nûçe

Dibe ku piştî zagona Ohmê, duyemîn zagona herî navdar di elektronîkê de zagona Moore ye: Hejmara transîstorên ku dikarin li ser şebekek entegre werin çêkirin her du salan carekê duqat dibe. Ji ber ku mezinahiya fizîkî ya çîpê hema hema heman dimîne, ev tê vê wateyê ku transîstorên kesane dê bi demê re piçûktir bibin. Me dest pê kir ku li bendê ne ku nifşek nû ya çîpên bi taybetmendiyên piçûktir bi lezek normal xuya bibe, lê mebesta piçûkkirina tiştan çi ye? Ma piçûktir her dem tê wateya çêtir?
Di sedsala borî de, endezyariya elektronîkî pêşkeftinek mezin çêkiriye. Di salên 1920-an de, radyoyên AM-ê yên herî pêşkeftî ji çend lûleyên valahiya, çend înduktorên mezin, kondensator û berxwedêran, bi dehan metre têlên ku wekî antenan têne bikar anîn, û komek mezin ji bataryayên ku hemî amûrê bi hêz dikin pêk dihat. Îro, hûn dikarin li ser cîhaza di berîka xwe de ji dehan zêdetir karûbarên weşana muzîkê guhdarî bikin, û hûn dikarin bêtir bikin. Lê piçûkkirin ne tenê ji bo veguheztinê ye: bê guman pêdivî ye ku meriv performansa ku em îro ji cîhazên xwe hêvî dikin bi dest bixin.
Yek feydeyek eşkere ya hêmanên piçûktir ev e ku ew dihêlin hûn di heman hejmarê de bêtir fonksiyonel bikin. Ev bi taybetî ji bo dorhêlên dîjîtal girîng e: bêtir pêkhate tê vê wateyê ku hûn dikarin di heman demê de bêtir pêvajoyê bikin. Mînakî, di teoriyê de, hêjmara agahdariya ku ji hêla pêvajoyek 64-bit ve hatî hilberandin heşt carî ya CPU-ya 8-bit e ku di heman frekansa demjimêrê de dixebite. Lê ji bo wê jî heşt qat hêmanan hewce dike: qeyd, pêvek, otobus, hwd., hemî heşt carî mezintir in. Ji ber vê yekê ji we re çîpek ku heşt carî mezintir e, an jî we hewceyê transîstorek ku heşt carî piçûktir e hewce dike.
Heman tişt ji bo çîpên bîranînê jî rast e: Bi çêkirina transîstorên piçûktir, we di heman cildê de cîhê hilanînê zêdetir heye. Pixelên di piraniya dîmenderan de îro ji transîstorên fîlima zirav têne çêkirin, ji ber vê yekê guncan e ku meriv wan kêm bike û bigihîje çareseriyên bilind. Lêbelê, transîstor çiqas piçûktir be, ew çêtir e, û sedemek din a girîng heye: performansa wan pir çêtir dibe. Lê çima tam?
Kengê ku hûn transîstorek çêbikin, ew ê hin hêmanên zêde belaş peyda bike. Her termînalek di rêzê de berxwedanek heye. Her tiştê ku niha hildigire di heman demê de xwe-înduktasyona xwe jî heye. Di dawiyê de, di navbera her du rêgirên ku li pêşberî hev in de kapasîteyê heye. Hemî van bandoran hêzê dixwe û leza transîstorê kêm dike. Kapasîteyên parazît bi taybetî aciz in: transîstor her gava ku têne vebûn an qut kirin pêdivî ye ku werin barkirin û dakêşandin, ku ev yek ji dabînkirina hêzê dem û niha hewce dike.
Kapasîteya di navbera her du rêvanan de fonksiyonek mezinahiya wan a laşî ye: mezinahiya piçûk tê wateya kapasîteya piçûktir. Û ji ber ku kondensatorên piçûk tê wateya leza bilind û hêza kêmtir, transîstorên piçûktir dikarin bi frekansên demjimêra bilindtir bixebitin û di vê yekê de kêmtir germê belav bikin.
Gava ku hûn mezinahiya transîstoran piçûk dikin, kapasîteyê ne tenê bandora ku diguhere ye: gelek bandorên mekanîkî yên quantumî yên ecêb hene ku ji bo amûrên mezin ne diyar in. Lêbelê, bi gelemperî, çêkirina transîstorên piçûktir dê wan zûtir bike. Lê hilberên elektronîkî ji transîstor bêtir in. Gava ku hûn hêmanên din kêm dikin, ew çawa dikin?
Bi gelemperî, hêmanên pasîf ên wekî berxwedêr, kondensator û înduktor gava ku piçûk bibin dê baştir nebin: bi gelek awayan, ew ê xirabtir bibin. Ji ber vê yekê, piçûkkirina van hêmanan bi giranî ew e ku meriv bikaribe wan di nav hêjmarek piçûktir de tevlihev bike, bi vî rengî cîhê PCB xilas bike.
Mezinahiya berxwedanê dikare bêyî windakirina zêde were kêm kirin. Berxwedana perçeyek ji materyalê tê dayîn, ku l dirêjahî ye, A qada çargoşe ye, û ρ berxwedaniya materyalê ye. Hûn dikarin bi tenê dirêjî û beşa xaçê kêm bikin, û bi berxwedanek fîzîkî piçûktir bi dawî bibin, lê dîsa jî heman berxwedanê heye. Tenê dezavantaj ev e ku dema ku heman hêzê belav dikin, berxwedêrên piçûktir ên fîzîkî dê ji berxwedanên mezin zêdetir germê çêbikin. Ji ber vê yekê, berxwedanên piçûk tenê dikarin di dorhêlên kêm-hêza kêm de bêne bikar anîn. Vê tabloyê destnîşan dike ku çawa rêjeya hêza herî zêde ya berxwedêrên SMD kêm dibe her ku mezinahiya wan kêm dibe.
Îro, berxwedana herî piçûk a ku hûn dikarin bikirin, pîvana metric 03015 e (0,3 mm x 0,15 mm). Hêza wan a binavkirî tenê 20 mW ye û tenê ji bo şebekeyên ku hêzek pir hindik belav dikin û bi mezinahî pir kêm in têne bikar anîn. Pakêtek piçûktir metrîk 0201 (0,2 mm x 0,1 mm) hatîye berdan, lê hêj nehatiye hilberandin. Lê tewra ku ew di kataloga çêker de xuya bibin jî, li bendê nebin ku ew li her derê bin: piraniya robotên hilbijartî û bi cîh ne ew qas rast in ku bi wan re mijûl bibin, ji ber vê yekê dibe ku ew hîn jî hilberên cihê bin.
Di heman demê de, kapasitor dikare were kêm kirin, lê ev ê kapasîteya wan kêm bike. Formula ji bo hesabkirina kapasîteya kondensatorek şuntê ev e, ku A qada panelê ye, d dûrahiya di navbera wan de ye, û ε domdariya dielektrîkê ye (taybetiya materyalê navîn). Ger kondensator (bi bingehîn amûrek guncan) piçûk be, divê dever were kêm kirin, bi vî rengî kapasîteyê kêm bike. Heke hûn hîn jî dixwazin ku di hêjmarek piçûk de gelek nafara pak bikin, vebijarkek yekane ev e ku hûn çend qatan li hev bixin. Ji ber pêşkeftinên di materyal û çêkirinê de, yên ku di heman demê de fîlimên nazik (d piçûk) û dîelektrîkên taybetî (bi ε-ya mezintir) jî gengaz kirine, mezinahiya kondensatoran di çend deh salên borî de pir kêm bûye.
Kapasîtorê herî piçûk ku îro tê peyda kirin di pakêtek metrîka 0201 ya pir piçûk de ye: tenê 0,25 mm x 0,125 mm. Kapasîteya wan bi 100 nF-a hîn bikêrhatî ve sînorkirî ye, û voltaja xebitandinê ya herî zêde 6,3 V e. Di heman demê de, ev pakêt pir piçûk in û ji bo hilanîna wan hewceyê alavên pêşkeftî ne, pejirandina wan a berbelav sînordar dike.
