தயாரிப்பு பண்புக்கூறுகள்

ஆவணங்கள் & மீடியா

சுற்றுச்சூழல் மற்றும் ஏற்றுமதி வகைப்பாடுகள்

ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகள்

ஒரு ஒருங்கிணைந்த சுற்று (IC) என்பது மின்தேக்கிகள், டையோட்கள், டிரான்சிஸ்டர்கள் மற்றும் மின்தடையங்கள் போன்ற பல சிறிய கூறுகளைக் கொண்ட ஒரு குறைக்கடத்தி சிப் ஆகும்.இந்த சிறிய கூறுகள் டிஜிட்டல் அல்லது அனலாக் தொழில்நுட்பத்தின் உதவியுடன் தரவைக் கணக்கிடவும் சேமிக்கவும் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.ஒரு ஐசியை ஒரு சிறிய சிப் என்று நீங்கள் நினைக்கலாம், இது ஒரு முழுமையான, நம்பகமான சர்க்யூட்டாகப் பயன்படுத்தப்படலாம்.ஒரு ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகள் ஒரு கவுண்டர், ஆஸிலேட்டர், பெருக்கி, லாஜிக் கேட், டைமர், கணினி நினைவகம் அல்லது நுண்செயலியாக இருக்கலாம்.

இன்றைய அனைத்து மின்னணு சாதனங்களின் அடிப்படை கட்டுமானத் தொகுதியாக ஐசி கருதப்படுகிறது.அதன் பெயர் ஒரு மெல்லிய, சிலிக்கான் செய்யப்பட்ட குறைக்கடத்தி பொருளில் உட்பொதிக்கப்பட்ட பல ஒன்றோடொன்று இணைக்கப்பட்ட கூறுகளின் அமைப்பைக் குறிக்கிறது.

ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகளின் வரலாறு 

ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகளுக்குப் பின்னால் உள்ள தொழில்நுட்பம் ஆரம்பத்தில் 1950 ஆம் ஆண்டில் அமெரிக்காவில் ராபர்ட் நொய்ஸ் மற்றும் ஜாக் கில்பி ஆகியோரால் அறிமுகப்படுத்தப்பட்டது.இந்த புதிய கண்டுபிடிப்பின் முதல் நுகர்வோர் அமெரிக்க விமானப்படை.ஜேக் கில்பி 2000 ஆம் ஆண்டில் இயற்பியலுக்கான நோபல் பரிசை தனது சிறிய IC களை கண்டுபிடித்ததற்காக வென்றார்.

கில்பியின் வடிவமைப்பு அறிமுகப்படுத்தப்பட்ட 1.5 ஆண்டுகளுக்குப் பிறகு, ராபர்ட் நொய்ஸ் ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகளின் சொந்த பதிப்பை அறிமுகப்படுத்தினார்.அவரது மாதிரியானது கில்பியின் சாதனத்தில் உள்ள பல நடைமுறைச் சிக்கல்களைத் தீர்த்தது.ஜேக் கில்பி ஜெர்மானியத்தைப் பயன்படுத்துகையில், நொய்ஸ் தனது மாடலுக்கு சிலிக்கானையும் பயன்படுத்தினார். 

ராபர்ட் நொய்ஸ் மற்றும் ஜாக் கில்பி இருவரும் ஒருங்கிணைந்த மின்சுற்றுகளில் தங்கள் பங்களிப்பிற்காக அமெரிக்க காப்புரிமையைப் பெற்றனர்.அவர்கள் பல ஆண்டுகளாக சட்டச் சிக்கல்களில் போராடினர்.இறுதியாக, Noyce மற்றும் Kilby இன் நிறுவனங்கள் இரண்டும் தங்கள் கண்டுபிடிப்புகளுக்கு குறுக்கு உரிமம் வழங்க முடிவு செய்து, அவற்றை ஒரு பெரிய உலகளாவிய சந்தையில் அறிமுகப்படுத்தியது.

ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகளின் வகைகள்

இரண்டு வகையான ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகள் உள்ளன.இவை:

1. அனலாக் ஐசிகள்

அனலாக் ஐசிகள் தொடர்ந்து மாறக்கூடிய வெளியீட்டைக் கொண்டுள்ளன, அவை பெறும் சமிக்ஞையைப் பொறுத்து.கோட்பாட்டில், அத்தகைய IC கள் வரம்பற்ற நிலைகளை அடைய முடியும்.இந்த வகை IC இல், இயக்கத்தின் வெளியீட்டு நிலை என்பது சமிக்ஞையின் உள்ளீட்டு மட்டத்தின் நேரியல் செயல்பாடு ஆகும்.

