žinios

Galbūt po Ohmo dėsnio, antras pagal žinomumą elektronikos dėsnis yra Moore'o dėsnis: tranzistorių, kuriuos galima pagaminti naudojant integrinę grandinę, skaičius padvigubėja maždaug kas dvejus metus. Kadangi fizinis lusto dydis išlieka maždaug toks pat, tai reiškia, kad atskiri tranzistoriai laikui bėgant mažės. Pradėjome tikėtis, kad naujos kartos lustai su mažesnių funkcijų dydžiais pasirodys normaliu greičiu, bet kokia prasmė mažinti daiktus? Ar mažesnis visada reiškia geriau?
Per pastarąjį šimtmetį elektronikos inžinerija padarė didžiulę pažangą. XX a. ketvirtajame dešimtmetyje pažangiausius AM radijo imtuvus sudarė keli vakuuminiai vamzdžiai, keli didžiuliai induktoriai, kondensatoriai ir rezistoriai, dešimtys metrų laidų, naudojamų kaip antenos, ir didelis baterijų rinkinys. maitinti visą įrenginį.Šiandien kišenėje esančiame įrenginyje galite klausytis daugiau nei tuzino muzikos srautinio perdavimo paslaugų ir padaryti dar daugiau. Tačiau miniatiūrizavimas nėra skirtas tik perkeliamumui: tai būtina norint pasiekti tokį našumą, kokio šiandien tikimės iš savo įrenginių.
Akivaizdus mažesnių komponentų pranašumas yra tas, kad jie leidžia į tą patį tūrį įtraukti daugiau funkcijų. Tai ypač svarbu skaitmeninėms grandinėms: daugiau komponentų reiškia, kad per tą patį laiką galite atlikti daugiau apdorojimo. Pavyzdžiui, teoriškai 64 bitų procesoriaus apdorojamos informacijos kiekis aštuonis kartus viršija 8 bitų procesoriaus, veikiančio tuo pačiu laikrodžio dažniu, kiekį. Tačiau tam taip pat reikia aštuonis kartus daugiau komponentų: registrai, sumatoriai, magistralės ir kt. yra aštuonis kartus didesni. .Taigi jums reikia arba aštuonis kartus didesnio lusto, arba aštuonis kartus mažesnio tranzistoriaus.
Tas pats pasakytina ir apie atminties lustus: sukūrę mažesnius tranzistorius tame pačiame tūryje turėsite daugiau vietos saugykloje. Šiandien daugumos ekranų pikseliai yra pagaminti iš plonasluoksnių tranzistorių, todėl tikslinga juos sumažinti ir pasiekti didesnę skiriamąją gebą. , kuo mažesnis tranzistorius, tuo geriau, ir yra dar viena esminė priežastis: jų veikimas labai pagerėjo. Bet kodėl būtent?
Kai kuriate tranzistorių, jis nemokamai suteiks papildomų komponentų.Kiekvienas gnybtas turi nuosekliai sujungtą rezistorių. Bet kuris objektas, turintis srovę, taip pat turi savaiminę induktyvumą. Galiausiai, tarp bet kurių dviejų vienas prieš kitą nukreiptų laidininkų yra talpa. Visi šie efektai sunaudoja elektros energiją ir sulėtina tranzistoriaus greitį.Ypač vargina parazitinės talpos: jas reikia įkrauti ir iškrauti kiekvieną kartą įjungiant arba išjungiant tranzistorius, o tam reikia laiko ir srovės iš maitinimo šaltinio.
Talpa tarp dviejų laidininkų priklauso nuo jų fizinio dydžio: mažesnis dydis reiškia mažesnę talpą. Ir kadangi mažesni kondensatoriai reiškia didesnį greitį ir mažesnę galią, mažesni tranzistoriai gali veikti didesniu laikrodžio dažniu ir išsklaidyti mažiau šilumos.
Sumažėjus tranzistorių dydžiui, keičiasi ne tik talpa: yra daug keistų kvantinių mechaninių efektų, kurie nėra akivaizdūs didesniems įrenginiams. Tačiau paprastai, sumažinus tranzistorius, jie bus greitesni. Tačiau elektroniniai gaminiai yra daugiau nei tik tranzistoriai.Kai sumažinate kitų komponentų mastą, kaip jie veikia?
Paprastai tariant, pasyvūs komponentai, tokie kaip rezistoriai, kondensatoriai ir induktyvumo ritės, nepagerės, kai jie bus mažesni: daugeliu atžvilgių jie blogės. Todėl šie komponentai miniatiūrizuojami daugiausia siekiant juos suspausti į mažesnį tūrį. , taip sutaupant vietos PCB.
Rezistoriaus dydį galima sumažinti nesukeliant per daug nuostolių. Medžiagos gabalo varža apskaičiuojama iš kur l yra ilgis, A yra skerspjūvio plotas, o ρ yra medžiagos savitoji varža. tiesiog sumažinkite ilgį ir skerspjūvį ir gaukite fiziškai mažesnį rezistorių, bet vis tiek turi tą pačią varžą.Vienintelis trūkumas yra tas, kad išsklaidydami tą pačią galią fiziškai mažesni rezistoriai generuos daugiau šilumos nei didesni rezistoriai.Todėl maži rezistoriai rezistoriai gali būti naudojami tik mažos galios grandinėse.Ši lentelė parodo, kaip mažėjant jų dydžiui mažėja maksimali SMD rezistorių galia.
Šiandien mažiausias rezistorius, kurį galite įsigyti, yra metrinio 03015 dydžio (0,3 mm x 0,15 mm).Jų vardinė galia yra tik 20 mW ir naudojami tik grandinėse, kurios išsklaido labai mažai galios ir yra labai riboto dydžio.Mažesnė metrinė 0201 pakuotė (0,2 mm x 0,1 mm) buvo išleista, bet dar nebuvo pradėta gaminti. Tačiau net jei jie yra gamintojo kataloge, nesitikėkite, kad jų bus visur: dauguma rinkimo ir išdėstymo robotų nėra pakankamai tikslūs juos tvarkyti, todėl jie vis tiek gali būti nišiniai produktai.
Kondensatorius taip pat galima sumažinti, tačiau tai sumažins jų talpą. Šuntinio kondensatoriaus talpos apskaičiavimo formulė yra tokia: A yra plokštės plotas, d yra atstumas tarp jų, o ε yra dielektrinė konstanta (tarpinės medžiagos savybė).Jei kondensatorius (iš esmės plokščias įrenginys) yra miniatiūrinis, reikia sumažinti plotą, taip sumažinant talpą.Jei vis tiek norite supakuoti daug nafaros į mažą tūrį, vienintelė galimybė yra sukrauti kelis sluoksnius. Dėl medžiagų ir gamybos pažangos, dėl kurių taip pat buvo galima sukurti plonas plėveles (mažas d) ir specialius dielektrikus (su didesniu ε), per pastaruosius kelis dešimtmečius kondensatorių dydis labai sumažėjo.
Mažiausias šiandien prieinamas kondensatorius yra itin mažoje metrinėje 0201 pakuotėje: tik 0,25 mm x 0,125 mm. Jų talpa ribojama iki vis dar naudingos 100 nF, o maksimali darbinė įtampa yra 6,3 V. Be to, šie paketai yra labai maži ir jiems tvarkyti reikalinga pažangi įranga, o tai riboja platų jų naudojimą.
Induktorių atveju istorija yra šiek tiek sudėtinga. Tiesios ritės induktyvumas apskaičiuojamas taip: kur N yra apsisukimų skaičius, A yra ritės skerspjūvio plotas, l yra jos ilgis, o μ yra medžiagos konstanta (pralaidumas).Jei visi matmenys bus sumažinti per pusę, induktyvumas taip pat sumažės per pusę. Tačiau laido varža išlieka tokia pati: taip yra todėl, kad laido ilgis ir skerspjūvis sumažėja iki ketvirtadalį pradinės vertės. Tai reiškia, kad jūs gaunate tą patį pasipriešinimą per pusę induktyvumo, todėl perpus sumažinate ritės kokybės (Q) koeficientą.
Mažiausias komercinis diskretinis induktyvumas yra 01005 colio dydžio (0,4 mm x 0,2 mm).Jie yra net 56 nH, o jų atsparumas yra keli omi. Itin mažo metrinio 0201 paketo induktoriai buvo išleisti 2014 m. matyt, jie niekada nebuvo pateikti rinkai.
Fiziniai induktorių apribojimai buvo išspręsti naudojant reiškinį, vadinamą dinamine induktyvumu, kuris gali būti stebimas ritėse, pagamintose iš grafeno. Tačiau net ir tokiu atveju, jei jis gali būti pagamintas komerciškai perspektyviu būdu, jis gali padidėti 50%. ritė negali būti gerai miniatiūrizuota.Tačiau jei jūsų grandinė veikia aukštais dažniais, tai nebūtinai yra problema.Jei jūsų signalas yra GHz diapazone, paprastai pakanka kelių nH ritių.
Tai atveda mus prie kito dalyko, kuris buvo miniatiūrizuotas praėjusį šimtmetį, bet jūs galite nepastebėti iš karto: bangos ilgis, kurį naudojame ryšiui. Ankstyvosiose radijo transliacijose buvo naudojamas maždaug 1 MHz vidutinės bangos AM dažnis, kurio bangos ilgis buvo apie 300 metrų. FM dažnių juosta, kurios centre yra 100 MHz arba 3 metrai, išpopuliarėjo maždaug septintajame dešimtmetyje, o šiandien dažniausiai naudojame 4G ryšius maždaug 1 arba 2 GHz (apie 20 cm). Aukštesni dažniai reiškia daugiau informacijos perdavimo pajėgumų.Būtent dėl ​​miniatiūrizacijos turime pigius, patikimus ir energiją taupančius radijo imtuvus, veikiančius šiais dažniais.
Dėl mažėjančių bangų ilgių antenos gali susitraukti, nes jų dydis yra tiesiogiai susijęs su dažniu, kurio jiems reikia perduoti ar priimti. Šiuolaikiniams mobiliesiems telefonams nereikia ilgų išsikišusių antenų, nes jie palaiko ryšį GHz dažniais, kuriems antenos tereikia maždaug vieno centimetro ilgio. Štai kodėl daugumoje mobiliųjų telefonų, kuriuose vis dar yra FM imtuvų, prieš naudojant reikia prijungti ausines: radijas turi naudoti ausinių laidą kaip anteną, kad gautų pakankamai stipraus signalo iš tų vieno metro ilgio bangų.
Kalbant apie grandines, prijungtas prie mūsų miniatiūrinių antenų, kai jos yra mažesnės, jas iš tikrųjų tampa lengviau padaryti. Taip yra ne tik dėl to, kad tranzistoriai tapo greitesni, bet ir dėl to, kad perdavimo linijos efektai nebėra problema. Trumpai tariant, kai ilgis laido ilgis viršija vieną dešimtadalį bangos ilgio, projektuodami grandinę turite atsižvelgti į fazės poslinkį išilgai jo ilgio. Esant 2,4 GHz dažniui, tai reiškia, kad tik vienas centimetras laido paveikė jūsų grandinę;jei lituojate atskirus komponentus kartu, tai skauda galvą, bet jei išdėstysite grandinę ant kelių kvadratinių milimetrų, tai nėra problema.
Moore'o dėsnio žlugimo numatymas arba vėl ir vėl parodymas, kad šios prognozės yra klaidingos, mokslo ir technologijų žurnalistikoje tapo pasikartojančia tema. Lieka faktas, kad „Intel“, „Samsung“ ir TSMC – trys konkurentai, kurie vis dar yra priešakyje. žaidimo, toliau glaudins daugiau funkcijų viename kvadratiniame mikrometre ir ateityje planuoja pristatyti kelias patobulintų lustų kartas. Nors pažanga, kurią jie padarė kiekviename žingsnyje, gali būti ne tokia didelė kaip prieš du dešimtmečius, tranzistorių miniatiūrizavimas tęsiasi.
Tačiau atrodo, kad atskirų komponentų atveju pasiekėme natūralią ribą: jų sumažinimas nepagerina jų našumo, o mažiausi šiuo metu prieinami komponentai yra mažesni, nei reikalauja dauguma naudojimo atvejų. Atrodo, kad atskiriems įrenginiams nėra Mūro dėsnio, bet jei yra Moore'o įstatymas, norėtume pamatyti, kiek vienas žmogus gali įveikti SMD litavimo iššūkį.
Visada norėjau nufotografuoti PTH rezistorių, kurį naudojau aštuntajame dešimtmetyje, ir įdėti į jį SMD rezistorių, kaip ir dabar keičiu/išimau. Mano tikslas yra padaryti savo brolius ir seseris (nė vienas iš jų nėra elektroniniai gaminiai) kiek pasikeite, tame tarpe net matau savo darbo dalis, (blogėjant regėjimui, rankos drebulys).
Man patinka sakyti, ar tai kartu, ar ne. Labai nekenčiu „tobulėti, tobulėti“.Kartais jūsų išdėstymas veikia gerai, bet nebegalite gauti dalių.Kas tai per velnias?.Gera koncepcija yra gera koncepcija, ir geriau ją išlaikyti tokią, kokia yra, o ne tobulinti be jokios priežasties.Gantas
„Trys bendrovės „Intel“, „Samsung“ ir TSMC vis dar konkuruoja šio žaidimo priešakyje, nuolat išspausdamos daugiau funkcijų vienam kvadratiniam mikrometrui.
Elektroniniai komponentai yra dideli ir brangūs. 1971 m. vidutinė šeima turėjo tik kelis radijo imtuvus, stereo aparatūrą ir televizorių. Iki 1976 m. pasirodė kompiuteriai, skaičiuotuvai, skaitmeniniai laikrodžiai, kurie buvo maži ir vartotojams nebrangūs.
Šiek tiek miniatiūrizacija atsiranda dėl dizaino. Operatyviniai stiprintuvai leidžia naudoti giratorius, kurie kai kuriais atvejais gali pakeisti didelius induktorius. Aktyvūs filtrai taip pat pašalina induktorius.
Didesni komponentai skatina kitus dalykus: grandinės sumažinimą, ty stengiamės naudoti kuo mažiau komponentų, kad grandinė veiktų.Šiandien mums taip nerūpi.Ar reikia kažko pakeisti signalą?Pasiimkite operacinį stiprintuvą. Ar jums reikia būsenos mašinos? Paimkite mpu. ir tt. Šiandien komponentai yra tikrai maži, bet iš tikrųjų viduje yra daug komponentų. Taigi iš esmės jūsų grandinės dydis didėja ir energijos suvartojimas didėja. Tranzistorius, naudojamas signalui apversti, sunaudoja mažiau energijos. atlikti tą patį darbą nei operacinis stiprintuvas. Bet vėlgi, miniatiūrizavimas pasirūpins galios naudojimu. Tiesiog naujovės pakrypo kita linkme.
Jūs tikrai praleidote keletą didžiausių sumažinto dydžio privalumų / priežasčių: sumažėjęs pakuotės parazitų kiekis ir didesnis galios valdymas (kas atrodo priešinga).
Praktiniu požiūriu, kai funkcijos dydis pasieks apie 0,25u, pasieksite GHz lygį, tuo metu didelis SOP paketas pradeda duoti didžiausią* efektą. Ilgi laidai ir tie laidai galiausiai jus nužudys.
Šiuo metu QFN/BGA paketų našumas labai pagerėjo.Be to, kai taip sumontuojate pakuotę plokščiai, * žymiai* geresnės šiluminės charakteristikos ir atviros trinkelės.
Be to, „Intel“, „Samsung“ ir TSMC tikrai atliks svarbų vaidmenį, tačiau ASML gali būti daug svarbesnis šiame sąraše. Žinoma, tai gali būti netaikoma pasyviam balsui…
Tai ne tik silicio sąnaudų mažinimas naudojant naujos kartos proceso mazgus. Kiti dalykai, pvz., maišeliai. Mažesniems paketams reikia mažiau medžiagų ir wcsp ar net mažiau. Mažesniems paketams, mažesnėms PCB ar moduliams ir kt.
Dažnai matau kai kuriuos katalogo gaminius, kuriuose vienintelis veiksnys yra išlaidų mažinimas.MHz/atminties dydis tas pats, SOC funkcija ir kontaktų išdėstymas vienodi. Galime naudoti naujas technologijas, kad sumažintume energijos suvartojimą (dažniausiai tai nėra nemokama, todėl turi turėti tam tikrų konkurencinių pranašumų, kurie rūpi klientams)
Vienas iš didelių komponentų privalumų yra antiradiacinė medžiaga. Maži tranzistoriai yra jautresni kosminių spindulių poveikiui šioje svarbioje situacijoje. Pavyzdžiui, kosmose ir net didelio aukščio observatorijose.
Nemačiau pagrindinės greičio didinimo priežasties. Signalo greitis yra maždaug 8 coliai per nanosekundę. Taigi, tiesiog sumažinus dydį, galimi greitesni lustai.
Galbūt norėsite patikrinti savo matematiką apskaičiuodami sklidimo delsos skirtumą dėl pakuočių pakeitimų ir sumažėjusių ciklų (1/dažnis). Tai reiškia, kad sumažinsite frakcijų vėlavimą / laikotarpį. Pamatysite, kad jis net nepasirodo kaip apvalinimo koeficientas.
Vienas dalykas, kurį noriu pridurti, yra tai, kad daugelis IC, ypač senesnio dizaino ir analoginių lustų, iš tikrųjų nėra sumažinami, bent jau viduje. Dėl automatizuotos gamybos patobulinimų paketai tapo mažesni, bet taip yra todėl, kad DIP paketai paprastai turi daug liko vietos viduje, o ne todėl, kad tranzistoriai ir pan. sumažėjo.
Be problemos, kad robotas būtų pakankamai tikslus, kad iš tikrųjų galėtų valdyti mažus komponentus didelės spartos paėmimo ir paėmimo įrenginiuose, kita problema yra patikimas mažų komponentų suvirinimas.Ypač tada, kai vis tiek reikia didesnių komponentų dėl galios / talpos reikalavimų. speciali litavimo pasta, specialūs pakopinio litavimo pastos šablonai (užtepkite nedidelį kiekį litavimo pastos, kur reikia, bet vis tiek užtektinai litavimo pastos dideliems komponentams) pradėjo labai brangti. Taigi, manau, yra plokščiakalnis, ir tolesnis miniatiūrizavimas grandinėje plokštės lygis yra tik brangus ir įmanomas būdas. Šiuo metu taip pat galite atlikti daugiau integracijos silicio plokštelių lygiu ir supaprastinti atskirų komponentų skaičių iki absoliutaus minimumo.
Tai pamatysite savo telefone.Maždaug 1995 m. aš nusipirkau keletą ankstyvųjų mobiliųjų telefonų pardavimų salone už kelis dolerius. Dauguma IC yra per skylutes. Atpažįstamas centrinis procesorius ir NE570 kompaneris, didelė daugkartinio naudojimo IC.
Tada galų gale gavau keletą atnaujintų delninių telefonų. Yra labai mažai komponentų ir beveik nieko nėra pažįstamo. Kai kuriuose IC ne tik didesnis tankis, bet ir pritaikytas naujas dizainas (žr. SDR), kuris pašalina daugumą atskiri komponentai, kurie anksčiau buvo būtini.
> (Užtepkite nedidelį kiekį litavimo pastos, kur reikia, bet vis tiek pateikite pakankamai litavimo pastos dideliems komponentams)
Ei, aš įsivaizdavau „3D/Wave“ šabloną, kad išspręstų šią problemą: plonesnis ten, kur yra mažiausi komponentai, ir storesnis ten, kur yra maitinimo grandinė.
Šiais laikais SMT komponentai yra labai maži, galite naudoti tikrus atskirus komponentus (ne 74xx ir kitas šiukšles), kad sukurtumėte savo CPU ir atsispausdintumėte jį ant PCB. Pabarstykite jį LED, matysite, kaip jis veikia realiu laiku.
Bėgant metams, aš tikrai vertinu spartų sudėtingų ir mažų komponentų vystymąsi. Jie daro didžiulę pažangą, tačiau kartu suteikia naują sudėtingumo lygį pasikartojančiam prototipų kūrimo procesui.
Analoginių grandinių reguliavimo ir modeliavimo greitis yra daug didesnis nei tai, ką darote laboratorijoje. Didėjant skaitmeninių grandinių dažniui, PCB tampa surinkimo dalimi. Pavyzdžiui, perdavimo linijos efektai, sklidimo vėlavimas. Bet kokio pjovimo prototipų kūrimas. krašto technologiją geriausia išleisti norint teisingai užbaigti projektą, o ne koreguoti laboratorijoje.
Kalbant apie pomėgius, vertinimas. Grandinių plokštės ir moduliai yra sprendimas susitraukiantiems komponentams ir išankstinio testavimo moduliams.
Dėl to viskas gali būti „įdomu“, bet manau, kad pirmą kartą pradėti įgyvendinti projektą gali būti prasmingiau dėl darbo ar pomėgių.
Konvertavau kai kuriuos dizainus iš skylių į SMD. Gaminkite pigesnius gaminius, bet nesmagu kurti prototipus rankomis. Viena maža klaida: „lygiagreti vieta“ turėtų būti skaitoma kaip „lygiagreti plokštė“.
Ne. Kai sistema laimės, archeologai vis tiek bus sumišę dėl jos radinių. Kas žino, galbūt 23 amžiuje Planetų aljansas priims naują sistemą...
Negalėčiau daugiau sutikti.Koks yra 0603 dydis?Žinoma, išlaikyti 0603 kaip imperinį dydį ir „pašaukti“ 0603 metrinį dydį 0604 (arba 0602) nėra taip sunku, net jei jis gali būti techniškai neteisingas (ty: tikrasis atitinkantis dydis – ne taip) bet kokiu atveju.Griežtas), bet bent jau visi žinos, apie kokią technologiją kalbate (metrinė/imperinė)!
„Bendrai kalbant, pasyvūs komponentai, tokie kaip rezistoriai, kondensatoriai ir induktoriai, nepagerės, jei juos sumažinsite.