Integruota schema: tipai ir aprašymai

Norėdami dirbti daugiau ar mažiau sudėtingų elektronikos, paprastai reikia daug detalių. Kai yra daug jų, jie gali "sujungti", tarkim, integruotaisiais grandynais. Kokie jie? Kaip jie klasifikuojami? Kaip jie gaminami ir kokie signalai perduodami?

Kokios loginės integruotos grandinės (IC)

Tiesą sakant, šis mikroelektroninis įtaisas, pagrįstas savavališko sudėtingumo kristalais, kuris pagamintas iš puslaidininkinės plėvelės ar plokštės. Jis dedamas į neatsiejamą kūną (nors jis gali būti be jo, bet tik tada, kai jis yra mikroskopo dalis). Pirmasis integrinis grandynas buvo patentuotas 1968 metais. Tai tapo tam tikra pramone pramonei, nors pateiktas prietaisas labai nesiskyrė su šiuolaikinėmis idėjomis pagal parametrus. Masės integraliosios grandinės yra montuojamos paviršiuje. Dažnai IC yra tik krištolas ar filmas. Labiausiai paplitęs yra silicio plokštelių integrinis grandynas. Taigi paaiškėjo, kad jo naudojimas pramonėje turi daugybę privalumų, pavyzdžiui, signalų perdavimo efektyvumas.

Dizaino lygiai

Šie įtaisai yra sudėtingi, tai yra gražiai parodyta. Dabar jie yra sukurti specialiomis CAD sistemomis, kurios automatizuoja ir žymiai pagreitina gamybos procesus. Taigi, projektavimo procese:

1. Loginis lygis (inverteriai, ir-NOT, OR-NOT ir panašiai).
2. Sistemos ir grandinės projektavimas (trigeriai, kodavimo įrenginiai, ALU, lygintuvai ir tt);
3. Elektros (kondensatoriai, tranzistoriai, rezistoriai ir pan.).
4. Topologinis lygis - fotomaskės gamybai.
5. Fizinis - kaip įdiegti vieną tranzistorių (ar nedidelę grupę) ant kristalo.
6. Programinė įranga - sukuria instrukcijas mikrokontroleriams, mikroprocesoriams ir FPGA. Veiksmų modelis yra sukurtas naudojant vertikalią schemą.

Klasifikacija

Kalbant apie tai, kaip atskirti integruotus grandynus, negalima pasirinkti tik vieno techninio sudėtingumo tipo parametro, kuris yra aptariamas. Todėl straipsnyje buvo išrinkti net trys.

Integracijos laipsnis

Taigi, elementų skaičius kristale laikomas esminiu čia:

1. Mažasis integrinis grandynas. Turi mažiau nei šimtą daiktų.
2. Vidutinis integrinis grandynas. Elementų skaičius svyruoja nuo šimto tūkstančių.
3. Didelė integruota grandinė. Jame yra nuo tūkstančio iki 10000 elementų.
4. Labai didelė integruota grandinė. Jie turi daugiau kaip dešimt tūkstančių elementų.

Paprastai namų apyvokos prietaisams dažnai naudojama didelė integruota grandinė. Anksčiau buvo naudojamos kitos kategorijos:

1. Itin didelė integruota grandinė. Tai buvo įskaityta į tuos mėginius, kurie galėjo pasigirti nuo 1 milijono iki 1 milijardo elementų.
2. Gigabaitų integrinis grandynas. Tai buvo pavyzdžiai, kurių elementų skaičius viršijo 1 mlrd. Elementų.

Tačiau šiuo metu jie netaikomi. Visi mėginiai, kurie buvo perduoti UBIS ir GBIS, dabar yra apdorojami kaip VLSI. Apskritai tai leido žymiai sutaupyti grupių skaičių, nes pastaruosius du tipus paprastai naudoja būtent dideliuose tyrimų centruose, kuriuose veikia kompiuterinės sistemos, kurių galia matuojama dešimtimis ir šimtais terabaitų.

