Яңалыклар

Бәлки, Ом законы буенча, электроникада икенче танылган закон - Мур законы: Интеграль схемада җитештерелергә мөмкин транзисторлар саны ике елга ике тапкыр арта. Чипның физик зурлыгы бер үк булып кала, димәк индивидуаль транзисторлар вакыт узу белән кечерәячәкләр. Без яңа буын чипларының гадәти тизлектә пәйда булуын көтә башладык, ләкин әйберләрне кечерәйтүнең ни максаты бар? Кечкенә нәрсә гел яхшырак дигәнне аңлатамы?
Узган гасырда электрон инженерия зур уңышларга иреште. 1920-нче елларда иң алдынгы AM радиолары берничә вакуум торбалардан, берничә зур индуктивлык кәтүгеннән, конденсаторлардан һәм резисторлардан, антенна буларак кулланылган дистәләгән метр чыбыклардан һәм зур батарейкалардан торды. бөтен җайланманы эшләтеп җибәрү.Бүген сез кесәгездәге җайланмада дистәдән артык музыка агымын тыңлый аласыз, һәм сез тагын да күбрәк эшли аласыз. Ләкин миниатюризация йөртү өчен генә түгел: бүген безнең җайланмалардан көткән спектакльгә ирешү бик кирәк.
Кечкенә компонентларның бер ачык өстенлеге - алар сезгә бер үк күләмдә күбрәк функциональлек кертергә мөмкинлек бирәләр. Бу санлы схемалар өчен аеруча мөһим: күбрәк компонентлар шул ук вакыт эчендә күбрәк эшкәртә алуыгызны аңлата. Мисал өчен, теориядә, 64 битлы эшкәрткеч белән эшкәртелгән мәгълүмат күләме шул ук сәгать ешлыгында эшләүче 8 битле үзәк эшкәрткеч җайланманың сигез тапкыр күбрәк. Ләкин ул шулай ук ​​сигез тапкыр күбрәк компонент таләп итә: реестрлар, өстәмәләр, автобуслар һ.б. сигез тапкыр зуррак .Шунлыктан сезгә сигез тапкыр зуррак чип яки сигез тапкыр кечерәк транзистор кирәк.
Хәтер чиплары өчен дә шундый ук хәл: кечерәк транзисторлар ясап, сезнең бер үк күләмдә күбрәк саклау урыныгыз бар. Бүгенге көндә күпчелек дисплейларда пиксель нечкә кино транзисторыннан эшләнгән, шуңа күрә аларны масштаблау һәм югары карарларга ирешү мәгънәле. , транзистор кечерәк булса, яхшырак, һәм тагын бер мөһим сәбәп бар: аларның эшләве бик яхшырды. Ләкин нигә төгәл?
Транзистор ясаганда, ул бушлай өстәмә компонентлар белән тәэмин итәчәк. Terminalәрбер терминалда резистор бар. Ток йөртүче һәрбер объектның үз-үзен индуктивлыгы да бар. Ахырда, бер-берсенә каршы торган ике үткәргеч арасында сыйдырышлык бар. Бу эффектларның барысы көчен кулланыгыз һәм транзистор тизлеген акрынайтыгыз. Паразитик сыйдырышлык аеруча авыр: алар транзисторны кабызган яки сүндергән саен зарядка ясарга һәм җибәрергә кирәк, бу электр белән тәэмин итү вакытын һәм агымын таләп итә.
Ике үткәргеч арасындагы сыйдырышлык - аларның физик зурлыгы функциясе: кечерәк зурлык кечерәк сыйдырышлыкны аңлата. Кечкенә конденсаторлар югары тизлекне һәм түбән көчне аңлатканга, кечерәк транзисторлар югары сәгать ешлыкларында эшли алалар һәм аз җылылык тараталар.
Транзисторларның зурлыгын киметкәндә, сыйдырышлык үзгәрә торган бердәнбер эффект түгел: зур җайланмалар өчен күренми торган бик күп квант механик эффектлары бар. Ләкин, гомумән алганда, транзисторларны кечерәк итү аларны тизрәк итәчәк. Ләкин электрон продуктлар күбрәк транзисторлар гына түгел. Башка компонентларны киметкәндә, алар ничек эшлиләр?
Гомумән алганда, резисторлар, конденсаторлар, индуктивлык кәтүкләре кебек пассив компонентлар кечерәя барганда яхшырак булмаячак: күп яктан алар начарайячак. Шуңа күрә бу компонентларның миниатюризациясе, нигездә, аларны кечерәк күләмдә кысу өчен булырга тиеш. , шулай итеп PCB урынын саклый.
Резисторның зурлыгы артык зур югалту китермичә киметелергә мөмкин. Материал кисәгенең каршылыгы бирелә, монда l озынлыгы, А - кисемтәләр өлкәсе, ρ - материалның каршылыгы. Сез булдыра аласыз озынлыкны һәм кисемтәләрне киметегез, һәм физик яктан кечерәк резистор белән бетегез, ләкин шул ук каршылыкка ия. Бердәнбер кимчелек - шул ук көчне таратканда, физик яктан кечерәк резисторлар зуррак резисторларга караганда күбрәк җылылык китерәчәк. Шуңа күрә кечкенә резисторларны аз көчле схемаларда гына кулланырга мөмкин. Бу таблицада SMD резисторларының максималь көч рейтингы аларның күләме кимегәндә ничек кимүе күрсәтелә.
Бүгенге көндә, сез сатып ала алган иң кечкенә резистор - 03015 размер (0,3 мм х 0,15 мм) .Аларның бәяләнгән көче 20 мВт кына, алар бик аз көч таратучы һәм зурлыгы чикләнгән схемалар өчен кулланыла. 0201 кечерәк метрика пакет (0,2 мм х 0,1 мм) чыгарылды, ләкин әле җитештерелмәде. Ләкин алар җитештерүче каталогында булса да, аларның бөтен җирдә булуын көтмәгез: роботларны сайлау һәм урнаштыру күпчелек төгәл түгел аларны эшкәртү өчен, алар һаман да яхшы продукт булырга мөмкин.
Конденсаторларны да киметергә мөмкин, ләкин бу аларның сыйдырышлыгын киметәчәк. Шант конденсаторының сыйдырышлыгын исәпләү формуласы, монда А такта өлкәсе, d алар арасы, һәм ε диэлектрик даими . берничә катламны бергә туплау. Нечкә фильмнар (кечкенә г) һәм махсус диэлектрик (зуррак ε белән) ясаган материаллар һәм җитештерү өлкәсендәге алгарыш аркасында, соңгы берничә дистә елда конденсаторларның күләме сизелерлек кимеде.
Бүгенге көндә булган иң кечкенә конденсатор ультра-кечкенә метрик 0201 пакетында: бары тик 0,25 мм х 0,125 мм. Аларның сыйдырышлыгы әле файдалы 100 nF белән чикләнә, һәм максималь эш көчәнеше 6,3 В.Алсо, бу пакетлар бик кечкенә һәм Аларны эшкәртү өчен алдынгы җиһазлар таләп итәләр, аларның киң таралуын чиклиләр.
Индуктивлык кәтүге өчен хикәя бераз катлаулы. Туры индуктивлык кәтүгенең индуктивлыгы бирелә, монда N - борылышлар саны, А - кәтүкнең кисемтәләр өлкәсе, l - озынлыгы, һәм μ - материаль даими (үткәрүчәнлеге) .Әгәр барлык үлчәмнәр яртыга киметелсә, индуктивлык шулай ук ​​яртыга кимиячәк. Шулай да, чыбыкның каршылыгы элеккечә кала: чөнки чыбыкның озынлыгы һәм кисемтәсе ага кадәр кимегәнгә аның оригиналь кыйммәтенең дүрттән бер өлеше. Димәк, сез индуктивлыкның яртысында бер үк каршылык белән тәмамланасыз, шуңа күрә сез кәтүкнең сыйфат (Q) факторын яртыга калдырасыз.
Иң кечкенә коммерцияле дискрет индуктивлык кәтүге дюйм зурлыгын 01005 (0,4 мм х 0,2 мм) кабул итә .Бу 56 nH га кадәр һәм берничә охмга каршы тора. Ультра-кечкенә 0201 пакеттагы индуктивлык кәтүкләре 2014-нче елда чыгарылган, ләкин Күрәсең, алар беркайчан да базарга кертелмәгән.
Индуктивлык кәтүгенең физик чикләнеше динамик индуктивлык дип аталган феномен кулланып чишелде, ул графеннан ясалган ботинкаларда күзәтелергә мөмкин. Ләкин шулай да, ул коммерция тормышында җитештерелсә, ул 50% ка артырга мөмкин. Ахырда, индуктивлык кәтүген миниатюрлаштырып булмый. Шулай да, сезнең схема югары ешлыкларда эшләсә, бу проблема түгел. Әгәр сезнең сигнал ГГц диапазонында булса, гадәттә берничә nH кәтүк җитә.
Бу безне узган гасырда миниатюрлаштырылган тагын бер әйбергә китерә, ләкин сез шунда ук сизми калырсыз: без аралашу өчен кулланган дулкын озынлыгы. Элегерәк радиотапшыруларда уртача дулкынлы AM ешлыгы 1 МГц ешлыгы 300 метр дулкын озынлыгы булган. 100 МГц яки 3 метрга тупланган FM ешлык полосасы 1960-нчы елларда популярлашты, һәм бүген без 4G элемтәсен 1 яки 2 ГГц (якынча 20 см) кулланабыз. Higherгары ешлыклар күбрәк мәгълүмат тапшыру сыйфатын аңлата.Миниатюризация аркасында бездә бу ешлыкларда эшли торган арзан, ышанычлы һәм энергия саклаучы радиолар бар.
Дулкын озынлыкларының кысылуы антенналарны кыскартырга мөмкин, чөнки аларның зурлыгы алар җибәрү яки кабул итү ешлыгы белән турыдан-туры бәйле. Бүгенге кәрәзле телефоннар озын озын антенналарга мохтаҗ түгел, алар өчен ГГц ешлыкларында махсус аралашу аркасында, антенна бер генә булырга тиеш. сантиметр озынлык. Шуңа күрә FM кабул итүчеләре булган күпчелек кәрәзле телефоннар сез кулланганчы колакчыннарны кабызырга тиеш: радио бер метр озынлыктагы дулкыннардан сигнал көче алу өчен антенна итеп кулланырга тиеш.
Безнең миниатюр антенналарга тоташтырылган схемаларга килгәндә, алар кечерәк булганда, алар ясау җиңелрәк була. Бу транзисторлар тизрәк булганга гына түгел, ә тапшыру линиясе эффектлары инде проблема түгел. Кыскасы, озынлыкта чыбыкның дулкын озынлыгының уннан бер өлешеннән артып китүе, схеманы проектлаганда фаза сменасын аның озынлыгы буенча карарга кирәк. 2.4 ГГц тирәсендә, бу сезнең схемага бер сантиметр гына тәэсир иткәнен аңлата;дискрет компонентларны бергә кушсаң, бу баш авырту, ләкин схеманы берничә квадрат миллиметрга куйсаң, бу проблема түгел.
Мур Законының җимерелүен фаразлау, яки бу фаразларның кабат-кабат дөрес булмаганын күрсәтү фән һәм технология журналистикасында кабатланучы темага әйләнде. Интел, Самсунг һәм TSMC, әле дә алдынгы урында торган өч көндәш. Уенның квадрат микрометрына күбрәк үзенчәлекләрне кысуны дәвам итегез, һәм киләчәктә берничә буын яхшыртылган чиплар кертергә планлаштырыгыз. Аларның һәр адымда ясаган алгарышлары ике дистә ел элек зур булмаса да, транзисторларның миниатюризациясе. дәвам итә.
Ләкин, дискрет компонентлар өчен без табигый чиккә җиткән кебек: аларны кечерәк итү аларның эшчәнлеген яхшыртмый, һәм хәзерге вакытта булган иң кечкенә компонентлар күпчелек куллану очракларыннан кечерәк. Бу дискрет җайланмалар өчен Мур законы юк кебек, ләкин Мур Законы булса, без бер кешенең SMD эретү проблемасына күпме этәрә алуын күрергә теләр идек.
Мин һәрвакыт 1970-нче елларда кулланган PTH резисторын фотога төшерергә һәм аңа SMD резисторын куярга теләгән идем, хәзерге вакытта мин алышынган кебек. Минем максатым - абыйларымны ясау (аларның берсе дә юк) электрон продуктлар) күпме үзгәрү, шул исәптән мин эшемнең өлешләрен дә күрә алам, (күзләрем начарайган саен, кулларым калтырый).
Әйтергә яратам, бергәме, юкмы. Мин "яхшырырга, яхшырырга" нәфрәт итәм.Кайвакыт сезнең макетыгыз яхшы эшли, ләкин сез бүтән өлешләр ала алмыйсыз. Нәрсә ул?
"Факт кала: Intel, Samsung һәм TSMC өч компания әле дә бу уенның алгы сафында көндәшлек итәләр, квадрат микрометрга күбрәк үзенчәлекләрне кысалар."
Электрон компонентлар зур һәм кыйммәт. 1971-нче елда уртача гаиләдә берничә радио, стерео һәм телевизор бар иде. 1976-нчы елда компьютерлар, калькуляторлар, санлы сәгатьләр һәм сәгатьләр кулланучылар өчен кечкенә һәм арзан иде.
Кайбер миниатюризация дизайннан килә. Оператив көчәйткечләр гираторларны кулланырга мөмкинлек бирә, алар кайбер очракларда зур индуктивлык кәтүген алыштыра ала. Актив фильтрлар индуктивлык кәтүген дә бетерәләр.
Зур компонентлар бүтән әйберләрне алга этәрәләр: схеманы минимальләштерү, ягъни схеманы эшләтеп җибәрү өчен иң аз компонентларны кулланырга тырышу. Бүгенге көндә безгә бик мөһим түгел. Сигналны кире кайтару өчен берәр нәрсә кирәкме? Оператив көчәйткеч алыгыз. Сезгә дәүләт машинасы кирәкме? Mpu.etc.ны алыгыз. Бүгенге компонентлар чыннан да кечкенә, ләкин чыннан да бик күп компонентлар бар. Шуңа күрә сезнең схема күләме арта һәм энергия куллану арта. Сигналны үзгәртү өчен кулланылган транзистор аз көч куллана оператив көчәйткечкә караганда бер үк эшне башкарыгыз. Ләкин тагын миниатюризация көч куллану турында кайгыртачак. Бу инновация башка юнәлештә барган.
Сез чыннан да зур өстенлекләрнең / зурлыкның кимүенең кайбер сәбәпләрен сагындыгыз: паразитик пакетларның кимүе һәм көч куллануны арттыру (бу континентив булып тоела).
Практик күзлектән караганда, функция күләме якынча 0,25у җиткәч, сез ГГц дәрәҗәсенә җитәчәксез, ул вакытта зур SOP пакеты иң зур * эффект җитештерә башлый. Озын бәйләү чыбыклары һәм бу чыбыклар ахыр чиктә сезне үтерәчәк.
Бу вакытта QFN / BGA пакетлары эш ягыннан бик яхшырды.Моннан тыш, пакетны тигез итеп урнаштырганда, сез * шактый яхшырак җылылык җитештерүчәнлеге һәм фаш ителгән такта белән тәмамланасыз.
Моннан тыш, Intel, Samsung, TSMC, әлбәттә, мөһим роль уйныйчак, ләкин ASML бу исемлектә күпкә мөһимрәк булырга мөмкин. Әлбәттә, бу пассив тавышка кагылмаска мөмкин…
Бу киләсе буын процесс төеннәре аша кремний чыгымнарын киметү турында гына түгел. Башка әйберләр, мәсәлән, сумкалар. Кечкенә пакетлар аз материаллар һәм wcsp яки хәтта азрак таләп итә. Кечкенә пакетлар, кечерәк PCB яки модульләр һ.б.
Мин еш кына каталог продуктларын күрәм, монда бердәнбер йөртү факторы чыгымнарны киметү. МГц / хәтер күләме бер үк, SOC функциясе һәм пин аранжировкасы бер үк. Без энергия куллануны киметү өчен яңа технологияләр куллана алабыз (гадәттә бу ирекле түгел, шуңа күрә) клиентлар кызыксындырган кайбер көндәшлек өстенлекләре булырга тиеш)
Зур компонентларның өстенлекләренең берсе - анти-нурланыш материалы. Кечкенә транзисторлар космик нурлар тәэсиренә җиңелрәк, бу мөһим ситуациядә. Мисал өчен, космоста һәм хәтта биек биеклектәге обсерваторияләрдә.
Мин тизлекне арттыруның төп сәбәбен күрмәдем. Сигнал тизлеге наносекундка якынча 8 дюйм. Шуңа күрә зурлыкны киметеп, тизрәк чиплар мөмкин.
Сез үзегезнең математиканы пакетлаштыру үзгәрүләре һәм кыскартылган цикллар аркасында таралуның тоткарлануындагы аерманы исәпләп тикшерергә теләрсез .Бу фракцияләрнең тоткарлану / периодын киметү. Сез аның хәтта күренмәвен күрерсез. түгәрәк фактор.
Мин өстәргә теләгән бер нәрсә - күп IC, аеруча иске конструкцияләр һәм аналог чиплар, ким дигәндә, эчке яктан киметелми. Автоматлаштырылган җитештерүне яхшырту аркасында пакетлар кечерәкләнде, ләкин бу DIP пакетларның гадәттә күп булуына бәйле. эчендә калган урын, транзисторлар һ.б. кечерәк булганга түгел.
Роботны югары тизлектә сайлау һәм урнаштыру кушымталарында кечкенә компонентларны эшкәртү өчен җитәрлек төгәл итү проблемасына өстәп, тагын бер проблема - кечкенә компонентларны ышанычлы эретеп ябыштыру. Бигрәк тә сезгә көч / сыйдырышлык таләпләре аркасында зуррак компонентлар кирәк булганда. махсус эретеп ябыштыручы паста, махсус адым эретеп ябыштыручы шаблоннар (кирәк булганда аз күләмдә эретеп ябыштырыгыз, ләкин зур компонентлар өчен җитәрлек эретеп ябыштырыгыз) бик кыйммәтләнә башлады. Шуңа күрә плато бар, һәм схемада миниатюризация бар дип уйлыйм. такта дәрәҗәсе - бу бик кыйммәт һәм мөмкин булган ысул. Бу вакытта сез кремний вафат дәрәҗәсендә күбрәк интеграция ясый аласыз һәм дискрет компонентлар санын абсолют минимумга кадәр гадиләштерә аласыз.
Сез моны телефоныгызда күрерсез. 1995 ел тирәсендә мин берничә кәрәзле телефонны гараж сатудан берничә долларга сатып алдым. Күпчелек IC-лар тишек аша. Танылган үзәк эшкәрткеч җайланма һәм NE570 компьютеры, зур кулланыла торган IC.
Аннары мин яңартылган кул телефоннары белән тәмамладым. Компонентлар бик аз һәм таныш бернәрсә дә юк диярлек. Бик аз санлы IC-ларда тыгызлык кына түгел, яңа дизайн (SDR кара) да кабул ителә, бу күпчелекне бетерә. моңа кадәр алыштыргысыз булган дискрет компонентлар.
> (Кирәк булганда аз күләмдә эретеп ябыштырыгыз, ләкин зур компонентлар өчен җитәрлек эретеп ябыштырыгыз)
Эй, мин бу проблеманы чишү өчен "3D / Дулкын" шаблонын күз алдыма китердем: иң кечкенә компонентлар кайда нечкә, һәм электр чылбыры калынрак.
Хәзерге вакытта SMT компонентлары бик кечкенә, сез үзегезнең үзәк эшкәрткеч җайланмагызны проектлау һәм PCB-та бастыру өчен реаль дискрет компонентларны куллана аласыз (74xx һәм башка чүп түгел). Аны LED белән сибегез, сез аның реаль вакытта эшләвен күрә аласыз.
Еллар дәвамында мин, әлбәттә, катлаулы һәм кечкенә компонентларның тиз үсешен югары бәялим. Алар гаять зур алгарыш бирәләр, ләкин шул ук вакытта прототиплаштыру процессына яңа катлаулылык өстиләр.
Аналог схемаларның көйләү һәм симуляция тизлеге лабораториядә эшләгәнгә караганда күпкә тизрәк. Санлы схемаларның ешлыгы күтәрелгәч, PCB җыю өлешенә әверелә. Мисал өчен, тапшыру линиясе эффектлары, таралу тоткарлануы. чит технология лабораториядә төзәтмәләр кертү урынына, дизайнны дөрес тәмамлау өчен иң яхшы сарыф ителә.
Хобби әйберләренә килгәндә, бәяләү. Схема такталары һәм модульләр компонентларны кыскарту һәм сынау алдыннан модульләр.
Бу әйберләрне "кызыклы" югалтырга мөмкин, ләкин минем уйлавымча, сезнең проектны беренче тапкыр эшләтеп җибәрү эш яки хобби аркасында мәгънәлерәк булырга мөмкин.
Мин кайбер конструкцияләрне тишектән SMD-ка күчердем. Арзанрак продуктлар ясагыз, ләкин кул белән прототиплар ясау кызык түгел. Бер кечкенә хата: "параллель урын" "параллель тәлинкә" итеп укылырга тиеш.
No.к. Система җиңгәннән соң, археологлар аның нәтиҗәләре белән буталырлар. Кем белә, бәлки, 23-нче гасырда Планета Альянсы яңа система кабул итәчәк…
Мин тагын да килешә алмадым. 0603 зурлыгы нинди? Әлбәттә, 0603не империя размеры итеп тоту һәм 0603 метрик үлчәмен "шалтырату" 0604 (яки 0602) техник яктан дөрес булмаса да, авыр түгел (ягъни: фактик туры килү күләме - алай түгел) барыбер.Катгый), ләкин ким дигәндә сезнең нинди технология турында сөйләвегезне һәркем беләчәк (метрик / империя)!
"Гомумән алганда, резисторлар, конденсаторлар, индуктивлык кәтүкләре кебек пассив компонентлар аларны кечерәк итсәгез яхшырак булмас."