O que é um circuito integrado (IC)?

Na sociedade moderna, os produtos eletrônicos estão por toda parte e se integraram a todos os aspectos de nossas vidas. Embora vários dispositivos eletrônicos tenham funções diferentes, todos confiamcircuitos integrados. Um circuito integrado é um dispositivo microeletrônico que integra vários componentes e a fiação em uma bolacha semicondutora. Após a embalagem, ele forma uma estrutura funcional, promovendo o desenvolvimento de componentes eletrônicos para miniaturização e muito mais.

O que é um circuito integrado (IC)?

Umcircuito integrado (ICPara abreviar), também conhecido como circuito integrado, refere -se à integração de vários componentes eletrônicos (como diodos, transistores, resistores etc.) em um único chip para formar um sistema de circuito completo. O surgimento de circuitos integrados tornou o design e a fabricação de circuitos mais convenientes e eficientes. Ao mesmo tempo, reduziu bastante o custo dos circuitos e promoveu o desenvolvimento da moderna tecnologia eletrônica.

O que os circuitos integrados (IC) fazem?

Um circuito integrado (IC) é uma tecnologia que integra um grande número de componentes eletrônicos em um pequeno chip semicondutor. A tecnologia de litografia é usada e a luz ultravioleta é usada para imprimir componentes em um substrato simultaneamente. Isso é mais eficiente, menor em custo e mais confiável em desempenho do que componentes discretos.
O ICS tem vantagens significativas:

• A integração da função torna o design do circuito flexível e compacto.

• Facilita o design e a fabricação, ajudando no rápido desenvolvimento de produtos eletrônicos.

• Reduz o volume, tornando os produtos leves e portáteis.

• Reduz os custos e aumenta a competitividade de preços.

• Melhora o desempenho e acelera a transmissão e o processamento de dados.

• Aumenta a confiabilidade e reduz as taxas de falha.

Evolução da fabricação de IC

A história do desenvolvimento de circuitos integrados (ICS, circuitos integrados) é um capítulo crucial na história da tecnologia eletrônica moderna. Ele não apenas acelera a miniaturização de produtos eletrônicos, mas também fornece impulso para a inovação em muitos setores.

1. Estágio inicial (final da década de 1950 - início da década de 1960): Antes disso, os dispositivos eletrônicos dependiam de tubos de vácuo volumosos. A invenção do transistor em 1947 tornou possível a miniaturização. Embora os transistores tenham sido amplamente utilizados, ainda eram necessários vários componentes individuais. Em 1958, Jack Kilby, da Texas Instruments, nos Estados Unidos, inventou o primeiro circuito integrado, integrando vários componentes eletrônicos, como transistores, resistores e capacitores em um pequeno chip. Isso marcou uma grande revolução na tecnologia eletrônica, tornando os dispositivos mais compactos e eficientes.
   

2. Comercialização e desenvolvimento (meados da década de 1960 - início dos anos 1970): Em 1961, foi introduzido o primeiro circuito integrado comercial. Posteriormente, a Intel também lançou seus produtos de circuito integrado, promovendo a aplicação generalizada da tecnologia. Em 1965, Gordon Moore, o fundador da Intel, propôs "Moore's Law", que afirma que o número de transistores em um circuito integrado dobra aproximadamente a cada 18 meses, tornando -se um princípio orientador para o desenvolvimento de circuitos e microprocessadores integrados.
   

3. Nascimento e popularização de microprocessadores (meados da década de 1970 - início dos anos 80): Em 1971, a Intel lançou o primeiro microprocessador, o processador 4004, que foi o primeiro circuito integrado a integrar a unidade de processamento central (CPU) do computador em um único chip, estabelecendo a base para a miniaturização e popularização de computadores. No final da década de 1970, com a maturidade da tecnologia de microprocessadores, os computadores pessoais (PCs) começaram a surgir e os circuitos integrados gradualmente entraram na vida cotidiana das pessoas, promovendo fortemente a chegada da sociedade baseada na informação.
   

4. Salto tecnológico (1990 - início dos anos 2000): Com o progresso contínuo da tecnologia de semicondutores, o processo de fabricação de circuitos integrados tornou -se cada vez mais refinado, evoluindo do nível de mícrons para o nível do nanômetro. Isso permite um único chip para integrar mais funções e melhora significativamente o desempenho. Na década de 1990, com o rápido desenvolvimento de comunicação móvel e eletrônicos de consumo, os circuitos integrados evoluíram gradualmente para o sistema no chip (SOC), integrando mais funções em um único chip e sendo amplamente utilizado em dispositivos como smartphones e tablets.
   

5. Situação atual (desde os anos 2010): O processo de fabricação de circuitos integrados entrou no estágio em nível de nanômetro, como 7nm e 5nm. O desempenho e a eficiência dos circuitos integrados estão melhorando constantemente, com os chips se tornando mais rápidos e tendo menor consumo de energia. Novos microprocessadores de geração, GPUs (unidades de processamento gráfico) etc. são amplamente utilizadas em campos de ponta, como inteligência artificial, big data, computação em nuvem e direção autônoma. No futuro, os circuitos integrados continuarão a desempenhar um papel fundamental em áreas como computação quântica, aprendizado profundo e comunicação 5G, impulsionando o desenvolvimento contínuo da tecnologia. A partir da simples integração dos transistores, aos chips de alto desempenho e miniaturizado de hoje, o desenvolvimento de circuitos integrados promoveu bastante a popularização de dispositivos eletrônicos e inovação tecnológica. Desde os primeiros computadores até os smartphones de hoje, veículos autônomos etc., os circuitos integrados estão por toda parte e se tornaram a pedra angular da tecnologia moderna.

Tipos de circuitos integrados

Circuitos integrados(ICS) pode ser classificado a partir de várias perspectivas, incluindo escala, função, aplicação e tecnologia. Aqui estão alguns métodos de classificação comuns para circuitos integrados:

1. Classificação por função

   • Circuitos integrados digitais: Processe sinais digitais discretos, como microprocessadores, memórias e matrizes de portão lógica.

   • Circuitos integrados analógicos: Processe sinais analógicos contínuos, como amplificadores operacionais, amplificadores de áudio e interruptores analógicos.

   • Circuitos integrados de sinal misto: Processe sinais digitais e analógicos simultaneamente, como conversores analógicos em digitais (ADCs) e conversores digitais para analog (DACs).

   • Circuitos integrados de potência: Usado para controlar e acionar cargas de alta corrente, como chips de gerenciamento de energia e drivers de motor.
     

2. Classificação por aplicação

   • Circuitos integrados de uso geral: Circuitos padrão com uma ampla gama de usos, como portões lógicos de uso geral, contadores e registros.

   • Circuitos integrados específicos para aplicativos (ASICS): Circuitos projetados para aplicações específicas, como processadores de imagem e chips de comunicação.

   • System-on-a-chip (SOC): Circuitos que integram as funções de um sistema eletrônico completo, incluindo processadores, memória e periféricos.

   • Circuitos integrados de radiofrequência (rfics): Circuitos de alta frequência para comunicação sem fio, como transceptores de RF e sintetizadores de frequência.
     

3. Classificação por tecnologia

   • Circuitos integrados bipolares: Use transistores bipolares, caracterizados por alta velocidade, mas consumo de energia relativamente alto.

   • Metal - Oxide - Semiconductor (MOS) Circuitos integrados: Use transistores MOS, caracterizados por baixo consumo de energia e alta integração.

   • Metal complementar - óxido - semicondutor (CMOS) Circuitos integrados: Combine os transistores do tipo n e P-do tipo p e são a tecnologia de circuito integrada mais comumente usada atualmente.

   • CMOs bipolares (BICMOS) Circuitos integrados: Combine tecnologias bipolares e CMOS, tendo as vantagens do consumo de velocidade e baixa energia. Esses métodos de classificação podem ser combinados para descrever com mais precisão os tipos e características dos circuitos integrados.

   • 

IC Tipos de embalagem

O método de embalagem de um chip IC refere-se a encapsular o chip em uma carcaça equipada com pinos para facilitar a conexão com uma placa de circuito. Diferentes métodos de embalagem são adequados para diferentes cenários de aplicação e requisitos de custo. Os tipos de embalagens comuns de IC são os seguintes:
Através da embalagem de orifícios

• Pacote em linha dupla (DIP): Os pinos são levados para fora de ambos os lados da embalagem em um arranjo de linha reta e inseridos na placa de circuito através de pinos. Possui uma estrutura simples e baixo custo e é adequado para solda manual, mas possui um grande volume, um número limitado de pinos e mau desempenho anti-interferência.

• Array da grade de pinos (PGA): Existem vários pinos quadrados dentro e fora do chip, dispostos em intervalos ao redor do chip, que podem ser organizados em 2 a 5 círculos. É conveniente para operações plug-and-play, possui alta confiabilidade e pode se adaptar a frequências mais altas, mas afetará a fiação de PCBs de várias camadas.
  Surface - Mount Packaging

• Pacote de pequena linha (POP): Os pinos são levados para fora de ambos os lados e é um pacote plano que pode ser soldado diretamente no PCB. É adequado para instalação e fiação SMT, com parâmetros parasitários reduzidos e alta confiabilidade em aplicações de alta frequência.

• Pacote Quad Flat (QFP): Os pinos são levados de quatro lados e são linhas retas horizontais com pequena indutância e podem operar em frequências mais altas. Possui um pequeno volume, pinos densos e bom desempenho anti-interferência e é adequado para aplicações de circuito de alta densidade.

• Transportadora de chip de chapéu de plástico (PLCC): Um transportador de chip embalado plástico com pinos em forma de J. Ele usa um pacote de portador de chip, que é conveniente para substituir circuitos integrados no sistema.

• Portador de chip de cerâmica sem chumbo (LCC): Os pinos são incorporados nos quatro lados do pacote de cerâmica e conduzem através do contato, e às vezes também é chamado de CLCC. Se a estrutura da transportadora e a forma do pino forem ligeiramente modificadas, ela poderá ser soldada diretamente ao PCB sem a necessidade de um soquete.
  Outra embalagem

• Array da grade de bola (BGA): Conecta o chip e a placa de circuito através de bolas de solda em forma de bola, com alta densidade de pinos, boa resistência à vibração e excelente condutividade térmica. É adequado para aplicações de alta velocidade e alta densidade, como CPUs e GPUs.

• Pacote em escala de chip (CSP): O chip é embalado diretamente em um pequeno substrato com quase nenhum pino externo. É muito pequeno e leve e é adequado para aplicações que requerem minimização, como dispositivos portáteis e sistemas incorporados.

• Quad Flat No - Lead (QFN): Os quatro lados do pacote são configurados com contatos de eletrodo. Como não há pinos, a área de montagem é menor que a do QFP e a altura é menor que a do QFP. Possui as características de tamanho pequeno, boa dissipação de calor e bom desempenho elétrico e é adequado para ICs de alta velocidade e alta frequência.
  

O que é PCB e IC?

Um circuito integrado geralmente se refere à integração de um chip. Componentes como o chip da ponte norte em uma placa-mãe e o interior de uma CPU são todos chamados circuitos integrados, e o nome original também foi "bloco integrado". Um PCB, por outro lado, refere -se à placa de circuito que geralmente vemos, e também é usada para imprimir e soldar chips na placa. Compreendendo a relação entre os dois: um circuito integrado (IC) é soldado em um PCB; O PCB é o transportador do circuito integrado (IC). Simplificando, um circuito integrado integra um circuito de uso geral em um chip. É um todo e, uma vez danificado internamente, o chip também é danificado. Um PCB, no entanto, permite o auto-responsabilidade dos componentes e, se um componente estiver danificado, poderá ser substituído.

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