albisteak

Beharbada, Ohm-en legearen ondoren, elektronikako bigarren legerik ospetsuena Moore-ren legea da: zirkuitu integratu batean fabrikatu daitezkeen transistore kopurua bi urtean behin edo bikoiztu egiten da.Txiparen tamaina fisikoa gutxi gorabehera berdina denez, horrek esan nahi du transistore indibidualak txikiagoak izango dira denborarekin. Ezaugarrien tamaina txikiagoko txip belaunaldi berri bat abiadura arruntean agertzea espero dugu, baina zertarako balio du gauzak txikiagoak egiteak?Txikiagoak beti esan nahi du hobea?
Joan den mendean, ingeniaritza elektronikoak aurrerapen izugarriak egin ditu. 1920ko hamarkadan, AM irrati aurreratuenak hainbat huts-hodi, hainbat induktore erraldoi, kondentsadore eta erresistentzia, antena gisa erabiltzen ziren dozenaka metro hari eta bateria multzo handi batez osatuta zeuden. gailu osoa elikatzeko.Gaur egun, dozena bat musika erreproduzitzeko zerbitzu baino gehiago entzun ditzakezu poltsikoan duzun gailuan, eta gehiago egin dezakezu. Baina miniaturizazioa ez da bakarrik eramangarritasunerako: guztiz beharrezkoa da gaur egun gure gailuetatik espero dugun errendimendua lortzeko.
Osagai txikiagoen abantaila nabaria da bolumen berean funtzionaltasun gehiago sartzea ahalbidetzen dutela. Hori bereziki garrantzitsua da zirkuitu digitaletarako: osagai gehiagok esan nahi du denbora berean prozesatu gehiago egin dezakezula. Esate baterako, teorian, 64 biteko prozesadore batek prozesatutako informazio kopurua erloju-maiztasun berean exekutatzen den 8 biteko CPU batena baino zortzi aldiz handiagoa da. Baina, gainera, zortzi aldiz osagai gehiago behar ditu: erregistroak, batutzaileak, busak eta abar zortzi aldiz handiagoak dira. .Beraz, zortzi aldiz handiagoa den txip bat edo zortzi aldiz txikiagoa den transistore bat behar duzu.
Gauza bera gertatzen da memoria txipekin: transistore txikiagoak eginez, biltegiratze leku gehiago izango duzu bolumen berean. Gaur egungo pantaila gehienetan pixelak film meheko transistorez eginda daude, beraz, zentzuzkoa da horiek eskalatzea eta bereizmen handiagoak lortzea. , transistorea zenbat eta txikiagoa izan, orduan eta hobeto, eta badago beste arrazoi erabakigarri bat: haien errendimendua asko hobetzen da. Baina zergatik zehazki?
Transistore bat egiten duzun bakoitzean, osagai gehigarri batzuk doan emango ditu. Terminal bakoitzak erresistentzia bat du seriean. Korrontea daraman edozein objektuk ere autoinduktantzia du. Azkenik, edozein eroaleren artean kapazitantzia bat dago elkarri begira. Efektu hauek guztiak potentzia kontsumitu eta transistorearen abiadura moteldu.Kapazitate parasitoak bereziki kezkagarriak dira: transistoreak pizten edo itzaltzen diren bakoitzean kargatu eta deskargatu behar dira, eta horrek denbora eta korrontea eskatzen du elikadura-iturritik.
Bi eroaleen arteko kapazitatea haien tamaina fisikoaren funtzioa da: tamaina txikiagoak kapazitate txikiagoa esan nahi du.Eta kondentsadore txikiagoek abiadura handiagoa eta potentzia txikiagoa esan nahi dutenez, transistore txikiagoek erloju-maiztasun handiagoetan funtziona dezakete eta horrela bero gutxiago xahutu dezakete.
Transistoreen tamaina txikitzen duzun heinean, kapazitantzia ez da aldatzen den efektu bakarra: gailu handiagoentzat agerikoak ez diren efektu mekaniko kuantiko bitxi asko daude. Hala ere, orokorrean, transistoreak txikiago egiteak azkarrago egingo ditu. Baina produktu elektronikoak gehiago dira. transistoreak baino.Beste osagaiak txikitzen dituzunean, nola funtzionatzen dute?
Orokorrean, erresistentzia, kondentsadore eta induzitzaileak bezalako osagai pasiboak ez dira hobetuko txikiagoak direnean: modu askotan, okerrera egingo dute.Hori dela eta, osagai horien miniaturizazioa bolumen txikiago batean konprimitu ahal izatea da batez ere. , horrela PCB espazioa aurrezten.
Erresistentziaren tamaina murriztu daiteke galera handiegirik eragin gabe.Material baten erresistentzia honek ematen du, non l luzera den, A sekzio-eremua den eta ρ materialaren erresistentzia den. besterik gabe, luzera eta sekzioa murriztu, eta fisikoki erresistentzia txikiagoarekin amaitzen da, baina erresistentzia bera izaten jarraitzen du. Desabantaila bakarra da potentzia bera xahutzean, fisikoki erresistentzia txikiagoek erresistentzia handiagoek baino bero gehiago sortuko dutela.Beraz, txikiak. erresistentziak potentzia baxuko zirkuituetan soilik erabil daitezke.Taula honek SMD erresistentzien potentzia maximoa nola txikitzen den erakusten du haien tamaina txikiagotzean.
Gaur egun, eros dezakezun erresistentziarik txikiena 03015 neurri metrikoa da (0,3 mm x 0,15 mm). Haien potentzia nominala 20 mW baino ez da eta oso potentzia gutxi xahutzen duten eta tamainaz oso mugatuak diren zirkuituetarako soilik erabiltzen dira. 0201 metriko txikiagoa. paketea (0,2 mm x 0,1 mm) kaleratu da, baina oraindik ez da produkzioan jarri. Baina fabrikatzailearen katalogoan agertzen badira ere, ez espero leku guztietan egotea: pick and place robot gehienak ez dira behar bezain zehatzak. horiek kudeatzeko, beraz, oraindik produktu nitxoak izan daitezke.
Kondentsadoreak ere eskala daitezke, baina horrek haien kapazitatea murriztuko du.Shunt-kondentsadore baten kapazitatea kalkulatzeko formula hau da, non A plakaren azalera den, d haien arteko distantzia den eta ε konstante dielektrikoa den. (tarteko materialaren propietatea).Kondentsadorea (funtsean, gailu laua) miniaturizatuta badago, eremua murriztu egin behar da, eta horrela kapazitatea murriztuz.Oraindik nafara asko bolumen txikian ontziratu nahi baduzu, aukera bakarra. hainbat geruza elkarrekin pilatzea da.Materialen eta fabrikazioaren aurrerapenen ondorioz, film meheak (d txikiak) eta dielektriko bereziak (ε handiagoak) ere posible egin dituztenez, kondentsadoreen tamaina nabarmen txikitu da azken hamarkadetan.
Gaur egun eskuragarri dagoen kondentsadore txikiena 0201 pakete metriko ultra-txiki batean dago: 0,25 mm x 0,125 mm baino ez. Haien kapazitantzia oraindik erabilgarria den 100 nFra mugatzen da, eta funtzionamendu-tentsio maximoa 6,3 V-koa da. Gainera, pakete hauek oso txikiak dira eta horiek kudeatzeko ekipamendu aurreratuak behar dituzte, haien harrera zabala mugatuz.
Induktoreen kasuan, istorioa apur bat zaila da. Bobina zuzen baten induktantzia honek ematen du, non N bira kopurua den, A bobinaren sekzio-azalera den, l bere luzera den eta μ den. materialaren konstantea (iragazkortasuna).Dimentsio guztiak erdira murrizten badira, induktantzia ere erdira murriztuko da.Hala ere, hariaren erresistentzia berdina izaten jarraitzen du: hariaren luzera eta sekzioa murrizten direlako. bere jatorrizko balioaren laurdena. Horrek esan nahi du erresistentzia berdina lortzen duzula induktantziaren erdian, beraz, bobinaren kalitate-faktorea (Q) erdira murrizten duzu.
Komertzialki eskuragarri dagoen indukzio diskretu txikienak 01005 hazbeteko tamaina hartzen du (0,4 mm x 0,2 mm). Hauek 56 nH bezain altuak dira eta ohmio gutxiko erresistentzia dute. 0201 pakete metriko ultra-txiki bateko induzitzaileak 2014an kaleratu ziren, baina itxuraz ez dira inoiz merkatuan sartu.
Induktantzia dinamikoa izeneko fenomenoa erabiliz konpondu dira induktoreen muga fisikoak, grafenoz egindako bobinetan ikus daitekeena.Baina hala ere, modu komertzialki bideragarrian fabrikatu badaiteke, %50 handitu daiteke, azkenik, bobina ezin da ondo miniaturizatu. Hala ere, zure zirkuitua maiztasun altuetan funtzionatzen badu, hori ez da zertan arazo bat izan behar. Zure seinalea GHz barrutian badago, nH bobina batzuk nahikoak izan ohi dira.
Honek iragan mendean miniaturizatu den beste gauza batera garamatza, baina agian ez zara berehala ohartuko: komunikaziorako erabiltzen dugun uhin-luzera.Irrati-emisio goiztiarrek 1 MHz inguruko uhin ertaineko AM frekuentzia erabiltzen zuten, 300 metro inguruko uhin-luzera. 100 MHz edo 3 metrotan zentratutako FM maiztasun-banda 1960ko hamarkadaren inguruan ezaguna egin zen, eta gaur egun 4G komunikazioak erabiltzen ditugu batez ere 1 edo 2 GHz inguruan (20 cm inguru).Maiztasun altuagoek informazioa transmititzeko ahalmen handiagoa dakar.Miniaturizazioa dela eta maiztasun horietan lan egiten duten irrati merkeak, fidagarriak eta energia aurrezteko aukera dugu.
Uhin-luzera txikiagoek antenak txikitu ditzakete, haien tamaina transmititu edo jaso behar duten maiztasunarekin zuzenean lotuta baitago. Gaur egungo telefono mugikorrek ez dute antena irten luzerik behar, GHz-ko maiztasunetan duten komunikazio dedikatuari esker, eta horretarako antena bat baino ez da izan behar. zentimetroko luzera.Horregatik, oraindik FM hargailuak dituzten telefono mugikor gehienek entzungailuak konektatzea eskatzen dute erabili aurretik: irratiak entzungailuen kablea erabili behar du antena gisa, metro bateko luzera duten uhin horietatik seinale indar nahikoa lortzeko.
Gure miniaturazko antenei konektaturiko zirkuituei dagokienez, txikiagoak direnean, errazago egiten dira benetan.Hau ez da soilik transistoreak azkarragoak bihurtu direlako, baizik eta transmisio-lerroen efektuak ez direlako arazo gehiago.Laburbilduz, luzera denean. hari baten uhin-luzeraren hamarren bat gainditzen du, zirkuitua diseinatzerakoan fase-aldaketa kontuan hartu behar duzu. 2,4 GHz-tan, horrek esan nahi du hari zentimetro bakarrak eragin duela zure zirkuituan;osagai diskretuak elkarrekin soldatzen badituzu, buruko mina da, baina zirkuitua milimetro karratu batzuetan ezartzen baduzu, ez da arazorik.
Mooreren Legearen desagerpena iragartzea edo iragarpen horiek behin eta berriz oker daudela erakustea, behin eta berriz errepikatzen den gaia bihurtu da zientzia- eta teknologia-kazetaritzan. Izan ere, Intel, Samsung eta TSMC, oraindik ere abangoardian dauden hiru lehiakideak. jokoaren, mikrometro karratu bakoitzeko ezaugarri gehiago konprimitzen jarraitu eta etorkizunean hainbat txip hobetu belaunaldi sartzeko asmoa. Nahiz eta urrats bakoitzean egin duten aurrerapena duela bi hamarkada bezain handia ez izan, transistoreen miniaturizazioa jarraitzen du.
Hala ere, osagai diskretuetarako, badirudi muga natural batera iritsi garela: txikiagotzeak ez du haien errendimendua hobetzen, eta gaur egun eskuragarri dauden osagai txikienak erabilera-kasu gehienek eskatzen dutena baino txikiagoak dira.Badirudi ez dagoela Moore-ren legea gailu diskretuetarako, baina Moore-ren legea badago, pertsona batek SMD soldadura-erronka zenbateraino bultza dezakeen ikustea gustatuko litzaiguke.
1970eko hamarkadan erabili nuen PTH erresistentzia bati argazki bat atera nahi izan diot beti, eta SMD erresistentzia bat jarri, orain sartu/irten ari naizen bezala. Nire helburua nire anai-arrebak egitea da (horietako bat ere ez da. produktu elektronikoak) zenbat aldaketa, nire lanaren zatiak ere ikus ditzaket barne (ikusmena okertzen ari den heinean, eskuak okerrera egiten ari dira Dardara).
Gustatzen zait esatea, elkarrekin ala ez. Oso gorroto dut "hobetu, hobetu".Batzuetan zure diseinuak ondo funtzionatzen du, baina jada ezin dituzu piezak eskuratu. Zer demontre da hori?.Kontzeptu on bat kontzeptu ona da, eta hobe da dagoen bezala mantentzea, arrazoirik gabe hobetzea baino.Gantt
"Izan ere, Intel, Samsung eta TSMC hiru konpainiek joko honen abangoardian lehiatzen jarraitzen dute, mikrometro karratuko ezaugarri gehiago ateratzen dituztela etengabe".
Osagai elektronikoak handiak eta garestiak dira.1971n, batez besteko familiak irrati gutxi, estereoa eta telebista bat besterik ez zituen. 1976rako ordenagailuak, kalkulagailuak, erloju digitalak eta erlojuak atera ziren, kontsumitzaileentzat txikiak eta merkeak.
Miniaturizazio batzuk diseinutik datoz.Anplifikadore operatiboek biragailuak erabiltzea ahalbidetzen dute, zenbait kasutan induzigailu handiak ordezkatu ditzakete.Iragazki aktiboak induktoreak ere ezabatzen dituzte.
Osagai handiagoek beste gauza batzuk sustatzen dituzte: zirkuituaren minimizazioa, hau da, zirkuituak funtziona dezan osagai gutxien erabiltzen saiatzea.Gaur egun, ez zaigu hainbeste axola.Zerbait behar duzu seinalea alderantzikatzeko?Eragiketa-anplifikadore bat hartu. Egoera-makina bat behar al duzu? Hartu mpu.etc. Gaur egungo osagaiak oso txikiak dira, baina benetan osagai asko daude barruan. Beraz, funtsean, zure zirkuituaren tamaina handitzen da eta energia-kontsumoa handitzen da. Seinale bat inbertitzeko erabiltzen den transistore batek potentzia gutxiago erabiltzen du. anplifikadore operatibo batek baino lan bera bete. Baina, berriro ere, miniaturizazioak arduratuko du potentziaren erabileraz. Berrikuntza beste norabide batera joan dela da.
Benetan galdu dituzu tamaina murriztearen abantaila/arrazoi handienetako batzuk: paketeen parasitoak murriztea eta potentzia manipulatzea areagotzea (intuitiboa dirudiena).
Ikuspegi praktikotik, ezaugarrien tamaina 0.25u-ra iristen denean, GHz-ko mailara iritsiko zara, eta une horretan SOP pakete handiak* efektu handiena sortzen hasten da. Lotura-hari luzeak eta kable horiek hil egingo zaituzte azkenean.
Une honetan, QFN/BGA paketeak asko hobetu dira errendimenduari dagokionez.Gainera, paketea horrela lauan muntatzen duzunean, * nabarmen * errendimendu termiko hobea eta ageriko kuxinak lortzen dituzu.
Gainera, Intelek, Samsungek eta TSMCk paper garrantzitsua izango dute zalantzarik gabe, baina ASML askoz ere garrantzitsuagoa izan daiteke zerrenda honetan. Jakina, baliteke hau ahots pasiboari ez aplikatzea...
Ez da soilik silizio-kostuak murriztea hurrengo belaunaldiko prozesu-nodoen bidez.Beste gauza batzuk, esate baterako, poltsak.Pakete txikiagoek material eta wcsp gutxiago behar dituzte edo are gutxiago.Pakete txikiagoak, PCB edo modulu txikiagoak, etab.
Askotan ikusten ditut katalogoko produktu batzuk, non eragile bakarra kostuen murrizketa den.MHz/memoriaren tamaina berdina da, SOC funtzioa eta pin antolamendua berdinak dira. Teknologia berriak erabil ditzakegu energia-kontsumoa murrizteko (normalean hau ez da doakoa, beraz, bezeroei axola zaizkien abantaila lehiakor batzuk egon behar dira)
Osagai handien abantailetako bat erradiazioen aurkako materiala da.Transistore txiki-txikiak izpi kosmikoen eraginak jasan ditzakete, egoera garrantzitsu honetan.Adibidez, espazioan eta baita altuera handiko behatokietan ere.
Ez nuen abiadura handitzeko arrazoi handirik ikusi. Seinalearen abiadura 8 hazbeteko nanosegundoko gutxi gorabehera da. Beraz, tamaina murriztuz gero, txip azkarragoak posible dira.
Baliteke zure matematika egiaztatu nahi izatea bilketa aldaketen eta ziklo murriztuen ondoriozko hedapen-atzerapenaren aldea kalkulatuz (1/maiztasuna). Hau da, atzerapena/fakzioen aldia murrizteko. Konturatuko zara ez dela ere agertzen. biribilketa faktorea.
Gehitu nahi dudan gauza bat da IC asko, batez ere diseinu zaharragoak eta txip analogikoak, ez direla benetan txikitzen, barnean behintzat. Fabrikazio automatizatuan egindako hobekuntzen ondorioz, paketeak txikitu egin dira, baina hori DIP paketeek normalean asko dituzte. barruan geratzen den espazioa, ez transistoreak eta abar txikiagoak direlako.
Abiadura handiko hautaketa-aplikazioetan osagai txikiak benetan maneiatzeko robota nahikoa zehatza izateko arazoaz gain, beste arazo bat osagai txiki-txikiak modu fidagarrian soldatzea da. Batez ere potentzia/edukiera eskakizunengatik osagai handiagoak behar dituzunean. soldadura-pasta berezia, urrats berezia soldadura-pasta txantiloiak (aplikatu soldadura-pasta kopuru txiki bat behar den lekuan, baina oraindik osagai handietarako nahikoa soldadura-pasta eman) oso garestitzen hasi ziren. Beraz, goi-lautada bat dagoela uste dut, eta zirkuituan miniaturizazio gehiago dagoela. taula maila modu garestia eta bideragarria besterik ez da. Une honetan, integrazio gehiago egin dezakezu siliziozko obleen mailan eta osagai diskretuen kopurua ahalik eta minimo bateraino erraztu.
Hau zure telefonoan ikusiko duzu. 1995 inguruan, lehen telefono mugikor batzuk erosi nituen garaje-salmentetan dolar batzuen truke. IC gehienak zulo bidezkoak dira. CPU ezagutgarriak eta NE570 konpander, IC berrerabilgarri handiak.
Ondoren, eskuko telefono eguneratu batzuekin amaitu nuen. Oso osagai gutxi daude eta ia ezer ezagutzen. IC kopuru txiki batean, dentsitatea ez ezik, dentsitatea handiagoa da, diseinu berri bat ere hartzen da (ikus SDR), eta horrek gehienak ezabatzen ditu. lehen ezinbestekoak ziren osagai diskretuak.
> (Aplikatu soldadura-pasta kopuru txiki bat behar den lekuan, baina oraindik osagai handietarako nahikoa soldadura-pasta eman)
Aizu, "3D/Wave" txantiloia irudikatu nuen arazo hau konpontzeko: meheagoa osagai txikienak dauden lekuan eta lodiagoa potentzia-zirkuitua dagoen tokian.
Gaur egun, SMT osagaiak oso txikiak dira, benetako osagai diskretuak erabil ditzakezu (ez 74xx eta beste zabor batzuk) zure CPU propioa diseinatzeko eta PCBan inprimatzeko. LEDarekin hautseztatu, denbora errealean funtzionatzen ikusi dezakezu.
Urteetan zehar, zalantzarik gabe, eskertzen dut osagai konplexu eta txikien garapen azkarra. Aurrerapen izugarria ematen dute, baina, aldi berean, konplexutasun maila berri bat gehitzen diote prototipatze prozesu iteratiboari.
Zirkuitu analogikoen doikuntza eta simulazio-abiadura laborategian egiten duzuna baino askoz azkarragoa da.Zirkuitu digitalen maiztasuna igotzen den heinean, PCB-a muntaketaren parte bihurtzen da.Adibidez, transmisio-lerroaren efektuak, hedapen-atzerapena.Edozein ebaketa-prototipatzea. ertz-teknologia onena diseinua behar bezala osatzera gastatzen da, laborategian doikuntzak egiteko beharrean.
Zaletasun-elementuei dagokienez, ebaluazioa.Zirkuitu-plakak eta moduluak osagaiak txikitzeko eta aurrez probatzeko moduluak irtenbide bat dira.
Horrek gauzak "dibertsioa" galtzea eragin dezake, baina uste dut zure proiektua lehen aldiz martxan jartzea esanguratsuagoa izan daitekeela lanagatik edo zaletasunengatik.
Diseinu batzuk zeharkako zulotik SMDra bihurtzen aritu naiz. Egin produktu merkeagoak, baina ez da dibertigarria prototipoak eskuz eraikitzea. Akats txiki bat: "leku paraleloa" "plaka paraleloa" bezala irakurri behar da.
Ez. Sistema batek irabazi ondoren, arkeologoak oraindik nahastuta egongo dira bere aurkikuntzekin. Nork daki, agian 23. mendean, Aliantza Planetarioak sistema berri bat hartuko du...
Ezin nuen gehiago ados egon. Zein da 0603-ren tamaina? Jakina, 0603 tamaina inperial gisa mantentzea eta 0603 neurri metrikoa 0604 (edo 0602) "deitzea" ez da hain zaila, teknikoki okerra izan daitekeen arren (hau da: benetako bat datorren tamaina-ez horrela) hala ere.Zorrotza), baina denek jakingo dute zein teknologiataz ari zaren (metrikoa/inperiala)!
"Oro har, erresistentzia, kondentsadoreak eta induzitzaileak bezalako osagai pasiboak ez dira hobetuko txikiagoak egiten badituzu".