하나의 반도체 칩에 두 개 이상의 트랜지스터를 만드는 아이디어를 누가 처음 고안했는지는 알려져 있지 않습니다. 아이디어는 반도체 소자 생산이 시작된 직후에 시작되었을 수 있습니다. 이 접근법의 이론적 토대는 지난 세기의 50년대 초반에 발표된 것으로 알려져 있습니다. 기술적인 문제를 극복하는 데 10년이 채 걸리지 않았으며 이미 60년대 초반에 하나의 패키지에 여러 전자 부품을 포함하는 최초의 장치인 마이크로칩(칩). 그 이후로 인류는 개선의 길을 걷기 시작했지만 아직 끝이 보이지 않습니다.
IC의 목적
현재 다양한 통합 수준을 가진 다양한 전자 어셈블리가 통합 설계로 만들어지고 있습니다. 그들로부터 벽돌로 다양한 전자 장치를 조립할 수 있습니다. 따라서 무선 수신기의 회로는 다양한 방식으로 구현될 수 있습니다. 출발점은 칩과 트랜지스터 세트를 사용하는 것입니다. 핀을 연결하여 수신기 장치를 만들 수 있습니다. 다음 단계는 통합 설계에서 개별 어셈블리를 사용하는 것입니다(각자의 인클로저에):
- 무선 주파수 증폭기;
- 헤테로다인;
- 믹서;
- 오디오 주파수 증폭기.
마지막으로 가장 현대적인 변형인 단일 칩의 전체 수신기에는 몇 가지 외부 수동 요소만 추가하면 됩니다. 분명히 집적도가 증가할수록 회로 구성이 더 간단해집니다. 오늘날에는 완전한 컴퓨터도 하나의 칩으로 실현할 수 있습니다. 그 성능은 여전히 기존의 컴퓨팅 장치보다 낮지만 기술의 발전으로 이 지점도 극복할 수 있을 것입니다.
칩의 종류
오늘날 칩 유형은 엄청나게 많습니다. 표준이든 전문이든 거의 모든 완전한 전자 어셈블리는 마이크로 디자인으로 제공됩니다. 하나의 리뷰로 모든 유형을 나열하고 분해하는 것은 불가능합니다. 그러나 일반적으로 칩은 기능에 따라 세 가지 글로벌 범주로 나눌 수 있습니다.
- 디지털. 이산 신호로 작동합니다. 디지털 레벨은 입력에 공급되고 디지털 형식의 신호도 출력에서 가져옵니다. 이 종류의 장치는 간단한 논리 요소에서 가장 진보된 마이크로프로세서에 이르는 분야를 다룹니다. 또한 프로그래밍 가능한 논리 매트릭스, 메모리 장치 등이 포함됩니다.
- 비슷한 물건. 그들은 연속 법칙에 따라 변화하는 신호로 작동합니다. 이러한 칩의 전형적인 예는 오디오 주파수 증폭기입니다. 이 클래스에는 통합 라인 안정기, 신호 발생기, 측정 센서 등이 포함됩니다. 아날로그 범주에는 수동 요소 세트도 포함됩니다(저항기, RC 회로 등).
- 아날로그-디지털(디지털-아날로그). 이 칩은 이산 데이터를 연속 데이터로 또는 그 반대로 변환할 뿐만 아닙니다. 동일한 경우에 소스 또는 수신된 신호는 증폭, 변환, 변조, 디코딩될 수 있습니다. 아날로그-디지털 센서는 컴퓨팅 장치와 다양한 기술 프로세스의 측정 회로를 통신하는 데 널리 사용됩니다.
또한 마이크로 회로는 생산 유형에 따라 나뉩니다.
- 반도체 - 단일 반도체 결정으로 만들어짐.
- 필름 - 수동 요소는 두껍거나 얇은 필름을 기반으로 생성됩니다.
- 하이브리드: 능동 반도체 장치가 수동 필름 요소에 "설치"됩니다(트랜지스터 등.).
그러나 대부분의 경우 이 분류는 미세 회로의 적용에 대해 많은 실용적인 정보를 제공하지 않습니다.
칩쉘
내부 내용물을 보호하고 설치를 단순화하기 위해 초소형 회로를 패키지에 넣습니다. 초기에 대부분의 미세회로는 금속 쉘(원형 또는 직사각형) 둘레를 따라 배열된 유연한 핀이 있습니다.
