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 du qat dibe. Ji ber ku mezinahiya fizîkî ya çîpê hema hema yek dimîne, ev tê vê wateyê ku transîstorên ferdî dê bi demê re piçûktir bibin. Me dest pê kir ku li bendê ne ku nifşek nû ya çîpên bi pîvanên piçûktir bi leza normal xuya bibe, lê mebesta piçûkkirina tiştan çi ye? Ma piçûktir her dem tê wateya çêtir?
Di sedsala borî de, endezyariya elektronîkî pêşkeftinek pir mezin çêkiriye. Di salên 1920-an de, radyoyên AM yên herî pêşkeftî ji çend lûleyên valahiya, çend induktorên mezin, kondensator û berxwedêran, bi dehan metre têlên ku wekî antenan têne bikar anîn, û komek mezin ji bataryayên pêk dihatin. ji bo hêzkirina tevahiya cîhazê. Îro, hûn dikarin li ser cîhaza di berîka xwe de ji dehan zêdetir karûbarên weşana muzîkê Guh bidin, û hûn dikarin bêtir bikin.Lê piçûkkirin ne tenê ji bo veguheztinê ye: bi tevahî pêdivî ye ku meriv performansa ku em îro ji cîhazên xwe hêvî dikin bi dest bixin.
Feydeyek eşkere ya hêmanên piçûktir ev e ku ew dihêle hûn bêtir fonksiyonan di heman cildê de bihewînin. Ev bi taybetî ji bo çerxên dîjîtal girîng e: bêtir pêkhate tê vê wateyê ku hûn dikarin di heman demê de bêtir pêvajoyê bikin. Mînak, di teoriyê de, hejmara agahdariya ku ji hêla pêvajoyek 64-bit ve hatî hilberandin heşt qat ji ya CPU-ya 8-bit e ku di heman frekansa demjimêrê de dixebite.Lê ji bo wê jî heşt qat hêmanan hewce dike: tomar, lêker, otobus, hwd. hemî heşt carî mezintir in. .Ji ber vê yekê hûn an çîpek ku heşt qat mezintir e an jî transîstorek ku heşt carî piçûktir hewce ye.
Heman tişt ji bo çîpên bîranînê jî rast e: Bi çêkirina transîstorên piçûktir, we di heman hejmarê de bêtir cîhê hilanînê heye. Pîkselên di piraniya dîmenderan de îro ji transîstorên fîlima zirav têne çêkirin, ji ber vê yekê maqûl e ku meriv wan kêm bike û çareseriyên bilindtir bi dest bixe. 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 çêkin, ew ê hin hêmanên zêde belaş peyda bike.Her termînalek xwedan berxwedanek rêzê ye.Her tişta ku niha hildigire xwedanînduktansa xwe jî heye.Di dawiyê de, di navbera her du gîhayên li hember hev de kapasîteyek heye.Hemû van bandoran enerjiyê dixwe û leza tranzîstorê kêm dike. Kapasîteyên parazît bi taybetî tengas in: her gava ku transîstor têne girtin an qut kirin pêdivî ye ku ew werin barkirin û dakêşandin, ku ji ber vê yekê dem û niha ji dabînkirina hêzê hewce dike.
Kapasîteya di navbera du gîhayan de fonksiyonek mezinahiya wan a laşî ye: mezinahiya piçûktir tê wateya kapasîteyên piçûktir. Û ji ber ku kapasîteyên piçûk tê wateya leza bilind û hêza kêmtir, transîstorên piçûk dikarin bi frekansên demjimêra bilindtir bixebitin û bi vî rengî kêmtir germê belav bikin.
Gava ku hûn mezinahiya transîstoran piçûk dikin, kapasîteyê ne tenê bandora ku diguhere ye: gelek bandorên mekanîkî yên kuantûmê yên ecêb hene ku ji bo cîhazên mezintir ne diyar in. Lêbelê, bi gelemperî, piçûkkirina transîstoran dê wan zûtir bike. ji bilî transîstoran.Dema ku hûn pêkhateyên din kêm bikin, ew çawa dikin?
