On ne sait pas qui a eu l'idée de fabriquer deux transistors ou plus sur une seule puce semi-conductrice. Peut-être que cette idée est née immédiatement après le début de la production d'éléments semi-conducteurs. On sait que les fondements théoriques de cette approche ont été publiés au début des années 1950. Il a fallu moins de 10 ans pour surmonter les problèmes technologiques, et déjà au début des années 60, le premier appareil est sorti contenant plusieurs composants électroniques dans un seul boîtier - un microcircuit (ébrécher). Depuis ce moment, l'humanité s'est engagée sur la voie de l'amélioration, qui n'a pas de fin en vue.
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But des microcircuits
Dans la version intégrée, une grande variété de composants électroniques avec différents degrés d'intégration sont actuellement réalisés. À partir d'eux, comme à partir de cubes, vous pouvez collecter divers appareils électroniques. Ainsi, le circuit récepteur radio peut être réalisé de diverses manières. L'option initiale consiste à utiliser des puces à transistors.En connectant leurs conclusions, vous pouvez créer un appareil récepteur. L'étape suivante consiste à utiliser des nœuds individuels dans une conception intégrée (chacun dans son corps):
- amplificateur de radiofréquence ;
- hétérodyne;
- mixer;
- amplificateur de fréquence audio.
Enfin, l'option la plus moderne est l'ensemble du récepteur dans une seule puce, il vous suffit d'ajouter quelques éléments passifs externes. Évidemment, à mesure que le degré d'intégration augmente, la construction des circuits devient plus simple. Même un ordinateur à part entière peut désormais être implémenté sur une seule puce. Ses performances seront toujours inférieures à celles des appareils informatiques classiques, mais avec le développement de la technologie, il est possible que ce moment soit surmonté.
Types de puces
Actuellement, un grand nombre de types de microcircuits sont produits. Pratiquement tout ensemble électronique complet, standard ou spécialisé, est disponible en micro. Il n'est pas possible de répertorier et d'analyser tous les types dans le cadre d'une seule revue. Mais en général, selon le but fonctionnel, les microcircuits peuvent être divisés en trois catégories globales.
- Numérique. Travailler avec des signaux discrets. Les niveaux numériques sont appliqués à l'entrée, les signaux sont également extraits de la sortie sous forme numérique. Cette classe de dispositifs couvre le domaine des éléments logiques simples aux microprocesseurs les plus modernes. Cela inclut également les matrices logiques programmables, les dispositifs de mémoire, etc.
- Analogique. Ils fonctionnent avec des signaux qui évoluent selon une loi continue. Un exemple typique d'un tel microcircuit est un amplificateur de fréquence audio. Cette classe comprend également des stabilisateurs linéaires intégrés, des générateurs de signaux, des capteurs de mesure et bien plus encore. La catégorie analogique comprend également des ensembles d'éléments passifs (résistances, circuits RC, etc.).
- Analogique vers numérique (numérique vers analogique). Ces microcircuits ne se contentent pas de convertir des données discrètes en continues ou vice versa. Les signaux d'origine ou reçus dans le même paquet peuvent être amplifiés, convertis, modulés, décodés, etc. Les capteurs analogiques-numériques sont largement utilisés pour connecter des circuits de mesure de divers processus technologiques à des dispositifs informatiques.
Les micropuces sont également divisées par type de production :
- semi-conducteur - réalisé sur un seul cristal semi-conducteur;
- film - les éléments passifs sont créés sur la base de films épais ou minces;
- hybrides - dispositifs actifs à semi-conducteurs "s'asseoir" sur des éléments de film passifs (transistors etc.).
Mais pour l'utilisation de microcircuits, cette classification dans la plupart des cas ne fournit pas d'informations pratiques particulières.
Paquets de puces
Pour protéger le contenu interne et simplifier l'installation, les microcircuits sont placés dans un boîtier. Initialement, la plupart des puces étaient produites dans une coque métallique (rond ou rectangulaire) avec des fils flexibles situés autour du périmètre.
Cette conception ne permettait pas d'exploiter tous les avantages de la miniaturisation, puisque les dimensions de l'appareil étaient très importantes par rapport à la taille du cristal. De plus, le degré d'intégration était faible, ce qui n'a fait qu'exacerber le problème. Au milieu des années 60, le package DIP a été développé (paquet double en ligne) est une structure rectangulaire avec des fils rigides des deux côtés. Le problème des dimensions encombrantes n'a pas été résolu, mais néanmoins, une telle solution a permis d'atteindre une plus grande densité d'emballage, ainsi que de simplifier l'assemblage automatisé de circuits électroniques.Le nombre de broches de microcircuit dans un boîtier DIP varie de 4 à 64, bien que les boîtiers avec plus de 40 "jambes" soient encore rares.
Important! Le pas des broches pour les microcircuits DIP domestiques est de 2,5 mm, pour les importations - 2,54 mm (1 ligne = 0,1 pouce). Pour cette raison, des problèmes se posent avec le remplacement mutuel des analogues complets, semble-t-il, de la production russe et importée. Une légère différence rend difficile l'installation de dispositifs identiques en termes de fonctionnalité et de brochage dans les cartes et dans le panneau.
Avec le développement de la technologie électronique, les inconvénients des boîtiers DIP sont devenus apparents. Pour les microprocesseurs, le nombre de broches n'était pas suffisant et leur augmentation supplémentaire nécessitait une augmentation des dimensions du boîtier. ces microcircuits ont commencé à occuper trop d'espace inutilisé sur les cartes. Le deuxième problème qui a mis fin à l'ère de la domination DIP est l'utilisation généralisée du montage en surface. Les éléments ont commencé à être installés non pas dans les trous de la carte, mais soudés directement sur les plages de contact. Cette méthode de montage s'est avérée très rationnelle, il fallait donc des microcircuits dans des boîtiers adaptés au soudage en surface. Et le processus d'éviction des appareils pour le montage "trou" a commencé (vrai trou) éléments nommés comme CMS (détail monté en surface).
La première étape vers la transition vers les boîtiers SOIC en acier pour montage en surface et leurs modifications (SOP, HSOP et plus). Ils, comme le DIP, ont des pattes en deux rangées le long des côtés longs, mais ils sont parallèles au plan inférieur du boîtier.
Un autre développement a été le package QFP. Ce boîtier de forme carrée possède des bornes de chaque côté.Le boîtier PLLC lui est similaire, mais il est toujours plus proche du DIP, bien que les jambes soient également situées sur tout le périmètre.
Pendant un certain temps, les puces DIP ont tenu leurs positions dans le secteur des appareils programmables (ROM, contrôleurs, PLM), mais la diffusion de la programmation en circuit a également chassé les boîtiers true-hole à deux rangées de cette zone. Désormais, même ces pièces, dont l'installation dans des trous semblait n'avoir aucune alternative, ont reçu des performances SMD - par exemple, des stabilisateurs de tension intégrés, etc.
Le développement des boîtiers à microprocesseur a pris une autre voie. Étant donné que le nombre de broches ne correspond au périmètre d'aucune des tailles carrées raisonnables, les jambes d'un grand microcircuit sont disposées sous la forme d'une matrice (PGA, LGA, etc.).
Avantages de l'utilisation des micropuces
L'avènement des microcircuits a révolutionné le monde de l'électronique (en particulier dans la technologie des microprocesseurs). Les ordinateurs sur les lampes occupant une ou plusieurs pièces sont rappelés comme une curiosité historique. Mais un processeur moderne contient environ 20 milliards de transistors. Si nous prenons la surface d'un transistor dans une version discrète d'au moins 0,1 cm2, la surface occupée par le processeur dans son ensemble devra être d'au moins 200 000 mètres carrés - environ 2 000 trois pièces de taille moyenne appartements.
Vous devez également fournir de l'espace pour la mémoire, la carte son, la carte son, la carte réseau et d'autres périphériques. Le coût de montage d'un tel nombre d'éléments discrets serait énorme, et la fiabilité de fonctionnement est inacceptablement faible. Le dépannage et la réparation prendraient un temps incroyablement long. Il est évident que l'ère des ordinateurs personnels sans puces à haut degré d'intégration ne serait jamais venue.De plus, sans les technologies modernes, les appareils nécessitant une grande puissance de calcul n'auraient pas été créés - du ménage à l'industriel ou scientifique
La direction du développement de l'électronique est prédéterminée pour de nombreuses années à venir. Il s'agit tout d'abord d'une augmentation du degré d'intégration des éléments de microcircuit, qui est associée au développement continu des technologies. Il y a un saut qualitatif à venir, quand les possibilités de la microélectronique arriveront à leur limite, mais c'est une question d'avenir assez lointain.
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