Thuộc tính sản phẩm

 Tài liệu & Phương tiện

Phân loại Môi trường & Xuất khẩu

 Mạch tích hợp

Mạch tích hợp (IC) là một chip bán dẫn mang nhiều thành phần nhỏ như tụ điện, điốt, bóng bán dẫn và điện trở.Những thành phần nhỏ bé này được sử dụng để tính toán và lưu trữ dữ liệu với sự trợ giúp của công nghệ kỹ thuật số hoặc analog.Bạn có thể coi IC như một con chip nhỏ có thể được sử dụng như một mạch hoàn chỉnh và đáng tin cậy.Một mạch tích hợp có thể là bộ đếm, bộ tạo dao động, bộ khuếch đại, cổng logic, bộ đếm thời gian, bộ nhớ máy tính hoặc thậm chí là bộ vi xử lý.

IC được coi là khối xây dựng cơ bản của tất cả các thiết bị điện tử ngày nay.Tên của nó gợi ý một hệ thống gồm nhiều thành phần liên kết với nhau được nhúng vào một vật liệu bán dẫn mỏng làm bằng silicon.

Lịch sử của mạch tích hợp

Công nghệ đằng sau các mạch tích hợp lần đầu tiên được giới thiệu vào năm 1950 bởi Robert Noyce và Jack Kilby tại Hoa Kỳ.Lực lượng Không quân Hoa Kỳ là khách hàng đầu tiên của phát minh mới này.Jack Kilby cũng tiếp tục giành giải Nobel Vật lý năm 2000 nhờ phát minh ra IC thu nhỏ.

1,5 năm sau khi thiết kế của Kilby được giới thiệu, Robert Noyce đã giới thiệu phiên bản mạch tích hợp của riêng mình.Mô hình của ông đã giải quyết được một số vấn đề thực tế trong thiết bị của Kilby.Noyce cũng sử dụng silicon cho mô hình của mình, trong khi Jack Kilby sử dụng germanium.

Robert Noyce và Jack Kilby đều nhận được bằng sáng chế của Hoa Kỳ nhờ những đóng góp của họ cho mạch tích hợp.Họ phải vật lộn với các vấn đề pháp lý trong nhiều năm.Cuối cùng, cả hai công ty của Noyce và Kilby đều quyết định cấp giấy phép chéo cho các phát minh của họ và giới thiệu chúng với một thị trường toàn cầu rộng lớn.

Các loại mạch tích hợp

Có hai loại mạch tích hợp.Đó là:

1. IC tương tự

IC analog có đầu ra thay đổi liên tục, tùy thuộc vào tín hiệu chúng nhận được.Về lý thuyết, các IC như vậy có thể đạt được số lượng trạng thái không giới hạn.Trong loại IC này, mức đầu ra của chuyển động là hàm tuyến tính của mức đầu vào của tín hiệu.

IC tuyến tính có thể hoạt động như bộ khuếch đại tần số vô tuyến (RF) và tần số âm thanh (AF).Bộ khuếch đại hoạt động (op-amp) là thiết bị thường được sử dụng ở đây.Ngoài ra, cảm biến nhiệt độ là một ứng dụng phổ biến khác.IC tuyến tính có thể bật và tắt nhiều thiết bị khác nhau khi tín hiệu đạt đến một giá trị nhất định.Bạn có thể tìm thấy công nghệ này trong lò nướng, máy sưởi và máy điều hòa không khí.

2. IC kỹ thuật số

 Chúng khác với IC analog.Chúng không hoạt động trong một phạm vi mức tín hiệu không đổi.Thay vào đó, chúng hoạt động ở một số cấp độ được cài đặt sẵn.IC kỹ thuật số về cơ bản hoạt động với sự trợ giúp của các cổng logic.Các cổng logic sử dụng dữ liệu nhị phân.Tín hiệu trong dữ liệu nhị phân chỉ có hai mức được gọi là thấp (logic 0) và cao (logic 1).

IC kỹ thuật số được sử dụng trong nhiều ứng dụng như máy tính, modem, v.v.

Tại sao mạch tích hợp lại phổ biến?

Mặc dù được phát minh cách đây gần 30 năm nhưng mạch tích hợp vẫn được sử dụng trong nhiều ứng dụng.Hãy thảo luận về một số yếu tố tạo nên sự phổ biến của chúng:

1.Khả năng mở rộng

Cách đây vài năm, doanh thu của ngành bán dẫn lên tới con số đáng kinh ngạc là 350 tỷ USD.Intel là người đóng góp lớn nhất ở đây.Ngoài ra còn có những người chơi khác và hầu hết trong số này thuộc về thị trường kỹ thuật số.Nếu nhìn vào các con số, bạn sẽ thấy rằng 80% doanh thu do ngành bán dẫn tạo ra là từ thị trường này.

Mạch tích hợp đã đóng một vai trò lớn trong thành công này.Bạn thấy đấy, các nhà nghiên cứu của ngành bán dẫn đã phân tích mạch tích hợp, các ứng dụng cũng như thông số kỹ thuật của nó rồi mở rộng quy mô.

IC đầu tiên được phát minh chỉ có một vài bóng bán dẫn - cụ thể là 5 bóng bán dẫn.Và bây giờ chúng ta đã thấy Xeon 18 lõi của Intel với tổng số 5,5 tỷ bóng bán dẫn.Hơn nữa, Bộ điều khiển lưu trữ của IBM có 7,1 tỷ bóng bán dẫn với bộ đệm L4 480 MB vào năm 2015.

Khả năng mở rộng này đã đóng một vai trò lớn trong sự phổ biến rộng rãi của Mạch tích hợp.

2. Chi phí

Đã có một số cuộc tranh luận về chi phí của một IC.Trong những năm qua, đã có quan niệm sai lầm về giá thực tế của IC.Lý do đằng sau điều này là IC không còn là một khái niệm đơn giản nữa.Công nghệ đang phát triển với tốc độ cực nhanh và các nhà thiết kế chip phải theo kịp tốc độ này khi tính toán chi phí của IC.

Một vài năm trước, việc tính toán chi phí cho một IC thường dựa vào khuôn silicon.Vào thời điểm đó, việc ước tính chi phí chip có thể dễ dàng được xác định bằng kích thước khuôn.Mặc dù silicon vẫn là nguyên tố chính trong tính toán của họ nhưng các chuyên gia cũng cần xem xét các thành phần khác khi tính giá thành vi mạch.

Cho đến nay, các chuyên gia đã suy ra một phương trình khá đơn giản để xác định chi phí cuối cùng của một IC:

Chi phí IC cuối cùng = Chi phí gói hàng + Chi phí kiểm tra + Chi phí khuôn + Chi phí vận chuyển

Phương trình này xem xét tất cả các yếu tố cần thiết đóng vai trò to lớn trong việc sản xuất chip.Ngoài ra, có thể có một số yếu tố khác có thể được xem xét.Điều quan trọng nhất cần lưu ý khi ước tính chi phí IC là giá có thể thay đổi trong quá trình sản xuất vì nhiều lý do.

Ngoài ra, bất kỳ quyết định kỹ thuật nào được đưa ra trong quá trình sản xuất đều có thể có tác động đáng kể đến chi phí của dự án.

3. Độ tin cậy

Việc sản xuất mạch tích hợp là một nhiệm vụ rất nhạy cảm vì nó đòi hỏi tất cả các hệ thống phải hoạt động liên tục trong hàng triệu chu kỳ.Trường điện từ bên ngoài, nhiệt độ khắc nghiệt và các điều kiện hoạt động khác đều đóng vai trò quan trọng trong hoạt động của IC.

Tuy nhiên, hầu hết các vấn đề này đều được loại bỏ bằng cách sử dụng thử nghiệm cường độ cao được kiểm soát chính xác.Nó không cung cấp cơ chế hỏng hóc mới, làm tăng độ tin cậy của các mạch tích hợp.Chúng ta cũng có thể xác định sự phân bố hư hỏng trong thời gian tương đối ngắn thông qua việc sử dụng ứng suất cao hơn.

Tất cả những khía cạnh này giúp đảm bảo rằng một mạch tích hợp có thể hoạt động bình thường.

Hơn nữa, đây là một số tính năng để xác định hoạt động của mạch tích hợp:

Nhiệt độ

Nhiệt độ có thể thay đổi đáng kể, khiến việc sản xuất IC trở nên vô cùng khó khăn.

Vôn.

Các thiết bị hoạt động ở điện áp danh định có thể thay đổi một chút.

Quá trình

Các biến thể quy trình quan trọng nhất được sử dụng cho thiết bị là điện áp ngưỡng và độ dài kênh.Biến thể của quá trình được phân loại là:

• Rất nhiều
• Bánh xốp này đến bánh xốp khác
• Chết đi chết

Gói mạch tích hợp

Gói này bao bọc khuôn của một mạch tích hợp, giúp chúng ta dễ dàng kết nối với nó.Mỗi kết nối bên ngoài trên khuôn được liên kết bằng một đoạn dây vàng nhỏ với một chốt trên bao bì.Chân là thiết bị đầu cuối đùn có màu bạc.Chúng đi qua mạch để kết nối với các bộ phận khác của chip.Những thứ này rất cần thiết vì chúng đi xung quanh mạch điện và kết nối với dây dẫn cũng như các bộ phận còn lại trong mạch điện.

Có một số loại gói khác nhau có thể được sử dụng ở đây.Tất cả chúng đều có kiểu lắp độc đáo, kích thước độc đáo và số lượng chốt.Chúng ta hãy xem cách thức hoạt động của nó.

Đếm pin

Tất cả các mạch tích hợp đều được phân cực và mỗi chân đều khác nhau về cả chức năng và vị trí.Điều này có nghĩa là gói cần chỉ ra và tách biệt tất cả các chân với nhau.Hầu hết các IC sử dụng dấu chấm hoặc vết khía để hiển thị chốt đầu tiên.

Khi bạn xác định được vị trí của chân đầu tiên, số chân còn lại sẽ tăng theo thứ tự khi bạn đi ngược chiều kim đồng hồ quanh mạch.

Gắn

Gắn kết là một trong những đặc điểm độc đáo của loại gói.Tất cả các gói có thể được phân loại theo một trong hai loại lắp đặt: gắn trên bề mặt (SMD hoặc SMT) hoặc xuyên lỗ (PTH).Làm việc với các gói Xuyên lỗ sẽ dễ dàng hơn nhiều vì chúng lớn hơn.Chúng được thiết kế để cố định ở một bên của mạch điện và hàn vào bên kia.

Các gói gắn trên bề mặt có nhiều kích cỡ khác nhau, từ nhỏ đến cực nhỏ.Chúng được cố định ở một bên của hộp và được hàn lên bề mặt.Các chân của gói này vuông góc với chip, vắt ra một bên hoặc đôi khi được đặt thành ma trận trên đế chip.Các mạch tích hợp ở dạng gắn trên bề mặt cũng cần có các công cụ đặc biệt để lắp ráp.

Nội tuyến kép

Gói nội tuyến kép (DIP) là một trong những gói phổ biến nhất.Đây là loại gói IC xuyên lỗ.Những con chip nhỏ này chứa hai hàng chân song song kéo dài theo chiều dọc ra khỏi vỏ hình chữ nhật, bằng nhựa, màu đen.

Các chân có khoảng cách giữa chúng khoảng 2,54 mm – một tiêu chuẩn hoàn hảo để lắp vào bảng mạch bánh mì và một số bảng nguyên mẫu khác.Tùy thuộc vào số lượng chân, kích thước tổng thể của gói DIP có thể thay đổi từ 4 đến 64.

Vùng giữa mỗi hàng chân được đặt cách nhau để cho phép IC DIP chồng lên vùng trung tâm của bảng mạch.Điều này đảm bảo rằng các chân có hàng riêng và không bị ngắn.

Phác thảo nhỏ

Các gói mạch tích hợp có đường viền nhỏ hoặc SOIC tương tự như một thiết bị gắn trên bề mặt.Nó được tạo thành bằng cách uốn cong tất cả các chân trên DIP và thu nhỏ nó xuống.Bạn có thể lắp ráp các gói này bằng một bàn tay chắc chắn và thậm chí là nhắm mắt - Thật dễ dàng!

Bốn mặt phẳng

Gói Quad Flat chia các chân theo cả bốn hướng.Tổng số chân trong IC phẳng bốn mặt có thể thay đổi từ tám chân trên một cạnh (tổng cộng 32 chân) đến bảy mươi chân trên một cạnh (tổng cộng hơn 300 chân).Các chân này có khoảng cách giữa chúng khoảng 0,4mm đến 1mm.Các biến thể nhỏ hơn của gói bốn mặt phẳng bao gồm các gói cấu hình thấp (LQFP), gói mỏng (TQFP) và gói rất mỏng (VQFP).

Mảng lưới bóng

Ball Grid Array hay BGA là những gói IC tiên tiến nhất hiện nay.Đây là những gói nhỏ, cực kỳ phức tạp, trong đó các quả bóng hàn nhỏ được thiết lập trong một lưới hai chiều trên đế của mạch tích hợp.Đôi khi các chuyên gia gắn bi hàn trực tiếp vào khuôn!

Các gói Ball Grid Arrays thường được sử dụng cho các bộ vi xử lý tiên tiến, như Raspberry Pi hoặc pcDuino.