Bi gelemperî, hêmanên pasîf ên wekî berxwedêr, kapasitor û înduktor dema ku piçûk bibin dê baştir nebin: bi gelek awayan, ew ê xirabtir bibin. Ji ber vê yekê, piçûkkirina van pêkhateyan bi giranî ew e ku meriv bikaribe wan di cildek piçûktir de bitewîne. , bi vî awayî cîhê PCB xilas dike.
Mezinahiya berxwedanê bêyî ku bibe sedema windabûna zêde dikare were kêm kirin. Berxwedana perçeyek materyalê ji hêla l dirêjahî ve, A qada xaçerê ye, û ρ berxwedêriya materyalê ye. Hûn dikarin bi tenê dirêjî û beşa xaçê kêm bikin, û dawî li bergiriyek fizîkî piçûktir bînin, lê dîsa jî heman berxwedanê heye. Tenê dezavantaj ew e ku dema ku heman hêzê belav bikin, berxwedêrên ji hêla fizîkî piçûktir dê ji berxwedanên mezin bêtir germahiyê çêbikin. Ji ber vê yekê, piçûk berxwedêr tenê di çerxên kêm-hêza kêm de dikarin werin bikar anîn.Ev tablo nîşan dide ku her ku mezinahiya wan kêm dibe rêjeya hêza herî zêde ya berxwedêrên SMD çawa kêm dibe.
Îro, berxwedêra herî piçûk a ku hûn dikarin bikirin pîvana metrîka 03015 e (0,3 mm x 0,15 mm). Hêza wan a binavkirî tenê 20 mW ye û tenê ji bo şebekeyên ku hêza pir hindik belav dikin û bi mezinahîya wan pir kêm in têne bikar anîn. Metrîka piçûktir 0201 pakêt (0,2 mm x 0,1 mm) hatiye berdan, lê hêj nehatiye hilberandin.Lê her çend ew di kataloga çêker de xuya bibin jî, ne li bendê ne ku ew li her derê bin: piraniya robotên hilbijartî û cîh bi têra xwe ne rast in. ku bi wan re mijûl bibin, ji ber vê yekê dibe ku ew hîn jî hilberên nîgar bin.
Kapasîtor jî dikarin kêm bibin, lê ev ê kapasîteya wan kêm bike. Formula hesabkirina kapasîteya kapasîtorek şuntê ev e, ku A qada panelê ye, d dûrahiya di navbera wan de ye, û ε domdariya dielektrîkê ye. (Maliyeta maddeya navberê). Heke kondensator (di bingeh de amûrek zevî) piçûktir be, divê dever were kêm kirin, bi vî rengî kapasîteyê kêm bibe. Heke hûn hîn jî dixwazin di hêjmarek piçûk de gelek nafara pak bikin, vebijarka yekane ew e ku çend qatan li hev bixin. Ji ber pêşkeftinên di warê materyal û çêkirinê de, ku di heman demê de fîlimên zirav (d piçûk) û dîelektrîkên taybetî (bi ε-ya mezintir) gengaz kirine, qebareya kondensatoran di çend deh salên borî de pir kêm bûye.
Kapasîtora herî piçûk a ku îro tê peyda kirin di pakêtek metrîka 0201 ya pir-biçûk de ye: tenê 0,25 mm x 0,125 mm. Kapasîteya wan bi 100 nF-ya hîn kêrhatî ve sînorkirî ye, û voltaja xebitandinê ya herî zêde 6,3 V e. Her weha, ev pakêt pir piçûk in û pêdivî bi alavên pêşkeftî heye ku wan bi rê ve bibe, pejirandina wan a berbelav sînordar bike.
Ji bo înduktoran, çîrok piçek bikêrhatî ye. Induktansa kulîlkek rast tê destnîşan kirin, ku N hejmara ziviran e, A qada xaçerêya kulikê ye, l dirêjahiya wê ye, û μ ye. domdariya maddî (permeability). Heke hemî pîvan bi nîvî kêm bibin, dê induktans jî bi nîvî kêm bibe. Lêbelê, berxwedana têl wekî xwe dimîne: ji ber ku dirêjî û xaça têl kêm dibe. çaryeka nirxa wê ya orîjînal. Ev tê wê 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 bazirganiyê ve tê peyda kirin, mezinahiya înç 01005 (0,4 mm x 0,2 mm) digire. Ev bi qasî 56 nH bilind in û berxwedana wan çend ohms in. Induktorên di pakêtek metrîka 0201 ya pir piçûk de di sala 2014-an de hatin berdan, lê xuya ye ku ew qet nehatine bazarê.
Sînorên fizîkî yên înduktoran bi karanîna diyardeyek bi navê înduktoriya dînamîk, ku di kelikên ji grafenê hatine çêkirin de tê dîtin, hatine çareser kirin. kulîlk baş nayê mînyaturîzekirin.Lêbelê, ger çerxa we di frekansên bilind de bixebite, ev ne mecbûrî pirsgirêk e. Ger sînyala we di nav rêza GHz de be, çend kulikên nH bi gelemperî bes in.
Ev me digihîne tiştekî din ku di sedsala borî de hatiye piçûkkirin lê dibe ku hûn tavilê ferq nekin: dirêjahiya pêlê ku em ji bo ragihandinê bikar tînin. Weşanên radyoyê yên destpêkê frekansa AM-a pêla navîn bi qasî 1 MHz bi dirêjahiya pêlê bi qasî 300 metre bikar tînin. Banda frekansa FM ya ku navenda wê 100 MHz an jî 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 veguhestina agahdariya bêtir. Ji ber piçûkbûnê ye ku radyoyên me yên erzan, pêbawer û enerjî-teserûf hene ku li ser van frekansan dixebitin.
Dirêjahiya pêlên piçûktir dibe ku antenan piçûk bike ji ber ku mezinahiya wan rasterast bi frekansa ku ew hewce ne ku veguhezînin an wergirin ve girêdayî ye. Telefonên desta yên îroyîn ne hewceyî antênên dirêj ên dirêj in, bi saya ragihandina wan a taybetî di frekansên GHz de, ji bo ku antenna tenê hewce dike ku yek be. santîmetre dirêj e. Ji ber vê yekê piraniya têlefonên desta yên ku hîn jî wergirên FM hene, ji we hewce dike ku hûn berî bikar bînin guhê guhê xwe bidin hev: pêdivî ye ku radyo têla guhê wekî antenna bikar bîne da ku ji wan pêlên dirêj ên yek metreyî têra sînyalê bigire.
Derbarê şebekeyên ku bi antênên me yên mînyatur ve girêdayî ne, dema ku ew piçûktir dibin, bi rastî çêkirina wan hêsantir dibe. Ev ne tenê ji ber ku transîstor bileztir bûne, di heman demê de ji ber ku bandorên xeta veguheztinê êdî ne pirsgirêk in. Bi kurtasî, dema ku dirêjî 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 santîmetreyek 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 Zagona Moore, an nîşankirina ku ev pêşbîniyên hanê 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 pêş in. ya lîstikê, bidomînin ku li ser mîkrometre çargoşe bêtir taybetmendiyan berhev bikin, û plan bikin ku di pêşerojê de çend nifşên çîpên çêtir destnîşan bikin. Her çend pêşkeftina ku wan di her gavekê de bi dest xistibe dibe ku ne wekî du deh sal berê be jî, piçûkkirina transîstoran berdewam dike.
Lêbelê, ji bo pêkhateyên veqetandî, dixuye ku em gihîştine sînorek xwezayî: piçûkkirina wan performansa wan baştir nake, û pêkhateyên herî piçûk ên ku niha têne peyda kirin ji hewcedariya pir rewşên karanîna piçûktir in. Xuya ye ku Qanûna Moore ji bo amûrên veqetandî tune. lê heke Zagona Moore hebe, em hez dikin ku bibînin ka yek kes dikare çiqas 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 berxwedanek SMD-ê deynim ser wê, mîna ku ez nuha diguhezînim/derdikevim. Armanca min ew e ku ez xwişk û birayên xwe bikim (yek ji wan ne berhemên elektronîkî) çiqas diguhere, tevî ku ez dikarim beşên karê xwe jî bibînim, (ji ber ku çavê min xirab dibe, destên min xirab dibin Dilerizîn).
Ez dixwazim bibêjim, gelo ew bi hev re ye an na. Ez bi rastî nefret dikim "baş bibe, baştir bibe." Carinan sêwirana we baş dixebitî, lê êdî hûn nikanin parçeyan bi dest bixin. Ev çi dojeh e?. Konseptek baş têgehek baş e, û çêtir e ku hûn wekî xwe bimînin, ne ku bê sedem çêtir bikin. 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 elektronîk mezin û biha ne. Di sala 1971 de, malbata navîn tenê çend radyo, stereo û TVyek hebûn. Di sala 1976 de, komputer, hesabker, demjimêrên dîjîtal û demjimêr derketin, ku ji bo xerîdaran piçûk û erzan bûn.
Hin mînyaturîzasyon ji sêwiranê tê. Amplifikatorên xebitandinê destûrê didin karanîna gêratoran, ku dikarin di hin rewşan de şûna înduktorên mezin bigirin. Parzûnên çalak înduktoran jî ji holê radikin.
Pêkhateyên mezin tiştên din pêş dixin: Kêmkirina çerxê, ango hewl didin ku hindiktirîn pêkhateyan bikar bînin da ku çerxerê bixebitin. Îro, em ew qas guh nadin. Ji bo berevajîkirina sînyalê tiştek lazim e? Amplifikerek xebitandinê bigirin. Ma ji we re makîneyek dewletî hewce ye? Mpu.hwd. Bigirin. 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 jî zêde dibe. Transîstorek ku ji bo veguheztina sînyalek tê bikar anîn kêm hêz bikar tîne. heman karî ji amplifikatorek xebitandinê pêk bînin.Lê dîsa, piçûkkirin dê karanîna hêzê bigire ber çavan. Tenê ew nûbûn ber bi rêyek cûda 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 SOP-a mezin dest pê dike ku mezintirîn * bandora xwe çêbike. Têlên girêdana dirêj û ew rêber 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 sîlîkonê bi girêkên pêvajoyê yên nifşê din e. Tiştên din, wek çente. Ji pakêtên piçûktir kêmtir materyal û wcsp an jî kêmtir hewce dike. Pakêtên piçûktir, PCB an modulên piçûktir, hwd.
Ez gelek caran hin hilberên katalogê dibînim, ku faktora ajotinê tenê kêmkirina lêçûnê ye. Mezinahiya MHz/bîr heman e, fonksiyona SOC û sazkirina pînê yek e. Dibe ku em teknolojiyên nû bikar bînin da ku xerckirina hêzê kêm bikin (bi gelemperî ev ne belaş e, lewra Pêdivî ye ku hin avantajên pêşbaziyê hebin ku xerîdar lê eleqedar dibin)
Yek ji avantajên pêkhateyên mezin madeya dij-radyasyonê ye.Tranzîstorên biçûk, di vê rewşa girîng de, ji bandora tîrêjên kozmîk zêdetir mexdûr in.Mînakî, li fezayê û heta çavdêriyên bilind-bilind.
Min sedemek sereke ji bo zêdekirina lezê nedît. Leza sînyalê bi qasî 8 înç di nanosecondê de ye. Ji ber vê yekê tenê bi kêmkirina mezinahiyê, çîpên zûtir mimkun in.
Dibe ku hûn bixwazin matematîkên xwe bi hesabkirina ferqa di derengiya belavbûnê de ji ber guheztinên pakkirinê û çerxên kêmbûyî (1/frequency) kontrol bikin. Ango dereng/serdema fraksîyonan kêm bikin. Hûn ê bibînin ku ew jî wekî xuya nake. faktorek dorpêçkirinê.
Tiştek ku ez dixwazim lê zêde bikim ev e ku gelek IC, nemaze sêwiranên kevnar û çîpên analog, bi rastî di hundurê hundur de kêm nabin. Ji ber çêtirkirinên di hilberîna otomatîkî de, pakêt piçûktir bûne, lê ji ber ku pakêtên DIP-ê bi gelemperî gelek celeb hene. cihê mayîna li hundir, ne ji ber ku transîstor û hwd piçûk bûne.
Ji xeynî pirsgirêka çêkirina robot bi têra xwe rastdar ku bi rastî di sepanên hilbijartî û cîh kirinê 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 hêzê/kapasîteyê hewcedariya we bi hêmanên mezintir hebe. Bikaranîna pasta firna taybetî, şablonên pêlavê yên gavê yên taybetî (li cîhê ku hewce be, mîqdarek piçek pasteya leftê bicîh bikin, lê dîsa jî têra xwe ji bo pêkhateyên mezin peyda bikin) dest pê kir ku pir biha bûn. Ji ber vê yekê ez difikirim ku li çerxê deştek heye, û piçûkbûnek din heye asta panelê 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 yekê li ser têlefona xwe bibînin. Li dora sala 1995-an, min hin têlefonên desta yên destpêkê di firotana garajê de bi çend dolaran her yek kirî. Piraniya IC-an bi qulikê ne. CPU-ya naskirî û NE570 compander, IC-ya mezin a ji nû ve bi kar anîn.
Dûv re min bi hin têlefonên destî yên nûvekirî qedand. Pir hindik pêkhate hene û hema hema tiştek nas nakin. Di hejmareke piçûk a IC-an de, ne tenê tîrêjbûn zêde ye, lê di heman demê de sêwiranek nû (binihêre SDR) tête pejirandin, ku piraniya wan ji holê radike. hêmanên veqetandî yên ku berê neçar bûn.
> (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 bişewitînin, hûn dikarin wê di wextê rast de bibînin.
Bi salan, ez bê guman pêşkeftina bilez a pêkhateyên tevlihev û piçûk teqdîr dikim. Ew pêşkeftinek pir mezin peyda dikin, lê di heman demê de ew astek nû ya tevliheviyê li pêvajoya dubarekirina prototîpkirinê zêde dikin.
Leza verastkirin û simulasyona çerxên analogê ji ya ku hûn di laboratûvarê de dikin pir zûtir e. Her ku frekansa çerxên dîjîtal zêde dibe, PCB dibe beşek ji kombûnê. Mînak, bandorên xeta veguheztinê, dereng belavbûnê. Prototîpkirina her birîn- Teknolojiya devê çêtirîn ji bo temamkirina sêwiranê bi rêkûpêk tê xerc kirin, ne ku di laboratûwarê de verastkirin.
Ji bo hêmanên hobî, 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 çêkirina prototîpên bi destan ne xweş e. Xeletiyek piçûk: Divê "cihê paralel" wekî "plaka paralel" were xwendin.
Na.Piştî ku pergalek bi ser ket, arkeolog hîn jî dê bi dîtinên wê tevlihev bibin. Kî dizane, dibe ku di sedsala 23-an de, Hevpeymaniya Gerstêrkan pergalek nû qebûl bike…
Min nikarî zêdetir razî bibim. Mezinahiya 0603 çi ye? Bê guman, girtina 0603 wekî mezinahiya emperyal û "bangkirina" mezinahiya metrika 0603 0604 (an 0602) ne ew qas dijwar e, her çend ji hêla teknîkî ve xelet be jî (ango: mezinahiya hevberdana rastîn - ne bi vî rengî) her weha. 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."