balita

Marahil pagkatapos ng batas ng Ohm, ang pangalawang pinakatanyag na batas sa electronics ay ang batas ni Moore: Ang bilang ng mga transistor na maaaring gawin sa isang integrated circuit ay dumodoble bawat dalawang taon o higit pa. Dahil ang pisikal na sukat ng chip ay nananatiling halos pareho, nangangahulugan ito na Ang mga indibidwal na transistor ay magiging mas maliit sa paglipas ng panahon. Sinimulan na naming asahan ang isang bagong henerasyon ng mga chip na may mas maliliit na laki ng tampok na lalabas sa normal na bilis, ngunit ano ang punto ng paggawa ng mga bagay na mas maliit? Ang mas maliit ba ay palaging mas mahusay?
Sa nakalipas na siglo, ang electronic engineering ay gumawa ng napakalaking pag-unlad. Noong 1920s, ang pinaka-advanced na AM radios ay binubuo ng ilang vacuum tubes, ilang malalaking inductors, capacitors at resistors, dose-dosenang metro ng mga wire na ginamit bilang antenna, at isang malaking set ng mga baterya. para paganahin ang buong device. Ngayon, maaari kang Makinig sa higit sa isang dosenang mga serbisyo ng streaming ng musika sa iyong bulsa, at maaari kang gumawa ng higit pa. Ngunit ang miniaturization ay hindi lamang para sa portability: ito ay ganap na kinakailangan upang makamit ang pagganap na inaasahan namin mula sa aming mga device ngayon.
Ang isang malinaw na benepisyo ng mas maliliit na bahagi ay pinapayagan ka nitong magsama ng mas maraming functionality sa parehong volume. Ito ay lalong mahalaga para sa mga digital circuit: ang mas maraming bahagi ay nangangahulugan na maaari kang gumawa ng higit pang pagproseso sa parehong tagal ng oras. Halimbawa, sa teorya, ang ang dami ng impormasyong naproseso ng isang 64-bit na processor ay walong beses kaysa sa isang 8-bit na CPU na tumatakbo sa parehong dalas ng orasan. Ngunit nangangailangan din ito ng walong beses na mas maraming bahagi: ang mga rehistro, adder, bus, atbp. ay walong beses na mas malaki .Kaya kailangan mo ng chip na walong beses na mas malaki o isang transistor na walong beses na mas maliit.
Ang parehong ay totoo para sa memory chips: Sa pamamagitan ng paggawa ng mas maliliit na transistor, mayroon kang mas maraming espasyo sa imbakan sa parehong volume. Ang mga pixel sa karamihan ng mga display ngayon ay gawa sa manipis na film transistor, kaya makatuwirang palakihin ang mga ito at makamit ang mas matataas na mga resolusyon. , mas maliit ang transistor, mas mabuti, at may isa pang mahalagang dahilan: ang kanilang pagganap ay lubos na napabuti. Ngunit bakit eksakto?
Sa tuwing gagawa ka ng transistor, magbibigay ito ng ilang karagdagang bahagi nang libre. Ang bawat terminal ay may risistor sa serye. Ang anumang bagay na nagdadala ng kasalukuyang ay mayroon ding self-inductance. Sa wakas, mayroong kapasidad sa pagitan ng alinmang dalawang konduktor na magkaharap. Lahat ng mga epektong ito ubusin ang kapangyarihan at pabagalin ang bilis ng transistor. Ang mga kapasidad ng parasitiko ay partikular na nakakagulo: kailangan nilang i-charge at i-discharge sa tuwing ang mga transistor ay naka-on o naka-off, na nangangailangan ng oras at kasalukuyang mula sa power supply.
Ang kapasidad sa pagitan ng dalawang konduktor ay isang function ng kanilang pisikal na sukat: ang mas maliit na sukat ay nangangahulugan ng isang mas maliit na kapasidad. At dahil ang mas maliit na mga capacitor ay nangangahulugan ng mas mataas na bilis at mas mababang kapangyarihan, ang mas maliliit na transistor ay maaaring tumakbo sa mas mataas na mga frequency ng orasan at mag-dissipate ng mas kaunting init sa paggawa nito.
Habang pinaliit mo ang laki ng mga transistor, hindi lang capacitance ang epektong nagbabago: maraming kakaibang quantum mechanical effect na hindi halata para sa mas malalaking device. Gayunpaman, sa pangkalahatan, ang pagpapaliit ng mga transistor ay magpapabilis sa kanila. Ngunit ang mga produktong elektroniko ay higit pa kaysa sa mga transistor lamang. Kapag binawasan mo ang iba pang mga bahagi, paano gumaganap ang mga ito?
Sa pangkalahatan, ang mga passive na bahagi tulad ng mga resistor, capacitor, at inductors ay hindi magiging mas mahusay kapag sila ay lumiit: sa maraming paraan, sila ay lalala. Samakatuwid, ang miniaturization ng mga bahaging ito ay higit sa lahat ay magagawang i-compress ang mga ito sa isang mas maliit na volume , sa gayon ay nakakatipid ng puwang ng PCB.