이 설계에서는 결정의 크기에 비해 장치의 치수가 매우 크기 때문에 소형화의 모든 이점을 사용할 수 없었습니다. 또한 통합 정도가 낮아 문제를 악화시킬 뿐이었다. 60년대 중반에 DIP(듀얼 인라인 패키지), 양쪽에 단단한 핀이 있는 직사각형 상자입니다. 부피가 큰 문제는 해결되지 않았지만, 그럼에도 불구하고 이 솔루션을 통해 더 높은 패킹 밀도를 달성하고 전자 회로의 자동화 조립을 단순화할 수 있었습니다. DIP 패키지의 칩 핀 수는 4~64개이지만 40개 이상의 "레그"가 있는 패키지는 여전히 드뭅니다.
중요한! 국내 생산의 DIP 미세 회로는 핀 간격이 2.5mm인 반면 수입품은 2.54mm(1줄 = 0.1인치). 이 때문에 러시아 및 수입 생산의 완전한 유사품을 상호 교체할 때 문제가 발생합니다. 작은 불일치로 인해 보드 및 패널에 동일한 기능 및 핀 할당 장치를 설치하기가 어렵습니다.
전자 기술의 발달로 DIP 패키지의 단점이 드러났습니다. 마이크로프로세서에는 핀이 충분하지 않았고 핀 수를 늘리려면 패키지 크기를 늘려야 했습니다. DIP 지배의 시대를 마감한 두 번째 문제는 표면 실장(Surface Mounting)의 확산이었습니다.이 칩은 더 이상 보드의 구멍에 장착되지 않고 패드에 직접 납땜되었습니다. 이러한 실장 방식은 매우 합리적인 것으로 판명되었으며, 그렇기 때문에 표면 납땜에 적합한 패키지의 칩이 필요했습니다. 그리고 "구멍"장착을 위한 장치의 변위 과정(진정한 구멍)로 명명된 요소 SMD (표면 장착 세부 사항).
표면 실장을 위한 첫 번째 단계는 SOIC 패키지의 도입과 그 수정(SOP, HSOP 및 기타 변형). DIP와 마찬가지로 긴 면에 두 줄의 맞춤 핀이 있지만 인클로저의 바닥면과 평행합니다.
추가 개발은 QFP 하우징입니다. 이 케이스는 양쪽에 사각형 모양의 핀이 있습니다. PLLC 케이스와 비슷했지만 핀도 둘레에 모두 둘러져 있었지만 여전히 DIP 케이스에 더 가까웠습니다.
얼마 동안 DIP 칩은 프로그래밍 가능한 장치 부문(ROM, 컨트롤러, PLM), 그러나 온칩 프로그래밍의 확산으로 진정한 홀 이중 행 패키지도 해당 영역에서 밀려났습니다. 요즘에는 통합 전압 조정기 등과 같이 홀 마운팅에 대한 대안이 없는 것처럼 보였던 부품도 SMD 형식으로 되어 있습니다.
마이크로프로세서용 하우징 개발은 다른 경로를 택했습니다. 핀의 수는 적당한 크기의 정사각형의 둘레에 맞지 않기 때문에 큰 칩의 다리는 행렬 형태로 배열됩니다(PGA, LGA 등).
칩 사용의 장점
마이크로칩의 출현은 전자의 세계에 혁명을 일으켰습니다(특히 마이크로프로세서 기술). 하나 이상의 방을 차지했던 전구 컴퓨터는 역사적인 호기심으로 기억됩니다. 그러나 최신 프로세서에는 약 200억 개의 트랜지스터가 포함되어 있습니다.개별 트랜지스터 면적이 최소 0.1제곱센티미터라고 가정하면 프로세서 전체가 차지하는 면적은 최소 200,000제곱미터(방 3개짜리 중형 아파트 약 2000채)가 되어야 합니다.
또한 메모리, 사운드 카드, 오디오 카드, 네트워크 어댑터 및 기타 주변 장치를 위한 공간을 제공해야 합니다. 그렇게 많은 개별 요소를 장착하는 데 드는 비용은 엄청날 것이고 신뢰성은 수용할 수 없을 정도로 낮을 것입니다. 문제 해결 및 수리에는 엄청나게 오랜 시간이 걸렸을 것입니다. 개인용 컴퓨터의 시대는 고집적 칩 없이는 결코 일어나지 않았을 것이 분명합니다. 또한 오늘날의 기술 없이는 컴퓨팅 집약적인 장치가 소비자에서 산업 또는 과학에 이르기까지
전자공학의 발전 방향은 앞으로 수년 동안 미리 정해져 있습니다. 이것은 우선 기술의 지속적인 발전과 관련된 마이크로 칩 요소의 통합 정도가 증가한다는 것입니다. 마이크로일렉트로닉스 능력이 한계에 도달하면 질적 도약이 있지만 이것은 다소 먼 미래의 문제입니다.
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