Ji bo înduktoran, çîrok hinekî dijwar e. Induktansa kulîlkek rasterast ji hêla N-hejmara ziviran ve tê destnîşan kirin, A qada xaçerê ya kulikê ye, l dirêjahiya wê ye, û μ domdariya materyalê (permeability) ye. Ger hemî pîvan bi nîvî kêm bibin, dê induktans jî nîvî kêm bibe. Lêbelê, berxwedana têl wekî xwe dimîne: ev ji ber ku dirêjî û beşa xaça têlê ji çaryeka nirxa wê ya bingehîn kêm dibe. Ev tê vê wateyê ku hûn di nîvê induktansê de bi heman berxwedanê diqedin, ji ber vê yekê hûn faktora kalîteyê (Q) ya kulîlkê nîvî dikin.
Induktora veqetandî ya herî piçûk a ku ji hêla bazirganî ve tê peyda kirin mezinahiya inch 01005 (0,4 mm x 0,2 mm) qebûl dike. Vana bi qasî 56 nH bilind in û xwedî berxwedanek çend ohman in. Inductors di pakêtek metrîka 0201 ya pir-biçûk de di 2014-an de hatin berdan, lê xuya ye ku ew çu carî nehatine sûkê.
Sînorên fizîkî yên înduktoran bi karanîna fenomenek bi navê induktasyona dînamîkî, ku dikare di kulîlkên ji grafenê de têne dîtin de were çareser kirin. Lê tewra jî, heke ew bi rengek bazirganî ve were çêkirin, dibe ku ji %50 zêde bibe. Di dawiyê de, kulîlk baş nayê piçûkkirin. Lêbelê, heke gerîdeya we di frekansên bilind de dixebite, ev ne hewce ne pirsgirêk e. Ger sînyala we di nav rêza GHz de be, bi gelemperî çend pêlên nH bes in.
Ev me digihîne tiştek din ku di sedsala borî de piçûktir bûye lê dibe ku hûn tavilê ferq nekin: dirêjahiya pêlê ku em ji bo ragihandinê bikar tînin. Weşanên destpêkê yên radyoyê frekansa AM-pêla navîn ya bi qasî 1 MHz bi dirêjahiya pêlê bi qasî 300 metre bikar anîn. Bandora frekansa FM ya ku navenda wê li 100 MHz an 3 metre ye, di salên 1960-an de populer bû, û îro em bi giranî ragihandina 4G li dora 1 an 2 GHz (nêzîkî 20 cm) bikar tînin. Frekansên bilindtir tê wateya kapasîteya veguheztina agahdariya bêtir. Ji ber piçûkbûnê ye ku radyoyên me yên erzan, pêbawer û enerjî-teserûf hene ku li ser van frekansan dixebitin.
Dirêjahiya pêlên hûrbûyî dikare antênan piçûk bike ji ber ku mezinahiya wan rasterast bi frekansa ku ew hewce ne ku veguhezînin an bistînin ve girêdayî ye. Têlefonên desta yên îroyîn ne hewceyî antênên dirêj ên dirêj in, bi saya danûstendina wan a taybetî li frekansên GHz, ji bo ku antenna tenê bi qasî yek santîmetre dirêj be. Ji ber vê yekê piraniya têlefonên desta yên ku hîn jî wergirên FM-ê hene, hewce dike ku hûn berî bikar bînin guhên guhê têxin nav xwe: pêdivî ye ku radyo têla guhê wekî antenna bikar bîne da ku ji wan pêlên dirêj ên yek metreyî têra îşaretê bigire.
Di derbarê çerxên ku bi antênên me yên piçûk ve girêdayî ne, gava ku ew piçûktir bibin, bi rastî çêkirina wan hêsantir dibe. Ev ne tenê ji ber ku transîstor zûtir bûne, lê di heman demê de ji ber ku bandorên xeta veguheztinê êdî ne pirsgirêk in. Bi kurtasî, dema ku dirêjahiya têl ji dehyeka dirêjahiya pêlê derbas dibe, divê hûn gava sêwirana çerxê guheztina qonaxê bi dirêjahiya wê bihesibînin. Di 2,4 GHz de, ev tê vê wateyê ku tenê yek santîmetre têl bandor li dora we kiriye; heke hûn hêmanên veqetandî bi hev re bixin, ew serêş e, lê heke hûn çerxê li ser çend mîlîmetreyên çargoşe deynin, ew ne pirsgirêk e.
Pêşbînkirina hilweşîna Qanûna Moore, an nîşankirina ku van pêşbîniyan dîsa û dîsa xelet in, di rojnamegeriya zanist û teknolojiyê de bûye mijarek dubare. Rastî dimîne ku Intel, Samsung, û TSMC, sê hevrikên ku hîn jî li pêşiya lîstikê ne, berdewam dikin ku bêtir taybetmendiyên li ser mîkrometra çargoşe berhev bikin, û plan dikin ku di pêşerojê de çend nifşên çîpên çêtir destnîşan bikin. Her çend pêşkeftina ku wan di her gavê de bi dest xistibe dibe ku ne bi qasî du deh sal berê be jî, piçûkkirina transîstoran berdewam dike.
Lêbelê, ji bo hêmanên veqetandî, dixuye ku em gihîştine sînorek xwezayî: piçûkkirina wan performansa wan baştir nake, û hêmanên herî piçûk ên ku niha têne peyda kirin ji ya ku pir rewşên karanîna hewce dikin piçûktir in. Wusa dixuye ku Qanûna Moore ji bo amûrên veqetandî tune, lê heke Qanûna Moore hebe, em ê hez bikin ku bibînin ka yek kes çiqas dikare dijwariya lêxistina SMD-ê bikişîne.
Min her gav dixwest ku ez wêneyek berxwedanek PTH-ya ku min di salên 1970-an de bikar anîbû bikişînim, û berxwedêrek SMD deynim ser wê, mîna ku ez nuha diguhezînim/derdikim. Armanca min ew e ku ez xwişk û birayên xwe (yek ji wan ne hilberên elektronîkî ne) bikim ku çiqas biguhezin, tevî ku ez dikarim beşên karê xwe jî bibînim, (ji ber ku çavê min xirabtir dibe, destên min xirab dibin Dilerizîn).
Ez dixwazim bêjim, bi hev re ye an na. Ez bi rastî nefret dikim "baş bibe, çêtir bibe." Carinan sêwirana we baş dixebite, lê hûn êdî nikarin parçeyan bistînin. Ma ew çi ye? . Têgehek baş têgehek baş e, û çêtir e ku meriv wê wekî xwe bihêle, ne ku ew bê sedem çêtir bike. Gantt
"Rastî dimîne ku sê pargîdaniyên Intel, Samsung û TSMC hîn jî di pêşbaziya vê lîstikê de pêşbaziyê dikin, bi domdarî her mîkrometre çargoşe bêtir taybetmendiyan derdixin."
Parçeyên elektronîkî mezin û biha ne. Di sala 1971 de, malbata navîn tenê çend radyo, stereo û televîzyonek hebû. Di sala 1976-an de, komputer, hesabker, demjimêrên dîjîtal û demjimêr derketin, ku ji bo xerîdaran piçûk û erzan bûn.
Hin piçûkbûn ji sêwiranê tê. Amplifikatorên xebitandinê destûrê didin karanîna gyratoran, ku di hin rewşan de dikarin induktorên mezin biguhezînin. Parzûnên çalak induktoran jî ji holê radikin.
Parçeyên mezin tiştên din pêşdixînin: Kêmkirina çerxê, ango, hewl didin ku hindiktirîn pêkhateyan bikar bînin da ku dorpêçê bixebitînin. Îro em zêde xem nakin. Ji bo berevajîkirina nîşanê tiştek hewce ne? Amplifikatorek xebitandinê bistînin. Ma ji we re makîneyek dewletê hewce ye? Pûkek bistînin. hwd pêkhateyên îro bi rastî piçûk in, lê bi rastî di hundurê de gelek pêkhate hene. Ji ber vê yekê di bingeh de mezinahiya dora we zêde dibe û mezaxtina hêzê zêde dibe. Transîstorek ku ji bo veguheztina îşaretekê tê bikar anîn ji amplifikatorek xebitandinê kêmtir hêz bikar tîne da ku heman karî pêk bîne. Lê dîsa, piçûkkirin dê karanîna hêzê bigire. Tenê ew nûbûn ber bi rêyek din ve çûye.
