Tidak diketahui siapa yang pertama kali menemukan ide untuk membuat dua atau lebih transistor dalam satu chip semikonduktor. Mungkin ide ini muncul segera setelah dimulainya produksi elemen semikonduktor. Diketahui bahwa landasan teoritis dari pendekatan ini diterbitkan pada awal 1950-an. Butuh waktu kurang dari 10 tahun untuk mengatasi masalah teknologi, dan sudah di awal 60-an, perangkat pertama dirilis yang berisi beberapa komponen elektronik dalam satu paket - sirkuit mikro (keping). Sejak saat itu, umat manusia telah memulai jalan perbaikan, yang tidak memiliki akhir yang terlihat.
Tujuan sirkuit mikro
Dalam versi terintegrasi, berbagai macam komponen elektronik dengan berbagai tingkat integrasi saat ini sedang dilakukan. Dari mereka, seperti dari kubus, Anda dapat mengumpulkan berbagai perangkat elektronik. Dengan demikian, rangkaian penerima radio dapat diimplementasikan dengan berbagai cara. Opsi awal adalah menggunakan chip transistor.Dengan menghubungkan kesimpulan mereka, Anda dapat membuat perangkat penerima. Langkah selanjutnya adalah menggunakan node individu dalam desain terintegrasi (masing-masing dalam tubuhnya sendiri):
- penguat frekuensi radio;
- heterodyne;
- pengaduk;
- penguat frekuensi audio.
Terakhir, opsi paling modern adalah seluruh receiver dalam satu chip, Anda hanya perlu menambahkan beberapa elemen pasif eksternal. Jelas, dengan peningkatan derajat integrasi, konstruksi sirkuit menjadi lebih sederhana. Bahkan komputer lengkap sekarang dapat diimplementasikan pada satu chip. Performanya masih akan lebih rendah dari perangkat komputasi konvensional, namun dengan perkembangan teknologi, momen ini kemungkinan akan dapat diatasi.
Jenis chip
Saat ini, sejumlah besar jenis sirkuit mikro diproduksi. Hampir semua perakitan elektronik lengkap, standar atau khusus, tersedia dalam mikro. Tidak mungkin untuk membuat daftar dan menganalisis semua jenis dalam kerangka satu tinjauan. Tetapi secara umum, sesuai dengan tujuan fungsionalnya, sirkuit mikro dapat dibagi menjadi tiga kategori global.
- Digital. Bekerja dengan sinyal diskrit. Level digital diterapkan pada input, sinyal juga diambil dari output dalam bentuk digital. Kelas perangkat ini mencakup area dari elemen logika sederhana hingga mikroprosesor paling modern. Ini juga termasuk array logika yang dapat diprogram, perangkat memori, dll.
- Analog. Mereka bekerja dengan sinyal yang berubah sesuai dengan hukum yang berkelanjutan. Contoh khas dari sirkuit mikro semacam itu adalah penguat frekuensi audio. Kelas ini juga mencakup stabilisator linier integral, generator sinyal, sensor pengukur, dan banyak lagi. Kategori analog juga mencakup kumpulan elemen pasif (resistor, sirkuit RC, dll.).
- Analog ke Digital (Digital ke Analog). Sirkuit mikro ini tidak hanya mengubah data diskrit menjadi kontinu atau sebaliknya. Sinyal asli atau yang diterima dalam paket yang sama dapat diperkuat, diubah, dimodulasi, didekode, dan sejenisnya. Sensor analog-digital banyak digunakan untuk menghubungkan rangkaian pengukuran berbagai proses teknologi dengan perangkat komputasi.
Microchip juga dibagi berdasarkan jenis produksi:
- semikonduktor - dilakukan pada kristal semikonduktor tunggal;
- film - elemen pasif dibuat berdasarkan film tebal atau tipis;
- hybrid - perangkat aktif semikonduktor "duduk" ke elemen film pasif (transistor dll.).
Tetapi untuk penggunaan sirkuit mikro, klasifikasi ini dalam banyak kasus tidak memberikan informasi praktis khusus.
Paket chip
Untuk melindungi konten internal dan untuk menyederhanakan pemasangan, sirkuit mikro ditempatkan dalam kasing. Awalnya, sebagian besar chip diproduksi dalam cangkang logam (bulat atau persegi panjang) dengan kabel fleksibel yang terletak di sekeliling.
Desain ini tidak memungkinkan untuk menggunakan semua keuntungan dari miniaturisasi, karena dimensi perangkat sangat besar dibandingkan dengan ukuran kristal. Selain itu, tingkat integrasi rendah, yang hanya memperburuk masalah. Pada pertengahan 60-an, paket DIP dikembangkan (paket in-line ganda) adalah struktur persegi panjang dengan sadapan kaku di kedua sisinya. Masalah dimensi besar tidak terpecahkan, tetapi bagaimanapun, solusi semacam itu memungkinkan untuk mencapai kepadatan pengepakan yang lebih besar, serta menyederhanakan perakitan otomatis sirkuit elektronik.Jumlah pin sirkuit mikro dalam paket DIP berkisar antara 4 hingga 64, meskipun paket dengan lebih dari 40 "kaki" masih jarang.
