ویژگی های محصول

اسناد و رسانه ها

طبقه بندی محیطی و صادراتی

مدارهای مجتمع

مدار مجتمع (IC) یک تراشه نیمه هادی است که بسیاری از اجزای کوچک مانند خازن ها، دیودها، ترانزیستورها و مقاومت ها را حمل می کند.این اجزای کوچک برای محاسبه و ذخیره داده ها با کمک فناوری دیجیتال یا آنالوگ استفاده می شوند.شما می توانید آی سی را یک تراشه کوچک در نظر بگیرید که می تواند به عنوان یک مدار کامل و قابل اعتماد استفاده شود.مدارهای مجتمع می تواند شمارنده، نوسان ساز، تقویت کننده، گیت منطقی، تایمر، حافظه کامپیوتر یا حتی ریزپردازنده باشد.

یک آی سی به عنوان یک بلوک ساختمانی اساسی برای تمام دستگاه های الکترونیکی امروزی در نظر گرفته می شود.نام آن سیستمی از اجزای متعدد به هم پیوسته را نشان می دهد که در یک ماده نیمه هادی نازک ساخته شده از سیلیکون تعبیه شده اند.

تاریخچه مدارهای مجتمع 

فناوری پشت مدارهای مجتمع در ابتدا در سال 1950 توسط رابرت نویس و جک کیلبی در ایالات متحده آمریکا معرفی شد.نیروی هوایی ایالات متحده اولین مصرف کننده این اختراع جدید بود.جک همچنین کیلبی جایزه نوبل فیزیک را در سال 2000 برای اختراع آی سی های مینیاتوری دریافت کرد.

1.5 سال پس از معرفی طرح کیلبی، رابرت نویس نسخه خود را از مدار مجتمع معرفی کرد.مدل او چندین مسئله عملی را در دستگاه کیلبی حل کرد.نویس همچنین از سیلیکون برای مدل خود استفاده کرد، در حالی که جک کیلبی از ژرمانیوم استفاده کرد. 

رابرت نویس و جک کیلبی هر دو حق ثبت اختراعات ایالات متحده را برای مشارکت خود در مدارهای مجتمع دریافت کردند.آنها چندین سال با مسائل حقوقی دست و پنجه نرم کردند.در نهایت، هر دو شرکت Noyce و Kilby تصمیم گرفتند اختراعات خود را مجوز متقابل دهند و آنها را به بازار بزرگ جهانی معرفی کنند.

انواع مدارهای مجتمع

دو نوع مدار مجتمع وجود دارد.اینها هستند:

1. آی سی های آنالوگ

آی سی های آنالوگ بسته به سیگنالی که دریافت می کنند خروجی دائماً قابل تغییر دارند.در تئوری، چنین IC هایی می توانند به تعداد نامحدودی از حالت ها دست یابند.در این نوع آی سی، سطح خروجی حرکت تابعی خطی از سطح ورودی سیگنال است.

آی سی های خطی می توانند به عنوان تقویت کننده های فرکانس رادیویی (RF) و فرکانس صوتی (AF) عمل کنند.تقویت کننده عملیاتی (op-amp) دستگاهی است که معمولاً در اینجا استفاده می شود.علاوه بر این، سنسور دما یکی دیگر از کاربردهای رایج است.آی سی های خطی می توانند دستگاه های مختلف را هنگامی که سیگنال به مقدار مشخصی رسید روشن و خاموش کنند.شما می توانید این فناوری را در فر، بخاری و تهویه مطبوع بیابید. 

2. آی سی های دیجیتال 

اینها با آی سی های آنالوگ تفاوت دارند.آنها در محدوده ثابتی از سطوح سیگنال عمل نمی کنند.در عوض، آنها در چند سطح از پیش تعیین شده عمل می کنند.آی سی های دیجیتال اساساً با کمک گیت های منطقی کار می کنند.گیت های منطقی از داده های باینری استفاده می کنند.سیگنال ها در داده های باینری تنها دارای دو سطح هستند که به نام های low (منطقی 0) و بالا (منطق 1) شناخته می شوند.

آی سی های دیجیتال در طیف گسترده ای از برنامه ها مانند کامپیوتر، مودم و غیره استفاده می شوند.

چرا مدارهای مجتمع محبوب هستند؟

با وجود اینکه مدارهای مجتمع تقریبا 30 سال پیش اختراع شدند، هنوز در کاربردهای متعددی مورد استفاده قرار می گیرند.بیایید برخی از عناصر مسئول محبوبیت آنها را مورد بحث قرار دهیم: 

1. مقیاس پذیری 

چند سال پیش درآمد صنعت نیمه هادی به رقم باورنکردنی 350 میلیارد دلار رسید.اینتل بزرگترین مشارکت کننده در اینجا بود.بازیگران دیگری نیز وجود داشتند و بیشتر آنها به بازار دیجیتال تعلق داشتند.اگر به اعداد و ارقام نگاه کنید، می بینید که 80 درصد از فروش صنعت نیمه هادی ها از این بازار بوده است.