We bi rastî hin ji feydeyên/sedemên herî mezin ên kêmbûna mezinbûnê winda kir: parazîtiyên pakêtê kêm kirin û hilgirtina hêzê zêde kirin (ku dijber xuya dike).
Ji nêrînek pratîkî ve, gava ku mezinahiya taybetmendiyê bigihîje nêzîkê 0.25u, hûn ê bigihîjin asta GHz, di wê demê de pakêta mezin a SOP dest pê dike ku bandora * herî mezin çêbike. Têlên girêdana dirêj û ew lîre dê di dawiyê de we bikujin.
Di vê nuqteyê de, pakêtên QFN / BGA di warê performansê de pir çêtir bûne. Digel vê yekê, gava ku hûn pakêtê bi vî rengî daîmî bixin, hûn bi *berbiçav* performansa germî ya çêtir û pêlên vekirî diqedin.
Wekî din, Intel, Samsung, û TSMC dê bê guman rolek girîng bilîzin, lê dibe ku ASML di vê navnîşê de pir girîngtir be. Bê guman, ev dibe ku ji dengê pasîf re derbas nebe…
Ew ne tenê kêmkirina lêçûnên siliconê bi navgîniya girêkên pêvajoya nifşa pêşeroj e. Tiştên din, wek çente. Pakêtên piçûk kêmtir materyal û wcsp an jî kêmtir hewce ne. Pakêtên piçûk, PCB an modulên piçûktir, hwd.
Ez pir caran hin hilberên katalogê dibînim, ku faktora ajotinê tenê kêmkirina lêçûn e. Mezinahiya MHz / bîranîn yek e, fonksiyona SOC û sazkirina pin yek e. Dibe ku em teknolojiyên nû bikar bînin da ku xerckirina hêzê kêm bikin (bi gelemperî ev ne belaş e, ji ber vê yekê divê hin avantajên pêşbaziyê yên ku xerîdar bala xwe didin wan hebin)
Yek ji avantajên pêkhateyên mezin madeya dij-radyasyonê ye. Di vê rewşa girîng de, transîstorên piçûk ji bandorên tîrêjên kozmîk bêtir meyiz in. Ji bo nimûne, li fezayê û heta çavdêriyên bilind-bilind.
Min sedemek mezin a zêdebûna lezê nedît. Leza sînyalê bi qasî 8 înç per nanosecondê ye. Ji ber vê yekê tenê bi kêmkirina mezinahiyê, çîpên zûtir gengaz in.
Dibe ku hûn bixwazin matematîka xwe bi hesabkirina cûdahiya derengiya belavbûnê ya ji ber guheztinên pakkirinê û çerxên kêmkirî (1/frequency) kontrol bikin. Ango kêmkirina dereng/dema fraksiyonan e. Hûn ê bibînin ku ew wekî faktorek dorpêçê jî xuya nake.
Tiştek ku ez dixwazim lê zêde bikim ev e ku gelek IC, nemaze sêwiranên kevnar û çîpên analog, bi rastî kêm nabin, bi kêmanî hundurîn. Ji ber pêşkeftinên di hilberîna otomatîkî de, pakêt piçûktir bûne, lê ji ber ku pakêtên DIP bi gelemperî di hundurê de gelek cîhê mayî heye, ne ji ber ku transîstor û hwd piçûktir bûne.
Digel pirsgirêka çêkirina robot bi têra xwe rastdar ku bi rastî di serîlêdanên hilbijartî û cîhê bilez de hêmanên piçûk bi rê ve bibe, pirsgirêkek din bi pêbawer weldingkirina hêmanên piçûk e. Bi taybetî dema ku hûn hîn jî ji ber hewcedariyên hêz / kapasîteyê hewceyê pêkhateyên mezintir in. Bi karanîna pasta lêdanê ya taybetî, şablonên pêlavê yên gavê yên taybetî (li cîhê ku hewce be mîqdarek piçika ​​leftê bicîh bikin, lê dîsa jî ji bo pêkhateyên mezin têra xwe pasta lêdanê peyda dikin) dest pê kir ku pir biha bûn. Ji ber vê yekê ez difikirim ku deştek heye, û piçûkkirina bêtir di asta panelê de tenê rêyek biha û pêkan e. Di vê nuqteyê de, dibe ku hûn di asta wafera silicon de bêtir entegrasyonê bikin û hejmara pêkhateyên veqetandî bi hindiktirînek bêkêmasî hêsan bikin.