Gamybos technologijos

Atsižvelgiant į įvairias gamybos galimybes, integruotosios grandinės taip pat klasifikuojamos pagal tai, kaip jos pagamintos ir iš kurių:

1. Puslaidininkis. Jame visi elementai ir jungtys yra atliekami to paties puslaidininkio kristalo. Puslaidininkiniai integriniai grandynai naudoja tokias medžiagas kaip silicis, germanis, galio arsenidas ir hafnio oksidas.

2. Filmas. Visi elementai ir jungtys pagamintos kaip filmai:

- Storosios plėvelės.

- plonas plėvelė.

3. Hibridas. Turi atviros kadro diodus, tranzistorius ar kitus elektroninius aktyvius komponentus. Pasyvieji (pvz., Rezistoriai, induktoriai, kondensatoriai) dedami ant bendros keramikos pagrindo. Visi jie yra vienoje uždarytoje dėžutėje.

4. Mišrus. Čia yra ne tik puslaidininkio kristalai, bet ir plonasluoksniai (arba storio sluoksnio) pasyvieji elementai, kurie dedami ant jo paviršiaus.

Apdoroto signalo tipas

Ir trečia, paskutinė rūšis, pagrįsta tuo, kas signalizuoja integrinių grandynų procesus. Jie yra:

1. Analoginis. Čia įvesties ir išvesties signalai skiriasi priklausomai nuo nuolatinės funkcijos. Jie gali būti vertikalūs nuo neigiamo iki teigiamo maitinimo įtampos.
2. Skaitmeninis. Čia bet koks įvesties arba išvesties signalas gali turėti dvi reikšmes: loginį arba nulinį. Kiekvienas iš jų atitinka iš anksto nustatytą įtampos lygį. Taigi, TTL tipo mikroschemos yra nuo 0 iki 0,4 V, o jų vertė - 2,4-5 V vienetui. Gali būti kitų padalijimų, visa tai priklauso nuo konkretaus pavyzdžio.
3. Analoginis-skaitmeninis. Sujungti ankstesnių pavyzdžių privalumus ir ypatybes. Pavyzdžiui, jie gali apimti signalų stiprintuvus ir analoginius-skaitmeninius keitiklius.

Teisinės savybės

Ką sakoma apie integruotas grandines įstatymuose? Mūsų šalyje yra pateikta integruotų grandynų topologijų teisinė apsauga. Tai reiškia tam tikrą konkrečių elementų ir jų jungčių komplektą, nustatytą tam tikram geometrinio erdvinio susitarimo materialiam nešėjui (pagal Rusijos Federacijos Civilinio kodekso 1448 straipsnį). Topologijos autorius turi tokias intelektines teises į savo išradimą:

1. Autoriaus.
2. Išimtinė teisė.

Be to, topologijos autorius gali turėti ir kitas lengvatas, įskaitant galimybę gauti atlygį už jo naudojimą. Išskirtinės teisės galioja dešimt metų. Per šį laiką išradėjas ar asmuo, kuriam šis statusas buvo perduotas, gali užregistruoti topologiją atitinkamoje intelektinės nuosavybės ir patentų tarnyboje.

Išvada

Tai viskas! Jei turite norą rinkti savo schemą, galite tikėtis sėkmės. Bet tuo pačiu noriu atkreipti jūsų dėmesį į vieną požymį. Jei yra noras surinkti mikroskopą, reikia kruopščiai paruošti šį procesą. Faktas, kad jo sukūrimas reikalauja išskirtinio grynumo chirurginės operacijos kambario lygmeniu, be to, dėl detalių smulkumo neįmanoma dirbti su litavimo įtaisu įprastu režimu - visi veiksmai atliekami mašinomis. Todėl namuose galite kurti tik schemas. Jei norite, galite įsigyti rinkoje siūlomų pramoninių dizainų, tačiau geriau nemažai finansuoti palikti idėją gaminti namus.