مدارهای مجتمع نقش زیادی در این موفقیت داشته اند.ببینید، محققان صنعت نیمه هادی مدار مجتمع، کاربردها و مشخصات آن را تجزیه و تحلیل کردند و آن را بزرگ کردند.

اولین آی سی که تا به حال اختراع شد، فقط چند ترانزیستور داشت - 5 مورد خاص.و اکنون شاهد Xeon 18 هسته ای اینتل با مجموع 5.5 میلیارد ترانزیستور هستیم.علاوه بر این، کنترلر ذخیره سازی IBM در سال 2015 دارای 7.1 میلیارد ترانزیستور با 480 مگابایت کش L4 بود.

این مقیاس پذیری نقش بزرگی در محبوبیت غالب مدارهای مجتمع ایفا کرده است.

2. هزینه

بحث های متعددی در مورد هزینه یک آی سی وجود داشته است.در طول سال ها، تصور اشتباهی در مورد قیمت واقعی آی سی نیز وجود داشته است.دلیل این امر این است که IC ها دیگر یک مفهوم ساده نیستند.فناوری با سرعت فوق‌العاده سریعی پیش می‌رود و طراحان تراشه باید هنگام محاسبه هزینه آی‌سی با این سرعت پیش بروند.

چند سال پیش، محاسبه هزینه برای یک آی سی برای تکیه بر قالب سیلیکونی استفاده می شد.در آن زمان، تخمین هزینه تراشه را می‌توان به راحتی با اندازه قالب تعیین کرد.در حالی که سیلیکون هنوز یک عنصر اصلی در محاسبات آنها است، کارشناسان باید هنگام محاسبه هزینه آی سی اجزای دیگر را نیز در نظر بگیرند.

تا کنون، کارشناسان معادله نسبتاً ساده ای را برای تعیین هزینه نهایی یک آی سی استنباط کرده اند:

هزینه IC نهایی = هزینه بسته + هزینه تست + هزینه مرگ + هزینه حمل و نقل

این معادله تمام عناصر ضروری را که نقش بسیار زیادی در ساخت تراشه دارند در نظر می گیرد.علاوه بر آن، می‌توان عوامل دیگری را نیز در نظر گرفت.مهمترین چیزی که هنگام تخمین هزینه های آی سی باید در نظر داشت این است که قیمت ممکن است در طول فرآیند تولید به دلایل متعدد متفاوت باشد.

همچنین، هر گونه تصمیم فنی اتخاذ شده در طول فرآیند ساخت ممکن است تأثیر قابل توجهی بر هزینه پروژه داشته باشد.

3. قابلیت اطمینان

تولید مدارهای مجتمع یک کار بسیار حساس است زیرا نیاز به کار مداوم همه سیستم ها در طول میلیون ها چرخه دارد.میدان های الکترومغناطیسی خارجی، دماهای شدید و سایر شرایط عملیاتی همگی نقش مهمی در عملکرد آی سی دارند.

با این حال، بسیاری از این مسائل با استفاده از تست های استرس بالا به درستی کنترل شده حذف می شوند.هیچ مکانیزم خرابی جدیدی ارائه نمی دهد و قابلیت اطمینان مدارهای مجتمع را افزایش می دهد.همچنین می‌توان با استفاده از تنش‌های بالاتر، توزیع شکست را در زمان نسبتاً کوتاهی تعیین کرد.

همه این جنبه ها به اطمینان از اینکه یک مدار مجتمع می تواند به درستی کار کند کمک می کند.

علاوه بر این، در اینجا چند ویژگی برای تعیین رفتار مدارهای مجتمع وجود دارد:

درجه حرارت

دما ممکن است به شدت متفاوت باشد و تولید IC را بسیار دشوار کند.

ولتاژ.

دستگاه ها با ولتاژ اسمی کار می کنند که می تواند کمی متفاوت باشد.

روند

حیاتی ترین تغییرات فرآیند مورد استفاده برای دستگاه ها ولتاژ آستانه و طول کانال است.تنوع فرآیند به صورت زیر طبقه بندی می شود:

• خیلی زیاد
• ویفر به ویفر
• بمیر تا بمیری

بسته های مدار مجتمع

این بسته قالب یک مدار مجتمع را می‌پیچد و اتصال به آن را برای ما آسان می‌کند.هر اتصال خارجی روی قالب با یک تکه سیم طلای کوچک به پین ​​روی بسته متصل می شود.پین ها پایانه های اکسترود کننده ای هستند که به رنگ نقره ای هستند.آنها از مدار عبور می کنند تا به قسمت های دیگر تراشه متصل شوند.اینها بسیار ضروری هستند زیرا مدار را دور می زنند و به سیم ها و بقیه اجزای یک مدار متصل می شوند.

چندین نوع بسته بندی مختلف وجود دارد که می توان در اینجا از آنها استفاده کرد.همه آنها دارای انواع نصب منحصر به فرد، ابعاد منحصر به فرد و تعداد پین هستند.بیایید نگاهی به نحوه کار این بیاندازیم.

پین شمارش

تمام مدارهای مجتمع پلاریزه هستند و هر پین از نظر عملکرد و مکان متفاوت است.این بدان معنی است که بسته باید تمام پین ها را از یکدیگر نشان داده و جدا کند.اکثر آی سی ها از یک نقطه یا یک بریدگی برای نشان دادن اولین پین استفاده می کنند.

هنگامی که محل اولین پین را شناسایی کردید، با حرکت در خلاف جهت عقربه های ساعت در اطراف مدار، بقیه اعداد پین ها به ترتیب افزایش می یابند.

نصب

نصب یکی از ویژگی های منحصر به فرد یک نوع پکیج است.همه بسته ها را می توان بر اساس یکی از دو دسته نصب طبقه بندی کرد: نصب روی سطح (SMD یا SMT) یا سوراخ عبوری (PTH).کار با بسته های Through-hole بسیار ساده تر است زیرا آنها بزرگتر هستند.آنها طوری طراحی شده اند که در یک طرف مدار ثابت شوند و به طرف دیگر لحیم شوند.

بسته‌های نصب سطحی در اندازه‌های مختلف، از کوچک تا کوچک عرضه می‌شوند.آنها در یک طرف جعبه ثابت می شوند و به سطح لحیم می شوند.پین های این بسته یا عمود بر تراشه هستند، از طرف بیرون فشرده می شوند یا گاهی اوقات به صورت ماتریسی روی پایه تراشه قرار می گیرند.مدارهای یکپارچه به شکل روکار نیز برای مونتاژ به ابزار خاصی نیاز دارند.

دوگانه در خط

بسته درون خطی دوگانه (DIP) یکی از رایج ترین بسته ها است.این یک نوع بسته آی سی از طریق سوراخ است.این تراشه های کوچک حاوی دو ردیف پین موازی هستند که به صورت عمودی از یک محفظه مستطیلی مشکی، پلاستیکی بیرون می آیند.

پین‌ها فاصله‌ای حدود 2.54 میلی‌متر بین آنها دارند - یک استاندارد مناسب برای قرار گرفتن در تخته‌های نان و چند تخته نمونه‌سازی دیگر.بسته به تعداد پین، ابعاد کلی بسته DIP ممکن است از 4 تا 64 متغیر باشد.

ناحیه بین هر ردیف از پین‌ها برای فعال کردن آی‌سی‌های DIP برای همپوشانی منطقه مرکزی تخته نان با فاصله قرار گرفته است.این باعث می شود که پین ​​ها ردیف خاص خود را داشته باشند و کوتاه نشوند.

طرح کلی کوچک

بسته‌های مدار مجتمع با طرح کلی کوچک یا SOIC شبیه به نصب سطحی هستند.با خم کردن تمام پین ها روی یک DIP و کوچک کردن آن به سمت پایین ساخته می شود.شما می توانید این بسته ها را با یک دست ثابت و حتی یک چشم بسته جمع آوری کنید - به همین راحتی!

چهار تخت

بسته های چهارگانه فلت پین ها را در هر چهار جهت پخش می کنند.تعداد کل پین ها در یک آی سی تخت چهارگانه می تواند از هشت پین در یک طرف (در کل 32 پایه) تا هفتاد پین در یک طرف (در مجموع 300 پین) متفاوت باشد.این پین ها بین 0.4 تا 1 میلی متر فاصله دارند.انواع کوچکتر بسته چهارگانه مسطح شامل بسته های کم مشخصات (LQFP)، نازک (TQFP) و بسیار نازک (VQFP) است.

آرایه های شبکه توپ

آرایه های Ball Grid یا BGA پیشرفته ترین بسته های آی سی هستند.اینها بسته های بسیار پیچیده و کوچکی هستند که در آنها توپ های لحیم کاری کوچک در یک شبکه دو بعدی بر روی پایه مدار مجتمع قرار می گیرند.گاهی اوقات متخصصین توپ های لحیم کاری را مستقیماً به قالب می چسبانند!

بسته‌های آرایه‌های Ball Grid اغلب برای ریزپردازنده‌های پیشرفته مانند Raspberry Pi یا pcDuino استفاده می‌شوند.