Hûn ê vê li ser têlefona xwe bibînin. Nêzîkî 1995-an, min hin têlefonên desta yên destpêkê di firotina garajê de bi çend dolaran her yek kirîn. Piraniya IC-ê bi qulikê ne. CPU-ya naskirî û berhevkarê NE570, IC-ya mezin a ji nû ve bi kar anîn.
Dûv re min bi hin têlefonên desta yên nûvekirî qedand. Pir hindik pêkhate hene û hema tiştek nas nakin. Di hejmareke piçûk a IC-an de, ne tenê dendika bilindtir e, lê di heman demê de sêwiranek nû (li SDR binêre) jî tê pejirandin, ku piraniya pêkhateyên veqetandî yên ku berê neçar bûn ji holê radike.
> (Li cîhê ku hewce be mîqdarek piçika ​​lêdanê bi kar bînin, lê dîsa jî ji bo pêkhateyên mezin têra xwe pasta leftê peyda bikin)
Heye, min şablona "3D/Wave" xeyal kir ku vê pirsgirêkê çareser bike: cihê ku pêkhateyên herî piçûk lê ne ziravtir û cîhê ku çerxa hêzê lê ye stûrtir.
Naha, hêmanên SMT pir piçûk in, hûn dikarin pêkhateyên veqetandî yên rastîn (ne 74xx û zibilên din) bikar bînin da ku CPU-ya xwe sêwirînin û wê li ser PCB çap bikin. Wê bi LED-ê veşêrin, hûn dikarin bibînin ku ew di wextê rast de dixebite.
Bi salan, ez bê guman pêşkeftina bilez a pêkhateyên tevlihev û piçûk teqdîr dikim. Ew pêşkeftinek berbiçav peyda dikin, lê di heman demê de ew astek nû ya tevliheviyê li pêvajoya dubarekirina prototîpkirinê zêde dikin.
Leza verastkirin û simulasyonê ya çerxên analogê ji ya ku hûn di laboratûarê de dikin pir zûtir e. Her ku frekansa dorhêlên dîjîtal zêde dibe, PCB dibe beşek ji civînê. Mînakî, bandorên xeta veguheztinê, derengiya belavbûnê. Prototîpkirina her teknolojiyek pêşkeftî çêtirîn ji bo temamkirina sêwiranê bi rêkûpêk tê xerc kirin, ne ku di laboratûarê de verastkirin.
Wekî ku ji bo tiştên hobby, nirxandin. Panel û modulên dorhêlê çareseriyek e ji bo kêmkirina pêkhateyan û modulên pêş-ceribandinê.
Dibe ku ev tişt "kêfxweşiyê" winda bike, lê ez difikirim ku kirina projeya we ya yekem car dibe ku ji ber kar an hobîyan watedartir be.
Min hin sêwiran ji qulikê vediguhezîne SMD. Berhemên erzantir çêbikin, lê ne xweş e ku meriv prototîpên bi destan çêbike. Yek xeletiyek piçûk: "cihê paralel" divê wekî "plaka paralel" were xwendin.
Na. Piştî ku pergalek bi ser ket, dê arkeolog hîn jî bi dîtinên wê tevlihev bibin. Kî dizane, dibe ku di sedsala 23-an de, Hevpeymaniya Gerstêrkan pergalek nû qebûl bike…
Min nikaribû zêdetir razî bikim. Mezinahiya 0603 çi ye? Bê guman, girtina 0603 wekî mezinahiya împaratorî û "bangkirina" mezinahiya metrîka 0603 0604 (an 0602) ne ew qas dijwar e, her çend ew ji hêla teknîkî ve nerast be jî (ango: mezinahiya rastîn-ne bi vî rengî). Zehf), lê bi kêmanî her kes dê zanibe ku hûn li ser çi teknolojiyê dipeyivin (metric / emperyal)!
"Bi gelemperî, hêmanên pasîf ên wekî berxwedêr, kondensator û înduktor dê çêtir nebin heke hûn wan piçûk bikin."