Tidak diketahui siapa yang pertama kali menemukan ide untuk membuat dua atau lebih transistor pada satu chip semikonduktor. Idenya mungkin berasal tepat setelah dimulainya produksi elemen semikonduktor. Diketahui bahwa landasan teoretis dari pendekatan ini diterbitkan pada awal 50-an abad terakhir. Butuh waktu kurang dari 10 tahun untuk mengatasi masalah teknologi, dan sudah di awal 60-an perangkat pertama yang berisi beberapa komponen elektronik dalam satu paket diproduksi - sebuah microchip (keping). Sejak itu umat manusia telah memulai jalan perbaikan, yang belum melihat akhir.
Tujuan IC
Saat ini, berbagai macam rakitan elektronik dengan berbagai tingkat integrasi dibuat dalam desain terintegrasi. Dari mereka, seperti batu bata, Anda dapat merakit berbagai perangkat elektronik. Dengan demikian, rangkaian penerima radio dapat diimplementasikan dengan cara yang berbeda. Titik awalnya adalah menggunakan chip dan set transistor. Dengan menghubungkan pin mereka, Anda dapat membuat perangkat penerima. Langkah selanjutnya adalah menggunakan rakitan individu dalam desain terintegrasi (masing-masing di kandangnya sendiri):
- penguat frekuensi radio;
- heterodyne;
- pengaduk;
- penguat frekuensi audio.
Terakhir, varian paling modern - seluruh receiver dalam satu chip, Anda hanya perlu menambahkan beberapa elemen pasif eksternal. Jelas, ketika derajat integrasi meningkat, konstruksi sirkuit menjadi lebih sederhana. Bahkan komputer lengkap saat ini dapat diwujudkan dalam satu chip. Performanya masih akan lebih rendah dari perangkat komputasi konvensional, tetapi dengan perkembangan teknologi, bahkan mungkin titik ini dapat dikalahkan.
Jenis chip
Ada banyak sekali jenis chip saat ini. Hampir semua perakitan elektronik lengkap, standar atau khusus, hadir dalam desain mikro. Tidak mungkin untuk membuat daftar dan membongkar semua jenis dalam satu ulasan. Namun secara umum, chip dapat dibagi menjadi tiga kategori global sesuai dengan fungsinya.
- Digital. Mereka bekerja dengan sinyal diskrit. Level digital diumpankan ke input dan sinyal dalam bentuk digital juga diambil dari output. Kelas perangkat ini mencakup bidang dari elemen logika sederhana hingga mikroprosesor paling canggih. Ini juga mencakup matriks logika yang dapat diprogram, perangkat memori, dll.
- Analog. Mereka bekerja dengan sinyal yang berubah sesuai dengan hukum yang berkelanjutan. Contoh khas dari chip semacam itu adalah penguat frekuensi audio. Kelas ini juga mencakup penstabil garis terintegrasi, generator sinyal, sensor pengukuran, dan banyak lagi. Kategori analog juga mencakup set elemen pasif (Resistor, sirkuit RC, dll.).
- Analog-ke-digital (digital-ke-analog). Chip ini tidak hanya mengubah data diskrit menjadi data kontinu atau sebaliknya. Sinyal sumber atau sinyal yang diterima dalam kasus yang sama dapat diperkuat, dikonversi, dimodulasi, didekodekan, dll. Sensor analog-ke-digital banyak digunakan untuk mengkomunikasikan rangkaian pengukuran berbagai proses teknologi dengan perangkat komputasi.
Juga sirkuit mikro dibagi sesuai dengan jenis produksi:
- Semikonduktor - dibuat pada kristal semikonduktor tunggal;
- Film - elemen pasif dibuat berdasarkan film tebal atau tipis;
- Hibrida: perangkat semikonduktor aktif "ditanam" ke elemen film pasif (transistor dll.).
Tetapi untuk penerapan sirkuit mikro, klasifikasi ini dalam banyak kasus tidak memberikan banyak informasi praktis.
kulit kerang
Untuk melindungi konten internal dan untuk menyederhanakan pemasangan, sirkuit mikro ditempatkan dalam satu paket. Awalnya, sebagian besar sirkuit mikro diproduksi dalam cangkang logam (lingkaran atau persegi panjang) dengan pin fleksibel yang diatur di sepanjang perimeter.
Desain ini tidak memungkinkan untuk menggunakan semua keunggulan miniaturisasi, karena dimensi perangkat sangat besar dibandingkan dengan ukuran kristal. Selain itu, tingkat integrasi rendah, yang hanya memperburuk masalah. Pada pertengahan tahun enam puluhan, DIP (paket in-line ganda), kotak persegi panjang dengan pin kaku di kedua sisinya. Masalah ukuran besar tidak terpecahkan, tetapi bagaimanapun, solusi ini memungkinkan untuk mencapai kepadatan pengepakan yang lebih tinggi, serta menyederhanakan perakitan otomatis sirkuit elektronik. Jumlah pin chip dalam paket DIP berkisar antara 4 hingga 64, meskipun paket dengan lebih dari 40 "kaki" masih jarang.
Penting! Sirkuit mikro DIP produksi dalam negeri memiliki jarak pin 2,5 mm, sedangkan impor - 2,54 mm (1 baris = 0,1 inci). Karena itu, masalah muncul ketika saling menggantikan yang lengkap, yang tampaknya analog dari produksi Rusia dan impor. Perbedaan kecil menyulitkan pemasangan fungsi yang sama dan perangkat penugasan pin di papan dan panel.
Dengan perkembangan teknologi elektronik, kelemahan paket DIP menjadi jelas. Mikroprosesor tidak memiliki cukup pin, dan peningkatan jumlah pin membutuhkan peningkatan ukuran paket. Masalah kedua yang menutup era dominasi DIP adalah menjamurnya surface mounting.Chip ini tidak lagi dipasang di lubang pada papan, tetapi disolder langsung ke bantalan. Cara pemasangan ini ternyata sangat rasional, oleh karena itu dibutuhkan chip dalam kemasan yang disesuaikan dengan penyolderan permukaan. Dan proses perpindahan perangkat untuk pemasangan "lubang" (lubang sejati) elemen bernama sebagai SMK (detail yang dipasang di permukaan).
Langkah pertama untuk pemasangan di permukaan adalah pengenalan paket SOIC dan modifikasinya (SOP, HSOP dan varian lainnya). Seperti DIP, mereka memiliki dua baris pin dowel di sisi yang panjang tetapi sejajar dengan bidang bawah enklosur.
Pengembangan selanjutnya adalah perumahan QFP. Kasing ini memiliki pin berbentuk persegi di setiap sisinya. Itu mirip dengan kasus PLLC tetapi masih lebih dekat dengan kasus DIP meskipun pin juga mengelilingi keliling.
Untuk beberapa waktu, chip DIP bertahan di sektor perangkat yang dapat diprogram (ROM, pengontrol, PLM), tetapi proliferasi pemrograman on-chip mendorong paket baris ganda lubang yang sebenarnya keluar dari area itu juga. Saat ini, bahkan bagian yang tampaknya tidak memiliki alternatif untuk pemasangan lubang - seperti regulator tegangan terintegrasi, dll. - berformat SMD.
Pengembangan rumah untuk mikroprosesor telah mengambil jalan yang berbeda. Karena jumlah pin tidak sesuai dengan keliling persegi ukuran apa pun yang masuk akal, kaki-kaki chip besar disusun dalam bentuk matriks (PGA, LGA, dll.).
Keuntungan menggunakan chip
Munculnya microchip merevolusi dunia elektronik (terutama dalam teknologi mikroprosesor). Komputer bola lampu, yang menempati satu atau lebih ruangan, dikenang sebagai keingintahuan sejarah. Tetapi prosesor modern mengandung sekitar 20 miliar transistor.Jika kita mengasumsikan area transistor diskrit setidaknya 0,1 sentimeter persegi, area yang ditempati oleh prosesor secara keseluruhan harus setidaknya 200000 meter persegi - sekitar 2000 apartemen berukuran sedang tiga kamar.
Juga perlu menyediakan ruang untuk memori, kartu suara, kartu audio, adaptor jaringan, dan periferal lainnya. Biaya pemasangan begitu banyak elemen diskrit akan sangat besar, dan keandalannya akan sangat rendah. Pemecahan masalah dan perbaikan akan memakan waktu yang sangat lama. Jelas bahwa era komputer pribadi tidak akan pernah terjadi tanpa chip yang sangat terintegrasi. Juga, tanpa teknologi saat ini, perangkat komputasi intensif, dari konsumen hingga industri atau ilmiah
Arah perkembangan elektronik telah ditentukan selama bertahun-tahun yang akan datang. Ini, pertama-tama, peningkatan tingkat integrasi elemen microchip, yang dikaitkan dengan pengembangan teknologi yang berkelanjutan. Ada lompatan kualitatif ke depan ketika kemampuan mikroelektronika mencapai batasnya, tetapi ini adalah masalah masa depan yang agak jauh.
Artikel terkait:
