ไม่มีใครรู้ว่าใครเป็นผู้คิดค้นการสร้างทรานซิสเตอร์ตั้งแต่สองตัวขึ้นไปบนชิปเซมิคอนดักเตอร์ตัวเดียว บางทีความคิดนี้อาจเกิดขึ้นทันทีหลังจากเริ่มผลิตองค์ประกอบเซมิคอนดักเตอร์ เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าพื้นฐานทางทฤษฎีของแนวทางนี้ได้รับการตีพิมพ์ในช่วงต้นทศวรรษ 1950 ใช้เวลาน้อยกว่า 10 ปีในการเอาชนะปัญหาทางเทคโนโลยีและในช่วงต้นยุค 60 อุปกรณ์แรกได้รับการปล่อยตัวซึ่งมีส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์หลายตัวในแพ็คเกจเดียว - ไมโครเซอร์กิต (ชิป). นับตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา มนุษยชาติได้เริ่มดำเนินการบนเส้นทางแห่งการพัฒนา ซึ่งไม่สิ้นสุดในสายตา
วัตถุประสงค์ของไมโครเซอร์กิต
ในเวอร์ชันที่ผสานรวม กำลังดำเนินการกับส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ที่หลากหลายซึ่งมีระดับการผสานการทำงานที่แตกต่างกัน จากลูกบาศก์คุณสามารถรวบรวมอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ ดังนั้นวงจรเครื่องรับวิทยุจึงสามารถดำเนินการได้หลายวิธี ตัวเลือกแรกคือการใช้ชิปทรานซิสเตอร์คุณสามารถสร้างอุปกรณ์รับได้โดยเชื่อมต่อข้อสรุป ขั้นตอนต่อไปคือการใช้แต่ละโหนดในการออกแบบแบบบูรณาการ (แต่ละตัวในร่างกายของตัวเอง):
- เครื่องขยายเสียงความถี่วิทยุ
- เฮเทอโรดีน;
- มิกเซอร์;
- เครื่องขยายเสียงความถี่เสียง
สุดท้าย ตัวเลือกที่ทันสมัยที่สุดคือตัวรับสัญญาณทั้งหมดในชิปตัวเดียว คุณเพียงแค่ต้องเพิ่มองค์ประกอบแบบพาสซีฟภายนอกสองสามตัว เห็นได้ชัดว่าด้วยระดับของการรวมที่เพิ่มขึ้น การสร้างวงจรจะง่ายขึ้น แม้แต่คอมพิวเตอร์ที่เต็มเปี่ยมก็สามารถนำไปใช้กับชิปตัวเดียวได้แล้ว ประสิทธิภาพของมันจะยังคงต่ำกว่าอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ทั่วไป แต่ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยี เป็นไปได้ที่ช่วงเวลานี้จะเอาชนะได้
ประเภทชิป
ปัจจุบันมีการผลิตไมโครเซอร์กิตจำนวนมาก แทบทุกชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์แบบสมบูรณ์ แบบมาตรฐานหรือแบบพิเศษ มีจำหน่ายในรูปแบบไมโคร ไม่สามารถระบุและวิเคราะห์ทุกประเภทภายในกรอบของการทบทวนเพียงครั้งเดียว แต่โดยทั่วไป ตามวัตถุประสงค์การใช้งาน ไมโครเซอร์กิตสามารถแบ่งออกเป็นสามประเภททั่วโลก
- ดิจิทัล. ทำงานกับสัญญาณที่ไม่ต่อเนื่อง ระดับดิจิตอลถูกนำไปใช้กับอินพุต สัญญาณจะถูกนำมาจากเอาต์พุตในรูปแบบดิจิทัลเช่นกัน อุปกรณ์ประเภทนี้ครอบคลุมพื้นที่ตั้งแต่องค์ประกอบลอจิกธรรมดาไปจนถึงไมโครโปรเซสเซอร์ที่ทันสมัยที่สุด ซึ่งรวมถึงลอจิกอาร์เรย์ที่ตั้งโปรแกรมได้ อุปกรณ์หน่วยความจำ ฯลฯ
- อนาล็อก. พวกเขาทำงานกับสัญญาณที่เปลี่ยนแปลงไปตามกฎหมายอย่างต่อเนื่อง ตัวอย่างทั่วไปของไมโครเซอร์กิตดังกล่าวคือเครื่องขยายความถี่เสียง คลาสนี้ยังรวมถึงตัวปรับความคงตัวเชิงเส้นแบบอินทิกรัล เครื่องกำเนิดสัญญาณ เซ็นเซอร์วัด และอื่นๆ อีกมากมาย หมวดหมู่แอนะล็อกยังรวมถึงชุดขององค์ประกอบแบบพาสซีฟ (ตัวต้านทาน วงจร RC ฯลฯ).
- แอนะล็อกเป็นดิจิทัล (ดิจิทัลเป็นแอนะล็อก). ไมโครเซอร์กิตเหล่านี้ไม่เพียงแต่แปลงข้อมูลแบบไม่ต่อเนื่องเป็นแบบต่อเนื่องหรือในทางกลับกัน สัญญาณเดิมหรือที่ได้รับในแพ็คเกจเดียวกันสามารถขยาย แปลง มอดูเลต ถอดรหัส และอื่นๆ ในทำนองเดียวกัน เซ็นเซอร์อนาล็อก-ดิจิตอลใช้กันอย่างแพร่หลายในการเชื่อมต่อวงจรการวัดของกระบวนการทางเทคโนโลยีต่างๆ กับอุปกรณ์คอมพิวเตอร์
ไมโครชิปยังแบ่งตามประเภทของการผลิต:
- เซมิคอนดักเตอร์ - ดำเนินการบนคริสตัลเซมิคอนดักเตอร์เดียว
- ฟิล์ม - องค์ประกอบแบบพาสซีฟถูกสร้างขึ้นบนพื้นฐานของฟิล์มหนาหรือบาง
- ไฮบริด - อุปกรณ์ที่ใช้งานเซมิคอนดักเตอร์ "นั่งลง" กับองค์ประกอบฟิล์มแบบพาสซีฟ (ทรานซิสเตอร์ เป็นต้น)
แต่สำหรับการใช้ไมโครเซอร์กิต การจำแนกประเภทนี้โดยส่วนใหญ่ไม่ได้ให้ข้อมูลที่เป็นประโยชน์ในทางปฏิบัติ
แพ็คเกจชิป
เพื่อป้องกันเนื้อหาภายในและเพื่อให้การติดตั้งง่ายขึ้น จึงใส่ไมโครเซอร์กิตไว้ในกล่อง เริ่มแรกชิปส่วนใหญ่ผลิตขึ้นในเปลือกโลหะ (กลมหรือสี่เหลี่ยม) กับลีดที่ยืดหยุ่นรอบปริมณฑล
การออกแบบนี้ไม่อนุญาตให้ใช้ข้อดีทั้งหมดของการย่อขนาด เนื่องจากขนาดของอุปกรณ์มีขนาดใหญ่มากเมื่อเทียบกับขนาดของคริสตัล นอกจากนี้ ระดับของการรวมกลุ่มยังต่ำ ซึ่งทำให้ปัญหารุนแรงขึ้นเท่านั้น ในช่วงกลางทศวรรษที่ 60 แพ็คเกจ DIP ได้รับการพัฒนา (แพ็คเกจอินไลน์คู่) เป็นโครงสร้างสี่เหลี่ยมที่มีขายึดแข็งทั้งสองด้าน ปัญหาของขนาดที่เทอะทะยังไม่ได้รับการแก้ไข แต่อย่างไรก็ตาม วิธีแก้ปัญหาดังกล่าวทำให้สามารถบรรลุความหนาแน่นของการบรรจุที่มากขึ้น รวมทั้งทำให้การประกอบวงจรอิเล็กทรอนิกส์อัตโนมัติง่ายขึ้นจำนวนหมุด microcircuit ในแพ็คเกจ DIP มีตั้งแต่ 4 ถึง 64 แม้ว่าแพ็คเกจที่มี "ขา" มากกว่า 40 ก็ยังหายาก
สำคัญ! ระยะพิทช์พินสำหรับไมโครเซอร์กิต DIP ในประเทศคือ 2.5 มม. สำหรับนำเข้า - 2.54 มม. (1 เส้น = 0.1 นิ้ว). ด้วยเหตุนี้ปัญหาที่เกิดขึ้นกับการทดแทนที่สมบูรณ์จึงดูเหมือนความคล้ายคลึงกันของการผลิตของรัสเซียและการนำเข้า ความคลาดเคลื่อนเล็กน้อยทำให้ยากต่อการติดตั้งอุปกรณ์ที่มีฟังก์ชันการทำงานและพินเอาต์เหมือนกันในบอร์ดและในแผงควบคุม
ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์ ข้อเสียของแพ็คเกจ DIP ได้กลายเป็นที่ประจักษ์ สำหรับไมโครโปรเซสเซอร์ จำนวนพินไม่เพียงพอ และการเพิ่มขึ้นต่อไปของพวกมันจำเป็นต้องเพิ่มขนาดของเคส ไมโครเซอร์กิตดังกล่าวเริ่มใช้พื้นที่ว่างบนกระดานมากเกินไป ปัญหาที่สองที่ยุติยุคของการครอบงำกรมทรัพย์สินทางปัญญาคือการใช้การติดตั้งบนพื้นผิวอย่างแพร่หลาย องค์ประกอบเริ่มที่จะติดตั้งไม่ได้อยู่ในรูบนกระดาน แต่บัดกรีโดยตรงกับแผ่นสัมผัส วิธีการติดตั้งนี้ดูสมเหตุสมผลมาก ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีไมโครเซอร์กิตในแพ็คเกจที่ปรับให้เหมาะกับการบัดกรีพื้นผิว และขั้นตอนการอัดอุปกรณ์สำหรับการติดตั้ง "รู" ได้เริ่มขึ้น (หลุมจริง) องค์ประกอบชื่อ as smd (รายละเอียดการติดตั้งบนพื้นผิว).
ขั้นตอนแรกสู่การเปลี่ยนไปใช้แพ็คเกจ SOIC สำหรับติดตั้งบนพื้นผิวและการดัดแปลง (SOP, HSOP และอื่นๆ). เช่นเดียวกับกรมทรัพย์สินทางปัญญา มีขาสองแถวตามแนวยาว แต่ขนานกับระนาบด้านล่างของเคส
การพัฒนาเพิ่มเติมคือแพ็คเกจ QFP ตัวเรือนทรงสี่เหลี่ยมนี้มีขั้วต่อที่แต่ละด้านเคส PLLC นั้นคล้ายกัน แต่ก็ยังอยู่ใกล้กับ DIP แม้ว่าขาจะตั้งอยู่รอบปริมณฑลทั้งหมดก็ตาม
บางครั้งชิป DIP ก็ดำรงตำแหน่งในภาคอุปกรณ์ที่ตั้งโปรแกรมได้ (ROM, คอนโทรลเลอร์, PLM) แต่การแพร่กระจายของการเขียนโปรแกรมในวงจรได้ขับเคลื่อนแพ็คเกจรูจริงแบบสองแถวออกจากพื้นที่นี้เช่นกัน ในตอนนี้ แม้แต่ชิ้นส่วนเหล่านั้น ซึ่งดูเหมือนว่าไม่มีทางเลือกอื่นในการติดตั้งลงในรู ยังได้รับประสิทธิภาพ SMD เช่น ตัวปรับแรงดันไฟฟ้าในตัว เป็นต้น
การพัฒนาเคสไมโครโปรเซสเซอร์ใช้เส้นทางที่แตกต่างออกไป เนื่องจากจำนวนพินไม่พอดีกับปริมณฑลของขนาดสี่เหลี่ยมจัตุรัสที่เหมาะสมใดๆ ขาของไมโครเซอร์กิตขนาดใหญ่จึงถูกจัดเรียงเป็นเมทริกซ์ (พีจีเอ, แอลจีเอ ฯลฯ).
ประโยชน์ของการใช้ไมโครชิป
การถือกำเนิดของไมโครเซอร์กิตได้ปฏิวัติโลกของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ (โดยเฉพาะในเทคโนโลยีไมโครโปรเซสเซอร์). คอมพิวเตอร์ที่ใช้โคมไฟในห้องหนึ่งห้องหรือมากกว่านั้นถือเป็นความอยากรู้ทางประวัติศาสตร์ แต่โปรเซสเซอร์ที่ทันสมัยมีทรานซิสเตอร์ประมาณ 20 พันล้านตัว หากเราใช้พื้นที่ของทรานซิสเตอร์หนึ่งตัวในรุ่นแยกอย่างน้อย 0.1 ตารางเซนติเมตร พื้นที่ที่โปรเซสเซอร์ครอบครองโดยรวมจะต้องมีอย่างน้อย 200,000 ตารางเมตร - ประมาณ 2,000 ห้องขนาดกลางสามห้อง อพาร์ตเมนต์
คุณต้องจัดเตรียมพื้นที่สำหรับหน่วยความจำ การ์ดเสียง การ์ดเสียง อะแดปเตอร์เครือข่าย และอุปกรณ์ต่อพ่วงอื่นๆ ค่าใช้จ่ายในการติดตั้งองค์ประกอบที่ไม่ต่อเนื่องจำนวนมหาศาลดังกล่าวจะมหาศาล และความน่าเชื่อถือของการทำงานนั้นต่ำจนไม่อาจยอมรับได้ การแก้ไขปัญหาและการซ่อมแซมจะใช้เวลานานอย่างไม่น่าเชื่อ เห็นได้ชัดว่ายุคของคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลที่ไม่มีชิปที่มีการบูรณาการในระดับสูงจะไม่มีวันมาถึงนอกจากนี้ หากปราศจากเทคโนโลยีที่ทันสมัย อุปกรณ์ที่ต้องใช้พลังประมวลผลขนาดใหญ่จะไม่ถูกสร้างขึ้น - จากครัวเรือนไปจนถึงอุตสาหกรรมหรือวิทยาศาสตร์
ทิศทางของการพัฒนาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ถูกกำหนดไว้ล่วงหน้าในอีกหลายปีข้างหน้า ประการแรกคือการเพิ่มระดับการรวมองค์ประกอบไมโครเซอร์กิตซึ่งเกี่ยวข้องกับการพัฒนาเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่อง มีการก้าวกระโดดเชิงคุณภาพเมื่อความเป็นไปได้ของไมโครอิเล็กทรอนิกส์จะมาถึงขีด จำกัด แต่นี่เป็นคำถามของอนาคตที่ค่อนข้างไกล
บทความที่คล้ายกัน:
