habarlar

Mümkin, Ohm kanunyndan soň, elektronikada iň meşhur ikinji kanun Muryň kanunydyr: Integrirlenen zynjyrda öndürilip bilinjek tranzistorlaryň sany iki ýyldan bir gezek iki esse köpelýär. Çipiň fiziki ululygy takmynan şol bir derejede galýandygy sebäpli, bu diýmekdir aýratyn tranzistorlar wagtyň geçmegi bilen kiçelip başlar. Biz has kiçi göwrümli çipleriň täze nesliniň adaty tizlikde peýda bolmagyna garaşyp başladyk, ýöne zatlary kiçeltmegiň näme manysy bar? Kiçijik hemişe gowulaşmagy aňladýarmy?
Geçen asyrda elektron in engineeringenerçiligi ägirt uly ösüş gazandy. 1920-nji ýyllarda iň ösen AM radiolary birnäçe vakuum turbalaryndan, birnäçe ullakan induktorlardan, kondensatorlardan we rezistorlardan, antenna hökmünde ulanylýan onlarça metr simlerden we uly batareýalardan ybaratdy. enjamy güýçlendirmek üçin. Häzirki wagtda jübiňizdäki enjamda ondan gowrak aýdym-saz akymlaryny diňläp bilersiňiz we has köp zat edip bilersiňiz. Miniöne miniatýurizasiýa diňe götermek üçin däl: şu gün enjamlarymyzdan garaşýan ýerine ýetirişimize ýetmek hökmanydyr.
Kiçijik komponentleriň aç-açan peýdasy, şol bir göwrümde has köp işlemäge mümkinçilik bermegidir. Bu sanly zynjyrlar üçin aýratyn möhümdir: köp komponentler şol bir wagtyň özünde has köp işlemegi amala aşyryp biljekdigiňizi aňladýar. Mysal üçin, teoriýa boýunça, 64 bitli prosessor tarapyndan işlenýän maglumatlaryň mukdary şol bir sagat ýygylygynda işleýän 8 bitli CPU-dan sekiz esse köp. Itöne bu komponentlerden sekiz esse köp talap edýär: registrler, goşmaçalar, awtobuslar we ş.m. sekiz esse uly .Şonuň üçin size sekiz esse uly çip ýa-da sekiz esse kiçi tranzistor gerek.
Memoryat çipleri üçin hem edil şonuň ýaly: Kiçijik tranzistorlary ýasamak bilen, şol bir göwrümde has köp ýer saklaýarsyňyz. Häzirki wagtda displeýleriň köpüsinde piksel inçe film tranzistorlaryndan ýasalýar, şonuň üçin olary kiçeltmek we has ýokary çözgütleri gazanmak manysy bar. , tranzistor näçe kiçi bolsa, şonça gowy we başga bir möhüm sebäp bar: olaryň öndürijiligi ep-esli gowulaşýar. Whyöne näme üçin takyk?
Haçan-da tranzistor ýasasaňyz, mugt goşmaça komponentler bilen üpjün eder. Her terminalyň yzygiderli rezistory bar. Tok göterýän islendik obýektiň hem öz-özüni induksiýasy bar. Iň soňunda biri-birine garşy duran iki geçirijiniň arasynda kuwwat bar. Bu täsirleriň hemmesi güýji sarp ediň we tranzistoryň tizligini haýallaşdyryň. Parazitiki kuwwatlyklar aýratyn kynçylyk döredýär: her gezek tranzistorlar açylanda ýa-da öçürilende zarýad berilmeli we elektrik üpjünçiliginden wagt we tok talap edilýär.
Iki geçirijiniň arasyndaky sygymlylyk olaryň fiziki ululygynyň funksiýasydyr: kiçi göwrüm has kiçi göwrümli diýmekdir. Kiçijik kondensatorlaryň has ýokary tizligi we pes güýji aňladýandygy sebäpli kiçi tranzistorlar has ýokary sagat ýygylyklarynda işläp bilerler we az ýylylygy ýaýradyp bilerler.
Tranzistorlaryň göwrümini kiçeldeniňizde, sygymlylyk üýtgeýän ýeke-täk täsir däl: has uly enjamlar üçin düşnüksiz köp kwant mehaniki täsirleri bar. Şeýle-de bolsa, umuman aýdylanda tranzistorlary kiçeltmek olary has çaltlaşdyrar. Electronicöne elektron önümleri has köp diňe tranzistorlardan başga. Beýleki komponentleri ulaldanyňyzda, olar nähili ýerine ýetirýärler?
Umuman aýdanyňda, rezistorlar, kondensatorlar we induktorlar ýaly passiw komponentler kiçelip başlanda gowulaşmaz: köp babatda erbetleşer. Şonuň üçin bu komponentleriň miniatýurizasiýasy esasan olary has kiçi göwrümde gysyp bilmekdir. , şeýlelik bilen PCB ýerini tygşytlaýar.
Rezistoryň ululygy gaty köp ýitgi çekmezden peseldilip bilner. Bir materialyň garşylygy, l uzynlygy, A kesişýän ýer we ρ materialyň garşylygy bilen berilýär. Siz edip bilersiňiz uzynlygyny we kesişini azaldyň we fiziki taýdan has kiçi rezistor bilen gutaryň, ýöne şonda-da şol bir garşylyga eýe boluň. Onlyeke-täk zyýany, şol bir güýji bölüp alanyňda, fiziki taýdan kiçi rezistorlar has uly rezistorlardan has köp ýylylyk döreder. Şonuň üçin kiçi rezistorlary diňe pes güýçli zynjyrlarda ulanyp bolýar. Bu tablisada SMD rezistorlarynyň iň ýokary kuwwatynyň ululygynyň azalmagy bilen nädip peselýändigini görkezýär.
Häzirki wagtda satyn alyp boljak iň kiçi rezistor 03015 ölçegdir (0,3 mm x 0,15 mm) .Bu bahalandyrylan kuwwat bary-ýogy 20 mWt we diňe gaty az güýji ýaýradýan we ululygy çäklendirilen zynjyrlar üçin ulanylýar. 0201 kiçi ölçeg paket (0,2 mm x 0,1 mm) çykdy, ýöne entek öndürilmedi. theöne öndürijiniň katalogynda peýda bolsa-da, olaryň hemme ýerde bolmagyna garaşmaň: robotlaryň köpüsini saýlamak we ýerleşdirmek ýeterlik däl dolandyrmak üçin, şonda-da olar gowy önüm bolup bilerler.
Kondensatorlary hem kiçeldip bolar, ýöne bu olaryň kuwwatyny peselder. Awtoulag kondensatorynyň sygymlylygyny hasaplamagyň formulasy, A tagtanyň meýdany, d olaryň arasyndaky aralyk, ε bolsa dielektrik hemişelik . birnäçe gatlaklary bir ýere jemlemekdir. Şeýle hem inçe filmleri (kiçi d) we ýörite dielektrikany (has uly ε bilen) döreden materiallar we önümçilikdäki ösüşler sebäpli soňky onýyllykda kondensatorlaryň göwrümi ep-esli azaldy.
Häzirki wagtda bar bolan iň kiçi kondensator ultra-kiçi 0201 paketde: bary-ýogy 0,25 mm x 0.125 mm. Olaryň kuwwaty henizem peýdaly 100 nF bilen çäklenýär we iň ýokary iş naprýa 6eniýesi 6,3 V.Also, bu paketler gaty kiçi we giňden kabul edilmegini çäklendirip, olary dolandyrmak üçin ösen enjamlary talap edýär.
Induktorlar üçin hekaýa birneme kyn. Göni rulonyň induksiýasy berilýär, bu ýerde N öwrümleriň sany, A rulonyň kesiş meýdany, l uzynlygy we μ material hemişelik (geçirijilik) .Eger ähli ölçegler ýarym azalsa, induksion hem ýarym azalýar. Şeýle-de bolsa, simiň garşylygy öňküligine galýar: munuň sebäbi simiň uzynlygy we kesişmesi a çenli azalýar asyl bahasynyň dörtden bir bölegi. Bu, induksionyň ýarysynda şol bir garşylyk bilen gutarýandygyňyzy aňladýar, şonuň üçin rulonyň hilini (Q) faktoryny iki esse azaldýarsyňyz.
Söwda taýdan elýeterli iň kiçi diskret induktor, dýuýmyň ululygyny 01005 (0,4 mm x 0,2 mm) kabul edýär .Bu beýikligi 56 nH we birnäçe ohm garşylygy bar. Ultra kiçi ölçeg 0201 paketindäki induktorlar 2014-nji ýylda çykaryldy, ýöne görnüşi ýaly, olar hiç wagt bazara girizilmedi.
Induktorlaryň fiziki çäklendirmeleri grafenden ýasalan rulonlarda syn edilip bilinýän dinamiki induksion diýilýän hadysany ulanmak arkaly çözüldi. Evenöne şeýle-de bolsa, täjirçilik taýdan öndürip bolýan bolsa, 50% ýokarlanyp biler. Iň soňunda, rulony gowy kiçeldip bolmaýar. Şeýle-de bolsa, zynjyryňyz ýokary ýygylyklarda işleýän bolsa, bu hökman bir mesele däl. Eger signalyňyz GHz diapazonynda bolsa, adatça birnäçe nH rulon ýeterlikdir.
Bu, geçen asyrda miniatýuralaşdyrylan başga bir zada getirýär, ýöne derrew duýman bilersiňiz: aragatnaşyk üçin ulanýan tolkun uzynlygymyz. Ilkinji radio ýaýlymlarynda takmynan 300 MG uzynlygy 1 MGs bolan orta tolkunly AM ýygylygy ulanylýar. 100 MGs ýa-da 3 metrde jemlenen FM ýygylyk zolagy 1960-njy ýyllarda meşhur boldy we häzirki wagtda esasan 4G aragatnaşygyny 1 ýa-da 2 GGs (takmynan 20 sm) ulanýarys. Has ýokary ýygylyklar has köp maglumat geçiriş ukybyny aňladýar. Miniatýurizasiýa sebäpli bu ýygylyklarda işleýän arzan, ygtybarly we energiýa tygşytlaýjy radiolarymyz bar.
Tolkun uzynlyklarynyň kiçelmegi antennalary gysgaldyp biler, sebäbi ululygy gönüden-göni ibermek ýa-da almak ýygylygy bilen baglanyşyklydyr. Häzirki wagtda jübi telefonlaryna GHz ýygylyklarynda aýratyn aragatnaşygy sebäpli uzyn antennalar gerek däl, munuň üçin antenna diňe bir bolmaly. santimetr uzyn. Şonuň üçin henizem FM kabul edijileri bolan jübi telefonlarynyň köpüsi ulanmazdan ozal nauşnikleri dakmagyňyzy talap edýär: şol bir metr uzynlykdaky tolkunlardan ýeterlik signal güýji almak üçin radio nauşnik simini antenna hökmünde ulanmalydyr.
Miniatýura antennalarymyza birikdirilen zynjyrlar barada aýdylanda bolsa, has kiçi bolanda hakykatdanam ýasamak aňsatlaşýar. Bu diňe tranzistorlaryň has çaltlaşmagy sebäpli däl, eýsem geçiriji liniýa effektleriniň indi mesele bolmanlygy sebäpli. Gysgaça aýdylanda, uzynlyk sim tolkun uzynlygynyň ondan birinden geçýär, zynjyry düzeniňizde fazanyň üýtgemesini göz öňünde tutmalysyňyz. 2.4 GGs, bu diňe bir santimetr simiň zynjyryňyza täsir edendigini aňladýar; aýry-aýry komponentleri lehimleseňiz, bu kelle agyry, ýöne zynjyry birnäçe inedördül millimetrde goýsaňyz, problema bolmaz.
Muruň kanunynyň ýykylmagyny çaklamak ýa-da bu çaklamalaryň ýalňyşdygyny görkezmek ylym we tehnologiýa ismurnalistikasynda gaýtalanýan mowzuga öwrüldi. Hakykat henizem öňde barýan üç bäsdeş Intel, Samsung we TSMC. Oýun, her inedördül mikrometr üçin has köp aýratynlyklary gysmagy dowam etdiriň we geljekde birnäçe nesil gowulaşan çipleri hödürlemegi meýilleşdiriň. Her ädimde gazanan üstünlikleri iki onýyllyk öňküsi ýaly uly bolmasa-da, tranzistorlaryň miniatýurizasiýasy dowam edýär.
Şeýle-de bolsa, aýry-aýry komponentler üçin tebigy çäklere ýeten ýaly bolýarys: olary kiçeltmek olaryň işleýşini gowulaşdyrmaýar we häzirki bar bolan iň kiçi komponentler köp ulanylýan ýagdaýlardan has kiçi. Aýry-aýry enjamlar üçin Muruň kanuny ýok ýaly, emma Muruň kanuny bar bolsa, bir adamyň SMD lehimleme meselesini nädip öňe sürüp biljekdigini görmek isleýäris.
Men elmydama 1970-nji ýyllarda ulanan PTH rezistorymy surata düşürmek we SMD rezistory goýmak isleýärin, edil şu wagt çalyşýan / çykýan ýaly. Maksadym doganlarymy döretmek (olaryň hiç biri-de ýok) elektron önümleri) näçe üýtgeşiklik, şol sanda işimiň böleklerini hem görüp bilýärin, (gözümiň erbetleşmegi bilen ellerim titreýär).
Bile ýa-da ýok diýmek isleýärin. Men "gowulaşmak, gowulaşmak" -y hakykatdanam ýigrenýärin. Käwagt düzülişiňiz gowy işleýär, ýöne indi bölekleri alyp bilmeýärsiňiz. Bu näme?? Gowy düşünje gowy düşünje, sebäpsiz gowulaşdyrmak däl-de, bolşy ýaly saklamak has gowudyr. Gantt
"Hakykat, Intel, Samsung we TSMC üç kompaniýa henizem bu oýnuň başynda bäsleşýär we her inedördül mikrometrde has köp aýratynlyklary gysýar".
Elektron bölekleri uly we gymmat. 1971-nji ýylda ortaça maşgalada diňe birnäçe radio, stereo we telewizor bardy. 1976-njy ýyla çenli sarp edijiler üçin kiçi we arzan kompýuterler, kalkulýatorlar, sanly sagatlar we sagatlar çykdy.
Käbir miniatýurizasiýa dizaýndan gelýär. Operasiýa güýçlendirijileri käbir ýagdaýlarda uly induktorlary çalşyp bilýän gyratorlary ulanmaga mümkinçilik berýär. Işjeň süzgüçler induktorlary hem ýok edýär.
Uly komponentler beýleki zatlary öňe sürýär: zynjyryň kiçeldilmegi, ýagny zynjyryň işlemegi üçin iň az komponentleri ulanmaga synanyşmak. Häzirki wagtda kän bir gyzyklanamzok. Signaly tersine öwürmek üçin bir zat gerekmi? Amal güýçlendirijisini alyň. Döwlet enjamy gerekmi? Mpu.etc alyň. Häzirki wagtda komponentler hakykatdanam kiçi, ýöne içerde köp komponentler bar. Şonuň üçin esasan zynjyryňyzyň ululygy artýar we güýç sarp edilýär. Signaly tersine öwürmek üçin ulanylýan tranzistor az güýji ulanýar amaly güýçlendirijiden has köp işi ýerine ýetiriň. thenöne ýene-de miniatýurizasiýa güýç ulanylmagy barada alada eder. Diňe täzeçillik başga tarapa gitdi.
Ululygynyň azalmagynyň iň uly peýdalaryny / sebäplerini hakykatdanam sypdyrdyňyz: paket parazitikasynyň azalmagy we güýç ulanylyşynyň ýokarlanmagy (garşylyksyz ýaly görünýär).
Amaly nukdaýnazardan seredilende, aýratynlyk ululygy takmynan 0,25u ýetensoň, GHz derejesine ýetersiňiz, şol wagt uly SOP bukjasy iň uly * effekt öndürip başlar. Uzyn baglanyşyk simleri we şol gurşunlar ahyrsoňy sizi öldürer.
Bu pursatda QFN / BGA paketleri öndürijilik taýdan ep-esli gowulaşdy. Mundan başga-da, bukjany şuňa meňzeş gurnasaňyz, has gowy ýylylyk öndürijiligi we açyk padler bilen * ep-esli * gutararsyňyz.
Mundan başga-da, Intel, Samsung we TSMC hökman möhüm rol oýnar, ýöne ASML bu sanawda has möhüm bolup biler. Elbetde, bu passiw sese degişli bolup bilmez…
Bu diňe bir indiki nesil prosesi düwünleri arkaly kremniniň çykdajylaryny azaltmak bilen çäklenmeýär. Torbalar ýaly beýleki zatlar. Has kiçi paketler az materiallary we wcsp ýa-da has az talap edýär. Has kiçi paketler, kiçi PCB ýa-da modullar we ş.m.
Käbir katalog önümlerini köplenç görýärin, bu ýerde ýeke-täk hereketlendiriji faktor çykdajylary azaltmakdyr. MGs / ýadyň ululygy birmeňzeş, SOC funksiýasy we pin tertibi birmeňzeşdir. Elektrik energiýasyny sarp etmek üçin täze tehnologiýalary ulanyp bileris (köplenç bu mugt däl, şonuň üçin müşderileriň gyzyklandyrýan käbir bäsdeşlik artykmaçlyklary bolmaly)
Uly komponentleriň artykmaçlyklaryndan biri radiasiýa garşy materialdyr. Bu möhüm ýagdaýda kiçijik tranzistorlar kosmiki şöhleleriň täsirine has ýygy täsir edýärler. Mysal üçin, kosmosda we hatda beýik belentlikdäki obserwatoriýalarda.
Tizligi ýokarlandyrmagyň esasy sebäbini görmedim. Signalyň tizligi nanosekuntda takmynan 8 dýuým. Şonuň üçin ululygyny azaltmak bilen has çalt çipler bolýar.
Gaplamak üýtgemeleri we azalýan sikller (1 / ýygylyk) sebäpli köpeliş gijikdirilişiniň tapawudyny hasaplap, öz matematikany barlamak isläp bilersiňiz .Bu toparlaryň gijikdirilmegini / möhletini azaltmak üçin. Munuň hatda görkezilmejekdigine göz ýetirersiňiz tegelek faktor.
Bir goşmak isleýän zadym, köp IC-ler, esasanam köne dizaýnlar we analog çipler, aslynda içerde peseldilmeýär. Awtomatiki önümçiligiň gowulaşmagy sebäpli paketler kiçeldi, ýöne munuň sebäbi DIP paketleriniň köplenç köp bolmagydyr. içindäki boş ýer, tranzistorlar we ş.m. kiçeldi.
Roboty ýokary tizlikli saýlama we ýerleşdirilen programmalarda kiçijik bölekleri dolandyrmak üçin ýeterlik derejede takyklamak meselesinden başga-da, başga bir mesele kiçijik bölekleri ygtybarly kebşirlemekdir. Esasanam güýç / kuwwat talaplary sebäpli has uly komponentlere mätäç bolsaňyz. Ulanmak ýörite lehim pastasy, ýörite basgançak lehim pastasy şablonlary (zerur ýerlerde az mukdarda lehim pastasyny ulanyň, ýöne uly komponentler üçin ýeterlik lehim pastasy bilen üpjün ediň) gaty gymmat bolup başlady. Şonuň üçin platon bar we zynjyrda hasam miniatýurizasiýa bar öýdýärin tagtanyň derejesi diňe gymmat we ýerine ýetirip boljak usuldyr. Şu wagta çenli kremniniň wafli derejesinde has köp integrasiýa edip, aýry-aýry komponentleriň sanyny iň az derejede aňsatlaşdyryp bilersiňiz.
Muny telefonyňyzda görersiňiz. 1995-nji ýylda, garaage satuwynda irki jübi telefonlaryny hersine birnäçe dollara satyn aldym. Köp IC-ler deşikden ybarat. Tanaýan CPU we NE570 kompýuter, uly gaýtadan ulanylýan IC.
Soňra täzelenen el telefonlary bilen tamamladym. Komponentler gaty az we tanyş zat ýok diýen ýaly. Az sanly IC-lerde diňe dykyzlygy ýokary bolman, eýsem köpüsini ýok edýän täze dizaýn (SDR seret) hem kabul edilýär. öň aýrylmaz bolan aýratyn komponentler.
> (Gerek ýerinde az mukdarda lehim pastasyny çalyň, ýöne uly komponentler üçin ýeterlik lehim pastasy bilen üpjün ediň)
Heý, bu meseläni çözmek üçin “3D / Tolkun” şablony göz öňüme getirdim: iň kiçi komponentleriň ýerleşýän ýeri has inçe we tok zynjyrynyň ýerleşýän ýerinde has galyň.
Häzirki wagtda SMT komponentleri gaty kiçi, öz CPU-ny dizaýn edip, PCB-de çap etmek üçin hakyky diskret komponentleri (74xx we beýleki zibil däl) ulanyp bilersiňiz. Ony LED bilen sepiň, hakyky wagtda işleýändigini görüp bilersiňiz.
Yllaryň dowamynda, elbetde, çylşyrymly we kiçi komponentleriň çalt ösmegine ýokary baha berýärin. Olar ägirt uly ösüşi üpjün edýärler, ýöne şol bir wagtyň özünde prototipiň gaýtalanma prosesine täze çylşyrymlylyk derejesini goşýarlar.
Analog zynjyrlaryň sazlanylyşy we simulýasiýa tizligi laboratoriýada edişiňizden has çalt. Sanly zynjyrlaryň ýygylygy ýokarlanansoň, PCB ýygnagyň bir bölegine öwrülýär. Mysal üçin, geçiriji liniýa effektleri, ýaýramagyň gijikdirilmegi. Islendik kesişiň prototipi- gyra tehnologiýasy, laboratoriýada düzediş girizmek däl-de, dizaýny dogry ýerine ýetirmek üçin has gowy sarp edilýär.
Hobbi elementleri barada aýdylanda bolsa, baha bermek. Aýlaw tagtalary we modullary kiçelýän komponentleriň we synagdan öňki modullaryň çözgüdi.
Bu zatlaryň “gyzykly” ýitmegine sebäp bolup biler, ýöne meniň pikirimçe, taslamaňyzyň ilkinji gezek işlemegi iş ýa-da güýmenje sebäpli has manyly bolup biler.
Käbir dizaýnlary deşikden SMD-e öwürdim. Has arzan önüm öndüriň, ýöne prototipleri el bilen gurmak gyzykly däl. Bir kiçijik ýalňyşlyk: “parallel ýer” “parallel plastinka” hökmünde okalmaly.
No.ok. Ulgam ýeňenden soň, arheologlar öz netijeleri bilen bulaşarlar. Kim bilýär, belki 23-nji asyrda Planetalar bileleşigi täze ulgam kabul eder…
Has kän ylalaşyp bilmedim. 0603 ululygy nämeden ybarat? Elbetde, 0603-ni imperiýanyň ululygy hökmünde saklamak we 0603 ölçeg ölçegini 0604 (ýa-da 0602) "jaň etmek" tehniki taýdan nädogry bolsa-da (ýagny: hakyky gabat gelýän ululyk - beýle däl) her niçigem bolsa. Gaty), ýöne iň bolmanda her kim haýsy tehnologiýa hakda gürleşýändigiňizi biler (metrik / imperiýa)!
"Umuman aýdanyňda, rezistorlar, kondensatorlar we induktorlar ýaly passiw komponentler kiçeldilse gowulaşmaz."