Ürün özellikleri

Belgeler ve Medya

Çevre ve İhracat Sınıflandırmaları

Entegre devreler

Entegre devre (IC), kapasitörler, diyotlar, transistörler ve dirençler gibi birçok küçük bileşeni taşıyan yarı iletken bir çiptir.Bu küçük bileşenler, dijital veya analog teknolojinin yardımıyla verileri hesaplamak ve depolamak için kullanılır.IC'yi eksiksiz, güvenilir bir devre olarak kullanılabilecek küçük bir çip olarak düşünebilirsiniz.Entegre devreler bir sayaç, osilatör, amplifikatör, mantık kapısı, zamanlayıcı, bilgisayar belleği ve hatta mikroişlemci olabilir.

Bir IC, günümüzün tüm elektronik cihazlarının temel yapı taşı olarak kabul edilir.Adı, ince, silikondan yapılmış yarı iletken bir malzemeye gömülü birden fazla birbirine bağlı bileşenden oluşan bir sistemi akla getiriyor.

Entegre Devrelerin Tarihçesi 

Entegre devrelerin arkasındaki teknoloji ilk olarak 1950'de Robert Noyce ve Jack Kilby tarafından Amerika Birleşik Devletleri'nde tanıtıldı.Bu yeni buluşun ilk tüketicisi ABD Hava Kuvvetleri oldu.Jack ayrıca Kilby, minyatürleştirilmiş IC'leri icat etmesi nedeniyle 2000 yılında Nobel Fizik Ödülü'nü kazandı.

Kilby'nin tasarımının tanıtılmasından 1,5 yıl sonra Robert Noyce kendi entegre devre versiyonunu tanıttı.Modeli, Kilby'nin cihazındaki birçok pratik sorunu çözdü.Noyce ayrıca modeli için silikon kullanırken Jack Kilby ise germanyum kullandı. 

Robert Noyce ve Jack Kilby, entegre devrelere yaptıkları katkılardan dolayı ABD patentleri aldılar.Birkaç yıl boyunca hukuki sorunlarla boğuştular.Sonunda hem Noyce hem de Kilby'nin şirketleri, buluşlarını çapraz lisanslamaya ve onları büyük bir küresel pazara sunmaya karar verdi.

Entegre Devre Türleri

İki tür entegre devre vardır.Bunlar:

1. Analog IC'ler

Analog entegrelerin aldıkları sinyale bağlı olarak sürekli değişen bir çıkışı vardır.Teorik olarak bu tür entegreler sınırsız sayıda duruma ulaşabilir.Bu tip IC'de hareketin çıkış seviyesi, sinyalin giriş seviyesinin doğrusal bir fonksiyonudur.

Doğrusal IC'ler radyo frekansı (RF) ve ses frekansı (AF) amplifikatörleri olarak işlev görebilir.İşlemsel yükselteç (op-amp), normalde burada kullanılan cihazdır.Ayrıca sıcaklık sensörü de diğer bir yaygın uygulamadır.Doğrusal IC'ler, sinyal belirli bir değere ulaştığında çeşitli cihazları açıp kapatabilir.Bu teknolojiyi fırınlarda, ısıtıcılarda ve klimalarda bulabilirsiniz. 

2. Dijital IC'ler 

Bunlar analog IC'lerden farklıdır.Sabit bir sinyal seviyesi aralığında çalışmazlar.Bunun yerine önceden belirlenmiş birkaç seviyede çalışırlar.Dijital entegreler temel olarak mantık kapılarının yardımıyla çalışır.Mantık kapıları ikili verileri kullanır.İkili verilerdeki sinyaller, düşük (mantık 0) ve yüksek (mantık 1) olarak bilinen yalnızca iki seviyeye sahiptir.

Dijital IC'ler bilgisayarlar, modemler vb. gibi çok çeşitli uygulamalarda kullanılır.

Entegre Devreler Neden Popüler?

Neredeyse 30 yıl önce icat edilmesine rağmen entegre devreler hala birçok uygulamada kullanılıyor.Popülerliklerinden sorumlu olan bazı unsurları tartışalım: 

1.Ölçeklenebilirlik 

Birkaç yıl önce yarı iletken sektörünün geliri 350 Milyar Dolar gibi inanılmaz bir rakama ulaşmıştı.Burada en büyük katkıyı Intel sağladı.Başka oyuncular da vardı ve bunların çoğu dijital pazara aitti.Rakamlara baktığınızda yarı iletken sektörünün satışlarının yüzde 80'inin bu pazardan geldiğini göreceksiniz.

Bu başarıda entegre devrelerin rolü büyük.Yarı iletken endüstrisinin araştırmacılarının entegre devreyi, uygulamalarını ve özelliklerini analiz edip ölçeğini büyüttüklerini görüyorsunuz.

Şimdiye kadar icat edilen ilk entegre devrede sadece birkaç transistör vardı; spesifik olarak 5 tane.Ve şimdi Intel'in toplam 5,5 milyar transistöre sahip 18 çekirdekli Xeon'unu gördük.Ayrıca, IBM'in Depolama Denetleyicisi 2015 yılında 480 MB L4 önbelleğe sahip 7,1 milyar transistöre sahipti.

Bu ölçeklenebilirlik, Entegre Devrelerin yaygın popülaritesinde büyük bir rol oynamıştır.

2. Maliyet

Bir IC'nin maliyeti konusunda çeşitli tartışmalar olmuştur.Yıllar geçtikçe entegre devrelerin gerçek fiyatı konusunda da bir yanlış kanı oluştu.Bunun nedeni entegre devrelerin artık basit bir kavram olmamasıdır.Teknoloji muazzam bir hızla ilerliyor ve çip tasarımcılarının IC maliyetini hesaplarken bu hıza ayak uydurması gerekiyor.

Birkaç yıl önce, bir entegrenin maliyet hesaplaması silikon kalıba dayanıyordu.O zamanlar çip maliyetinin tahmini, kalıp boyutuna göre kolaylıkla belirlenebiliyordu.Silikon hala hesaplamalarında birincil unsur olsa da uzmanların entegre devre maliyetini hesaplarken diğer bileşenleri de dikkate alması gerekiyor.

Şimdiye kadar uzmanlar bir entegre devrenin nihai maliyetini belirlemek için oldukça basit bir denklem çıkardılar:

Nihai IC Maliyeti = Paket Maliyeti + Test Maliyeti + Kalıp Maliyeti + Nakliye Maliyeti

Bu denklem, çipin üretiminde büyük rol oynayan gerekli tüm unsurları dikkate alıyor.Bunlara ek olarak dikkate alınabilecek başka faktörler de olabilir.IC maliyetlerini tahmin ederken akılda tutulması gereken en önemli nokta, üretim sürecinde fiyatın birçok nedenden dolayı değişebileceğidir.

Ayrıca üretim sürecinde alınan herhangi bir teknik kararın projenin maliyeti üzerinde önemli bir etkisi olabilir.

3. Güvenilirlik

Entegre devrelerin üretimi, tüm sistemlerin milyonlarca döngü boyunca sürekli olarak çalışmasını gerektirdiğinden oldukça hassas bir iştir.Dış elektromanyetik alanlar, aşırı sıcaklıklar ve diğer çalışma koşullarının tümü IC çalışmasında önemli bir rol oynar.

Ancak bu sorunların çoğu, doğru şekilde kontrol edilen yüksek stres testlerinin kullanılmasıyla ortadan kaldırılır.Entegre devrelerin güvenilirliğini artırarak yeni arıza mekanizmaları sağlamaz.Ayrıca daha yüksek gerilimlerin kullanılmasıyla arıza dağılımını nispeten kısa sürede belirleyebiliriz.

Tüm bu hususlar, entegre bir devrenin düzgün çalışabilmesini sağlamaya yardımcı olur.

Ayrıca entegre devrelerin davranışını belirlemek için bazı özellikler şunlardır:

Sıcaklık

Sıcaklık büyük ölçüde değişebilir, bu da IC üretimini son derece zorlaştırır.

Gerilim.

Cihazlar, biraz değişebilen bir nominal voltajda çalışır.

İşlem

Cihazlar için kullanılan en hayati süreç varyasyonları eşik voltajı ve kanal uzunluğudur.Proses değişimi şu şekilde sınıflandırılır:

• Çoktan çoka
• Gofretten gofrete
• Ölmek için öl

Entegre Devre Paketleri

Paket entegre devrenin kalıbını sararak ona bağlanmamızı kolaylaştırıyor.Kalıptaki her harici bağlantı, küçük bir altın tel parçasıyla paketin üzerindeki bir pime bağlanır.Pimler gümüş renkli ekstrüzyon terminalleridir.Çipin diğer kısımlarına bağlanmak için devreden geçerler.Bunlar, devrenin etrafında dolaştıkları ve kablolara ve devredeki diğer bileşenlere bağlandıkları için son derece önemlidir.

Burada kullanılabilecek birkaç farklı paket türü vardır.Hepsinin benzersiz montaj türleri, benzersiz boyutları ve pin sayıları vardır.Bunun nasıl çalıştığına bir göz atalım.

Pin Sayımı

Tüm entegre devreler polarizedir ve her pin hem fonksiyon hem de konum açısından farklıdır.Bu, paketin tüm pinleri belirtmesi ve birbirinden ayırması gerektiği anlamına gelir.Çoğu IC, ilk pini göstermek için bir nokta veya çentik kullanır.

İlk pinin yerini belirledikten sonra, devrede saat yönünün tersine ilerledikçe geri kalan pin numaraları sırayla artar.

Montaj

Montaj, paket tipinin benzersiz özelliklerinden biridir.Tüm paketler iki montaj kategorisinden birine göre kategorize edilebilir: yüzeye montaj (SMD veya SMT) veya açık delik (PTH).Daha büyük oldukları için Through-hole paketlerle çalışmak çok daha kolaydır.Bir devrenin bir tarafına sabitlenecek ve diğer tarafına lehimlenecek şekilde tasarlanmıştır.

Yüzeye monte paketler küçükten küçüğe kadar farklı boyutlarda gelir.Kutunun bir tarafına sabitlenirler ve yüzeye lehimlenirler.Bu paketin pinleri ya çipe diktir, yandan sıkıştırılmıştır ya da bazen çipin tabanındaki bir matrise yerleştirilmiştir.Yüzeye montaj şeklindeki entegre devrelerin montajı da özel aletler gerektirir.

Çift Hatlı

İkili Hat İçi Paket (DIP) en yaygın paketlerden biridir.Bu bir tür geçişli IC paketidir.Bu küçük çipler, siyah, plastik, dikdörtgen bir mahfazadan dikey olarak uzanan iki paralel pin sırası içerir.

Pimlerin arasında yaklaşık 2,54 mm'lik bir boşluk vardır; bu, devre tahtalarına ve diğer birkaç prototip tahtasına sığacak kadar mükemmel bir standarttır.Pin sayısına bağlı olarak DIP paketinin genel boyutları 4 ila 64 arasında değişebilir.

Her pin sırası arasındaki bölge, DIP IC'lerin devre tahtasının merkez bölgesiyle örtüşmesini sağlayacak şekilde aralıklandırılmıştır.Bu, pinlerin kendi sıralarına sahip olmasını ve kısa devre yapmamasını sağlar.

Küçük-Anahat

Küçük hatlı entegre devre paketleri veya SOIC, yüzeye montaja benzer.Bir DIP üzerindeki tüm pinlerin bükülmesi ve küçültülmesiyle oluşur.Bu paketleri sabit bir elle ve hatta gözleriniz kapalıyken bir araya getirebilirsiniz - Bu kadar kolay!

Dört Kişilik Daire

Dörtlü Düz paketler pimleri dört yöne de yayar.Dörtlü düz bir IC'deki toplam pin sayısı, bir yandaki sekiz pinden (toplam 32) bir yandaki yetmiş pin'e (toplamda 300'den fazla) kadar değişebilir.Bu pinlerin arasında yaklaşık 0,4 mm ile 1 mm arasında boşluk bulunur.Dörtlü düz paketin daha küçük çeşitleri düşük profilli (LQFP), ince (TQFP) ve çok ince (VQFP) paketlerden oluşur.

Top Izgara Dizileri

Ball Grid Arrays veya BGA, piyasadaki en gelişmiş IC paketleridir.Bunlar, entegre devrenin tabanında iki boyutlu bir ızgaraya küçük lehim toplarının yerleştirildiği inanılmaz derecede karmaşık, küçük paketlerdir.Bazen uzmanlar lehim toplarını doğrudan kalıba takarlar!

Ball Grid Array paketleri genellikle Raspberry Pi veya pcDuino gibi gelişmiş mikroişlemciler için kullanılır.