Penting! Pin pitch untuk sirkuit mikro DIP domestik adalah 2,5 mm, untuk impor - 2,54 mm (1 baris = 0,1 inci). Karena itu, masalah muncul dengan penggantian timbal balik yang lengkap, tampaknya, analog dari produksi Rusia dan impor. Sedikit perbedaan mempersulit pemasangan perangkat yang identik dalam fungsi dan pinout di papan dan di panel.
Dengan perkembangan teknologi elektronik, kelemahan paket DIP menjadi jelas. Untuk mikroprosesor, jumlah pin tidak cukup, dan peningkatan lebih lanjut memerlukan peningkatan dimensi kasing. sirkuit mikro seperti itu mulai mengambil terlalu banyak ruang yang tidak terpakai di papan. Masalah kedua yang mengakhiri era dominasi DIP adalah meluasnya penggunaan surface mounting. Elemen-elemen mulai dipasang bukan di lubang di papan, tetapi disolder langsung ke bantalan kontak. Metode pemasangan ini ternyata sangat rasional, sehingga diperlukan sirkuit mikro dalam paket yang disesuaikan untuk penyolderan permukaan. Dan proses crowding out perangkat untuk pemasangan "lubang" dimulai (lubang sejati) elemen bernama sebagai smd (detail yang dipasang di permukaan).
Langkah pertama menuju transisi ke paket SOIC baja pemasangan permukaan dan modifikasinya (SOP, HSOP, dan lainnya). Mereka, seperti DIP, memiliki kaki dalam dua baris di sepanjang sisi yang panjang, tetapi sejajar dengan bidang bawah kasing.
Perkembangan selanjutnya adalah paket QFP. Kasing berbentuk persegi ini memiliki terminal di setiap sisinya.Kasing PLLC mirip dengan itu, tetapi masih lebih dekat ke DIP, meskipun kaki-kakinya juga terletak di sekeliling keseluruhan.
Untuk beberapa waktu, chip DIP memegang posisi mereka di sektor perangkat yang dapat diprogram (ROM, pengontrol, PLM), tetapi penyebaran program dalam sirkuit telah mendorong paket lubang-sebenar dua baris keluar dari area ini juga. Sekarang bahkan bagian-bagian itu, yang pemasangannya ke dalam lubang tampaknya tidak memiliki alternatif, telah menerima kinerja SMD - misalnya, penstabil tegangan terintegrasi, dll.
Perkembangan kasus mikroprosesor mengambil jalan yang berbeda. Karena jumlah pin tidak sesuai di sekeliling ukuran persegi yang masuk akal, kaki-kaki sirkuit mikro besar disusun dalam bentuk matriks (PGA, LGA, dll.).
Manfaat menggunakan microchip
Munculnya sirkuit mikro telah merevolusi dunia elektronik (khususnya dalam teknologi mikroprosesor). Komputer di atas lampu yang menempati satu atau lebih ruangan dikenang sebagai keingintahuan sejarah. Tetapi prosesor modern mengandung sekitar 20 miliar transistor. Jika kita mengambil area satu transistor dalam versi diskrit setidaknya 0,1 cm persegi, maka area yang ditempati oleh prosesor secara keseluruhan harus setidaknya 200.000 meter persegi - sekitar 2.000 tiga kamar berukuran sedang apartemen.
Anda juga perlu menyediakan ruang untuk memori, kartu suara, kartu audio, adaptor jaringan, dan periferal lainnya. Biaya pemasangan sejumlah elemen diskrit akan sangat besar, dan keandalan operasi sangat rendah. Pemecahan masalah dan perbaikan akan memakan waktu yang sangat lama. Jelas bahwa era komputer pribadi tanpa chip tingkat integrasi yang tinggi tidak akan pernah datang.Selain itu, tanpa teknologi modern, perangkat yang membutuhkan daya komputasi besar tidak akan dibuat - dari rumah tangga hingga industri atau ilmiah
Arah perkembangan elektronik telah ditentukan selama bertahun-tahun yang akan datang. Ini, pertama-tama, peningkatan tingkat integrasi elemen sirkuit mikro, yang dikaitkan dengan pengembangan teknologi yang berkelanjutan. Ada lompatan kualitatif ke depan, ketika kemungkinan mikroelektronika akan mencapai batasnya, tetapi ini adalah pertanyaan tentang masa depan yang agak jauh.
Artikel serupa:
