon.
5. Fyysinen - kuinka toteuttaa yksi transistori (tai pieni ryhmä) kristallille.
6. Software - luo ohjeita mikro-ohjaimille, mikroprosessoreille ja FPGA-laitteille. Mallin käyttäytymistä kehitetään pystysuoralla järjestelmällä.

luokitus

Kun puhutaan siitä, miten erottaa integroidut piirit, et voi valita vain yhtä tekniikan tyypin monimutkaista parametria, josta keskustellaan. Siksi artikkelin puitteissa valittiin jopa kolme.

Integraation aste

Joten elementtien lukumäärää kristallissa pidetään olennaisena tässä:

1. Pieni integroitu piiri. Sisältää alle sata kohdetta.
2. Keskimääräinen integroitu piiri. Elementtien määrä vaihtelee sata / tuhannen vaihteluvälin sisällä.
3. Suuri integroitu piiri. Sisältää tuhannesta 10 000 elementtiin.
4. Erittäin suuri integroitu piiri. Heillä on yli kymmenentuhatta elementtiä.

Yleensä suurta integroitua piiriä käytetään usein kodinkoneisiin. Aiemmin muita luokkia käytettiin:

1. Erittäin suuri integroitu piiri. Sellaisia näytteitä, jotka voisivat ylpeillä useista elementeistä, vaihtelivat miljoonasta miljoonaan.
2. Gigatavu integroitu piiri. Näihin sisältyi näytteitä, joiden määrä ylitti 1 miljardia elementtiä.

Mutta tällä hetkellä ne eivät sovellu. Ja kaikki näytteet, joita aiemmin viittasivat UBIS ja GBIS, nyt kulkevat VLSI: nä. Yleensä tämä on säästellyt huomattavasti ryhmien lukumäärää, koska viimeksi mainittuja kahta tyyppiä käytetään yleensä erityisesti suurissa tutkimuskeskuksissa, joissa tietokonejärjestelmät toimivat, joiden teho mitataan kymmeniä ja satoja teratavuina.

Tuotantotekniikka

Erilaisten tuotantomahdollisuuksien vuoksi integroidut piirit luokitellaan myös sen mukaan, miten ne valmistetaan ja joista:

1. Puolijohde. Niissä kaikki elementit ja liitokset suoritetaan samalla puolijohdekiteellä. Semiconductorin integroidut piirit käyttävät materiaaleja kuten piitä, germaniumia, galliumarsenidia ja hafniumoksidia.

2. Elokuva. Kaikki elementit ja liitokset tehdään elokuvina:

- paksu kalvo.

- Ohut kalvo.

3. Hybridi. Onko avoimen kehyksen diodeja, transistoreita tai muita elektronisia aktiivikomponentteja. Passiiviset (kuten vastukset, induktorit, kondensaattorit) sijoitetaan yleiseen keraamiin substraattiin. Kaikki ne sijoitetaan yhteen suljettuun koteloon.

4. Sekoitettu. Tässä ei ole pelkästään puolijohdetekniikkaa vaan myös ohutkalvo- (tai paksu-kalvo) passiivisia elementtejä, jotka asetetaan sen pinnalle.

Jalostetun signaalin tyyppi

Ja kolmas, viimeinen tyyppi, perustuu siihen, mitä signaaleja integroitu piiri käsittelee. Ne ovat:

1. Analoginen. Tässä tulo- ja lähtösignaalit vaihtelevat jatkuvan toiminnan lain mukaan . Ne voivat ottaa arvon negatiivisesta positiiviseen syöttöjännitteeseen.
2. Digitaalinen. Tässä millä tahansa tulo- tai lähtösignaalilla voi olla kaksi arvoa: looginen tai nolla. Jokainen niistä vastaa ennalta määritettyä jännitetasoa. Joten, TTL-tyyppiset mikropiirit vaihtelevat 0-0.4V arvioidaan nollaan ja 2,4-5V per yksikkö. Saattaa olla muita jakoja, kaikki riippuu tietystä näytteestä.
3. Analogia-digitaali. Yhdistä edellisten näytteiden edut ja ominaisuudet. Esimerkiksi ne voivat sisältää signaalivahvistimia ja analogi-digitaalimuuntimia.

Oikeudelliset ominaisuudet

Mitä sanotaan integroiduista piireistä lainsäädännössä? Meille maassa on integroitujen mikropiirien topologioiden oikeusturva. Se tarkoittaa tietynlaista tiettyjä elementtejä ja niiden välisiä yhteyksiä, jotka on kiinnitetty tiettyyn geometrisen ja alueellisen järjestelyn materiaalikantajaan (Venäjän federaation siviililain 1448 §: n mukaan). Topologian tekijällä on tällaisia henkisiä oikeuksia sen keksimiseen:

1. Tekijänoikeudet.
2. Yksinomainen oikeus.

Lisäksi topologian kirjoittajalla voi olla myös muita mieltymyksiä, mukaan lukien mahdollisuus saada palkkio sen käyttöön. Yksinoikeus on kymmenen vuotta. Tänä aikana keksijä tai henkilö, jolle tämä tila luovutettiin, voi rekisteröidä topologian asiaankuuluvassa henkisen omaisuuden ja patenttien palvelussa.

johtopäätös

Se on kaikki! Jos sinulla on halu kerätä järjestelmäsi - voit vain toivoa menestystä. Mutta samalla haluan kiinnittää huomionne yhteen piirteeseen. Jos mikroaaltouuni on haluttu koota, on tämän prosessin osalta valmistauduttava perusteellisesti. Tosiasia on, että sen luominen vaatii poikkeuksellista puhtautta kirurgisen leikkaussalin tasolla, lisäksi yksityiskohtien hienojen ominaisuuksien vuoksi on mahdotonta työskennellä juotosraudalla tavanomaisessa tilassa - kaikki toimenpiteet suoritetaan koneilla. Siksi kotona voit luoda vain järjestelmiä. Jos haluat, voit ostaa markkinoilla tarjottavia teollisia malleja, mutta on parempi jättää ajatus talon rakentamisesta ilman huomattavaa rahoitusta.