நேரியல் ICகள் ரேடியோ-அதிர்வெண் (RF) மற்றும் ஆடியோ-அதிர்வெண் (AF) பெருக்கிகளாக செயல்பட முடியும்.செயல்பாட்டு பெருக்கி (op-amp) என்பது பொதுவாக இங்கு பயன்படுத்தப்படும் சாதனமாகும்.கூடுதலாக, வெப்பநிலை சென்சார் மற்றொரு பொதுவான பயன்பாடு ஆகும்.சிக்னல் ஒரு குறிப்பிட்ட மதிப்பை அடைந்தவுடன் லீனியர் ஐசிகள் பல்வேறு சாதனங்களை ஆன் மற்றும் ஆஃப் செய்யலாம்.அடுப்புகள், ஹீட்டர்கள் மற்றும் ஏர் கண்டிஷனர்களில் இந்த தொழில்நுட்பத்தை நீங்கள் காணலாம். 

2. டிஜிட்டல் ஐசிக்கள் 

இவை அனலாக் ஐசிகளில் இருந்து வேறுபட்டவை.அவை சமிக்ஞை நிலைகளின் நிலையான வரம்பில் இயங்காது.அதற்கு பதிலாக, அவை சில முன்-செட் நிலைகளில் செயல்படுகின்றன.டிஜிட்டல் ஐசிகள் அடிப்படையில் லாஜிக் கேட்களின் உதவியுடன் செயல்படுகின்றன.லாஜிக் கேட்கள் பைனரி டேட்டாவைப் பயன்படுத்துகின்றன.பைனரி தரவுகளில் உள்ள சமிக்ஞைகள் குறைந்த (தர்க்கம் 0) மற்றும் உயர் (தர்க்கம் 1) எனப்படும் இரண்டு நிலைகளை மட்டுமே கொண்டுள்ளன.

கணினிகள், மோடம்கள் போன்ற பரந்த அளவிலான பயன்பாடுகளில் டிஜிட்டல் ஐசிகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகள் ஏன் பிரபலமாக உள்ளன?

ஏறக்குறைய 30 ஆண்டுகளுக்கு முன்பு கண்டுபிடிக்கப்பட்ட போதிலும், ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகள் இன்னும் பல பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.அவற்றின் பிரபலத்திற்கு காரணமான சில கூறுகளைப் பற்றி விவாதிப்போம்: 

1.அளவிடுதல் 

சில ஆண்டுகளுக்கு முன்பு, குறைக்கடத்தி தொழில்துறையின் வருவாய் நம்பமுடியாத அளவிற்கு 350 பில்லியன் அமெரிக்க டாலர்களை எட்டியது.இங்கு இன்டெல் மிகப்பெரிய பங்களிப்பாளராக இருந்தது.மற்ற வீரர்களும் இருந்தனர், மேலும் இவர்களில் பெரும்பாலானவர்கள் டிஜிட்டல் சந்தையைச் சேர்ந்தவர்கள்.நீங்கள் எண்களைப் பார்த்தால், செமிகண்டக்டர் தொழில்துறையால் உருவாக்கப்பட்ட விற்பனையில் 80 சதவீதம் இந்த சந்தையில் இருந்து வந்ததைக் காணலாம்.

இந்த வெற்றியில் ஒருங்கிணைந்த மின்சுற்றுகள் பெரும் பங்காற்றியுள்ளன.நீங்கள் பார்க்கிறீர்கள், குறைக்கடத்தி துறையின் ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஒருங்கிணைந்த சுற்று, அதன் பயன்பாடுகள் மற்றும் அதன் விவரக்குறிப்புகளை பகுப்பாய்வு செய்து அதை அளவிடுகிறார்கள்.

கண்டுபிடிக்கப்பட்ட முதல் ஐசி சில டிரான்சிஸ்டர்களைக் கொண்டிருந்தது - 5 குறிப்பிட்டதாக இருக்க வேண்டும்.இப்போது Intel இன் 18-core Xeonஐ மொத்தம் 5.5 பில்லியன் டிரான்சிஸ்டர்களுடன் பார்த்தோம்.மேலும், IBM இன் ஸ்டோரேஜ் கன்ட்ரோலர் 2015 இல் 480 MB L4 கேச் உடன் 7.1 பில்லியன் டிரான்சிஸ்டர்களைக் கொண்டிருந்தது.

ஒருங்கிணைந்த மின்சுற்றுகளின் பிரபல்யத்தில் இந்த அளவிடுதல் ஒரு பெரிய பங்கைக் கொண்டுள்ளது.

2. செலவு

ஐசியின் விலை குறித்து பல விவாதங்கள் நடந்துள்ளன.பல ஆண்டுகளாக, ஐசியின் உண்மையான விலை குறித்தும் தவறான கருத்து நிலவுகிறது.இதற்குப் பின்னால் உள்ள காரணம், IC கள் இனி ஒரு எளிய கருத்து அல்ல.தொழில்நுட்பம் மிகவும் வேகமான வேகத்தில் முன்னேறி வருகிறது, மேலும் IC இன் விலையைக் கணக்கிடும் போது சிப் வடிவமைப்பாளர்கள் இந்த வேகத்தைத் தொடர வேண்டும்.

சில ஆண்டுகளுக்கு முன்பு, ஒரு ஐசிக்கான செலவு கணக்கீடு சிலிக்கான் டையை நம்பியிருந்தது.அந்த நேரத்தில், ஒரு சிப் விலையை எளிதில் இறக்க அளவைக் கொண்டு தீர்மானிக்க முடியும்.அவர்களின் கணக்கீடுகளில் சிலிக்கான் இன்னும் முதன்மையான உறுப்பு என்றாலும், IC செலவைக் கணக்கிடும் போது வல்லுநர்கள் மற்ற கூறுகளையும் கருத்தில் கொள்ள வேண்டும்.

இதுவரை, IC இன் இறுதி விலையைத் தீர்மானிக்க வல்லுநர்கள் மிகவும் எளிமையான சமன்பாட்டைக் கழித்துள்ளனர்:

இறுதி IC செலவு = தொகுப்பு செலவு + சோதனை செலவு + இறக்க செலவு + கப்பல் செலவு

இந்த சமன்பாடு சிப் தயாரிப்பதில் பெரும் பங்கு வகிக்கும் தேவையான அனைத்து கூறுகளையும் கருதுகிறது.கூடுதலாக, கருத்தில் கொள்ளக்கூடிய வேறு சில காரணிகளும் இருக்கலாம்.IC செலவுகளை மதிப்பிடும்போது மனதில் கொள்ள வேண்டிய மிக முக்கியமான விஷயம் என்னவென்றால், பல காரணங்களுக்காக உற்பத்தி செயல்பாட்டின் போது விலை மாறுபடலாம்.

மேலும், உற்பத்தி செயல்பாட்டின் போது எடுக்கப்பட்ட எந்தவொரு தொழில்நுட்ப முடிவுகளும் திட்டத்தின் செலவில் குறிப்பிடத்தக்க தாக்கத்தை ஏற்படுத்தலாம்.

3. நம்பகத்தன்மை

ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட சுற்றுகளின் உற்பத்தி மிகவும் உணர்திறன் வாய்ந்த பணியாகும், ஏனெனில் மில்லியன் கணக்கான சுழற்சிகளின் போது அனைத்து அமைப்புகளும் தொடர்ந்து வேலை செய்ய வேண்டும்.வெளிப்புற மின்காந்த புலங்கள், தீவிர வெப்பநிலை மற்றும் பிற இயக்க நிலைமைகள் அனைத்தும் IC செயல்பாட்டில் முக்கிய பங்கு வகிக்கின்றன.

இருப்பினும், இந்த சிக்கல்களில் பெரும்பாலானவை சரியாகக் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட உயர் அழுத்த சோதனையைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் அகற்றப்படுகின்றன.இது புதிய தோல்வி வழிமுறைகளை வழங்காது, ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகளின் நம்பகத்தன்மையை அதிகரிக்கிறது.அதிக அழுத்தங்களைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் ஒப்பீட்டளவில் குறுகிய காலத்தில் தோல்வி விநியோகத்தை நாம் தீர்மானிக்க முடியும்.

இந்த அனைத்து அம்சங்களும் ஒரு ஒருங்கிணைந்த மின்சுற்று சரியாக செயல்படுவதை உறுதி செய்ய உதவுகிறது.

மேலும், ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகளின் நடத்தையை தீர்மானிக்க சில அம்சங்கள் இங்கே உள்ளன:

வெப்ப நிலை

வெப்பநிலை கடுமையாக மாறுபடலாம், இது IC இன் உற்பத்தியை மிகவும் கடினமாக்குகிறது.

மின்னழுத்தம்.

சாதனங்கள் பெயரளவு மின்னழுத்தத்தில் இயங்குகின்றன, அவை சற்று மாறுபடும்.

செயல்முறை

சாதனங்களுக்குப் பயன்படுத்தப்படும் மிக முக்கியமான செயல்முறை மாறுபாடுகள் வாசல் மின்னழுத்தம் மற்றும் சேனல் நீளம் ஆகும்.செயல்முறை மாறுபாடு வகைப்படுத்தப்பட்டுள்ளது:

• நிறைய நிறைய
• வேஃபர் செதில்
• இறப்பதற்கு சாவு

ஒருங்கிணைந்த சுற்று தொகுப்புகள்

தொகுப்பு ஒரு ஒருங்கிணைந்த மின்சுற்றின் இறக்கத்தை மூடுகிறது, இதனால் நாம் அதனுடன் இணைவதை எளிதாக்குகிறது.டையில் உள்ள ஒவ்வொரு வெளிப்புற இணைப்பும் ஒரு சிறிய துண்டு தங்க கம்பியுடன் பொதியில் உள்ள ஒரு பின்னுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளது.பின்கள் வெள்ளி நிறத்தில் இருக்கும் முனைகளை வெளியேற்றும்.சிப்பின் மற்ற பகுதிகளுடன் இணைக்க அவை சுற்று வழியாக செல்கின்றன.இவை மிகவும் இன்றியமையாதவை, ஏனெனில் அவை சுற்றுச் சுற்றிச் சென்று கம்பிகள் மற்றும் ஒரு சுற்றுவட்டத்தில் உள்ள மீதமுள்ள கூறுகளுடன் இணைக்கப்படுகின்றன.

இங்கே பயன்படுத்தக்கூடிய பல்வேறு வகையான தொகுப்புகள் உள்ளன.அவை அனைத்தும் தனித்துவமான மவுண்டிங் வகைகள், தனித்துவமான பரிமாணங்கள் மற்றும் முள் எண்ணிக்கையைக் கொண்டுள்ளன.இது எவ்வாறு செயல்படுகிறது என்பதைப் பார்ப்போம்.

முள் எண்ணுதல்

அனைத்து ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகளும் துருவப்படுத்தப்படுகின்றன, மேலும் ஒவ்வொரு முள் செயல்பாடு மற்றும் இருப்பிடம் ஆகிய இரண்டின் அடிப்படையில் வேறுபட்டது.இதன் பொருள், தொகுப்பு அனைத்து ஊசிகளையும் ஒன்றோடொன்று குறிக்கவும் பிரிக்கவும் வேண்டும்.பெரும்பாலான IC கள் முதல் பின்னைக் காட்ட ஒரு புள்ளி அல்லது உச்சநிலையைப் பயன்படுத்துகின்றன.

முதல் பின்னின் இருப்பிடத்தை நீங்கள் கண்டறிந்ததும், நீங்கள் சுற்றுக்கு எதிரெதிர் திசையில் செல்லும்போது மீதமுள்ள பின் எண்கள் ஒரு வரிசையில் அதிகரிக்கும்.

மவுண்டிங்

மவுண்டிங் என்பது ஒரு தொகுப்பு வகையின் தனித்துவமான பண்புகளில் ஒன்றாகும்.அனைத்து தொகுப்புகளும் இரண்டு பெருகிவரும் வகைகளில் ஒன்றின்படி வகைப்படுத்தலாம்: மேற்பரப்பு-மவுண்ட் (SMD அல்லது SMT) அல்லது வழியாக துளை (PTH).த்ரூ-ஹோல் பேக்கேஜ்கள் பெரியதாக இருப்பதால் வேலை செய்வது மிகவும் எளிதானது.அவை ஒரு சுற்றுவட்டத்தின் ஒரு பக்கத்தில் சரி செய்யப்பட்டு மற்றொரு பக்கத்தில் சாலிடர் செய்ய வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன.

சர்ஃபேஸ்-மவுண்ட் பேக்கேஜ்கள் சிறியது முதல் சிறியது வரை வெவ்வேறு அளவுகளில் வருகிறது.அவை பெட்டியின் ஒரு பக்கத்தில் சரி செய்யப்பட்டு மேற்பரப்பில் கரைக்கப்படுகின்றன.இந்த தொகுப்பின் ஊசிகள் சிப்பிற்கு செங்குத்தாக இருக்கும், பக்கவாட்டில் பிழியப்பட்டிருக்கும் அல்லது சில நேரங்களில் சிப்பின் அடிப்பகுதியில் மேட்ரிக்ஸில் அமைக்கப்படும்.மேற்பரப்பு-மவுண்ட் வடிவில் உள்ள ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட சுற்றுகள் கூடுவதற்கு சிறப்பு கருவிகள் தேவைப்படுகின்றன.

இரட்டை இன்-லைன்

இரட்டை இன்-லைன் தொகுப்பு (டிஐபி) மிகவும் பொதுவான தொகுப்புகளில் ஒன்றாகும்.இது ஒரு வகை வழியாக துளை IC தொகுப்பு ஆகும்.இந்த சிறிய சில்லுகள் கருப்பு, பிளாஸ்டிக், செவ்வக வீடுகளுக்கு வெளியே செங்குத்தாக நீட்டிக்கப்படும் ஊசிகளின் இரண்டு இணை வரிசைகளைக் கொண்டுள்ளன.

ஊசிகளுக்கு இடையே சுமார் 2.54 மிமீ இடைவெளி உள்ளது - ப்ரெட்போர்டுகள் மற்றும் வேறு சில முன்மாதிரி பலகைகளில் பொருந்தக்கூடிய ஒரு நிலையானது.முள் எண்ணிக்கையைப் பொறுத்து, DIP தொகுப்பின் ஒட்டுமொத்த பரிமாணங்கள் 4 முதல் 64 வரை மாறுபடும்.

ப்ரெட்போர்டின் மையப் பகுதியை ஒன்றுடன் ஒன்று இணைக்க டிஐபி ஐசிகளை இயக்குவதற்கு ஒவ்வொரு வரிசை ஊசிகளுக்கும் இடையே உள்ள பகுதி இடைவெளியில் உள்ளது.ஊசிகளுக்கு அவற்றின் சொந்த வரிசை இருப்பதையும் சுருக்கமாக இல்லாமல் இருப்பதையும் இது உறுதி செய்கிறது.

சிறிய-அவுட்லைன்

சிறிய-அவுட்லைன் ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட சுற்று தொகுப்புகள் அல்லது SOIC ஒரு மேற்பரப்பு-மவுண்ட் போன்றது.இது அனைத்து ஊசிகளையும் டிஐபியில் வளைத்து கீழே சுருக்கி உருவாக்கப்படுகிறது.நீங்கள் இந்த பேக்கேஜ்களை ஒரு நிலையான கை மற்றும் மூடிய கண்ணால் கூட இணைக்கலாம் - இது மிகவும் எளிதானது!

குவாட் பிளாட்

குவாட் பிளாட் தொகுப்புகள் நான்கு திசைகளிலும் ஊசிகளை ஸ்ப்ளே செய்கின்றன.குவாட் பிளாட் ஐசியில் உள்ள மொத்த ஊசிகளின் எண்ணிக்கை ஒரு பக்கத்தில் எட்டு பின்கள் (மொத்தம் 32) ஒரு பக்கத்தில் எழுபது பின்கள் (மொத்தம் 300+) வரை எங்கும் மாறுபடும்.இந்த ஊசிகளுக்கு இடையே சுமார் 0.4 மிமீ முதல் 1 மிமீ இடைவெளி உள்ளது.குவாட் பிளாட் பேக்கேஜின் சிறிய வகைகளில் குறைந்த சுயவிவரம் (LQFP), மெல்லிய (TQFP) மற்றும் மிக மெல்லிய (VQFP) தொகுப்புகள் உள்ளன.

பந்து கட்ட வரிசைகள்

Ball Grid Arrays அல்லது BGA ஆகியவை மிகவும் மேம்பட்ட IC தொகுப்புகள் ஆகும்.இவை நம்பமுடியாத அளவிற்கு சிக்கலானவை, சிறிய பேக்கேஜ்கள் சாலிடரின் சிறிய பந்துகள் ஒருங்கிணைந்த மின்சுற்றின் அடிப்பகுதியில் இரு பரிமாண கட்டத்தில் அமைக்கப்பட்டுள்ளன.சில நேரங்களில் வல்லுநர்கள் சாலிடர் பந்துகளை நேரடியாக இறக்குகிறார்கள்!

Raspberry Pi அல்லது pcDuino போன்ற மேம்பட்ட நுண்செயலிகளுக்கு பால் கிரிட் வரிசைகள் தொகுப்புகள் பெரும்பாலும் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.