Ang laki ng risistor ay maaaring bawasan nang hindi nagiging sanhi ng labis na pagkawala. Ang paglaban ng isang piraso ng materyal ay ibinibigay ng, kung saan ang l ay ang haba, ang A ay ang cross-sectional area, at ang ρ ay ang resistivity ng materyal. bawasan lamang ang haba at cross-section, at magtatapos sa isang pisikal na mas maliit na risistor, ngunit nagkakaroon pa rin ng parehong pagtutol. Ang mga resistor ay maaari lamang gamitin sa mga circuit na may mababang kapangyarihan. Ipinapakita ng talahanayang ito kung paano bumababa ang pinakamataas na rating ng kapangyarihan ng mga resistor ng SMD habang bumababa ang kanilang sukat.
Ngayon, ang pinakamaliit na resistor na mabibili mo ay ang sukat na 03015 (0.3 mm x 0.15 mm). ang package (0.2 mm x 0.1 mm) ay inilabas na, ngunit hindi pa nailalagay sa produksyon. Ngunit kahit na lumitaw ang mga ito sa catalog ng tagagawa, huwag asahan na nasa lahat ng dako: karamihan sa mga robot ng pick at place ay hindi sapat na tumpak upang mahawakan ang mga ito, kaya maaari pa rin silang maging mga niche na produkto.
Ang mga capacitor ay maaari ding bawasan, ngunit babawasan nito ang kanilang kapasidad. Ang formula para sa pagkalkula ng kapasidad ng isang shunt capacitor ay, kung saan ang A ay ang lugar ng board, ang d ay ang distansya sa pagitan ng mga ito, at ang ε ay ang dielectric constant. (ang pag-aari ng intermediate na materyal).Kung ang kapasitor (karaniwang isang flat na aparato) ay miniaturized, ang lugar ay dapat mabawasan, sa gayon ay binabawasan ang kapasidad. Kung gusto mo pa ring mag-pack ng maraming nafara sa isang maliit na volume, ang tanging pagpipilian ay ang pagsasalansan ng ilang mga layer nang magkasama. Dahil sa mga pag-unlad sa mga materyales at pagmamanupaktura, na gumawa din ng mga manipis na pelikula (maliit na d) at mga espesyal na dielectrics (na may mas malaking ε) na posible, ang laki ng mga capacitor ay lumiit nang malaki sa nakalipas na ilang dekada.
Ang pinakamaliit na capacitor na available ngayon ay nasa isang ultra-small metric 0201 package: 0.25 mm x 0.125 mm lang. Limitado ang kanilang capacitance sa kapaki-pakinabang pa ring 100 nF, at ang maximum operating voltage ay 6.3 V. Gayundin, ang mga paketeng ito ay napakaliit at nangangailangan ng mga advanced na kagamitan upang mahawakan ang mga ito, na naglilimita sa kanilang malawakang pag-aampon.
Para sa mga inductors, medyo nakakalito ang kuwento. Ang inductance ng isang straight coil ay ibinibigay ng, kung saan ang N ay ang bilang ng mga pagliko, A ay ang cross-sectional area ng coil, l ang haba nito, at μ ay ang pare-pareho ang materyal (permeability). Kung ang lahat ng dimensyon ay mababawasan ng kalahati, ang inductance ay mababawasan din ng kalahati. Gayunpaman, ang resistensya ng wire ay nananatiling pareho: ito ay dahil ang haba at cross-section ng wire ay nababawasan sa isang quarter ng orihinal na halaga nito. Nangangahulugan ito na magkakaroon ka ng parehong resistensya sa kalahati ng inductance, kaya hinahati mo ang kalidad (Q) factor ng coil.
Ang pinakamaliit na available sa komersyo na discrete inductor ay gumagamit ng inch size na 01005 (0.4 mm x 0.2 mm). Ang mga ito ay kasing taas ng 56 nH at may resistensyang ilang ohms. Ang mga inductors sa isang ultra-small metric 0201 na pakete ay inilabas noong 2014, ngunit tila hindi pa sila naipakilala sa merkado.
Ang mga pisikal na limitasyon ng mga inductors ay nalutas sa pamamagitan ng paggamit ng isang phenomenon na tinatawag na dynamic inductance, na maaaring maobserbahan sa mga coils na gawa sa graphene. Ngunit kahit na gayon, kung ito ay maaaring gawin sa isang komersyal na mabubuhay na paraan, maaari itong tumaas ng 50%.Sa wakas, ang coil ay hindi maaaring pinaliit nang maayos.Gayunpaman, kung ang iyong circuit ay gumagana sa mataas na frequency, ito ay hindi nangangahulugang isang problema.Kung ang iyong signal ay nasa hanay ng GHz, ang ilang nH coil ay kadalasang sapat.
Dinadala tayo nito sa isa pang bagay na pinaliit sa nakalipas na siglo ngunit maaaring hindi mo agad mapansin: ang wavelength na ginagamit namin para sa komunikasyon. Gumamit ang mga naunang radio broadcast ng medium-wave AM frequency na humigit-kumulang 1 MHz na may wavelength na humigit-kumulang 300 metro. Ang FM frequency band na nakasentro sa 100 MHz o 3 metro ay naging tanyag noong 1960s, at ngayon ay pangunahing gumagamit kami ng mga komunikasyong 4G sa paligid ng 1 o 2 GHz (mga 20 cm). Ang mas mataas na frequency ay nangangahulugan ng mas maraming kapasidad sa paghahatid ng impormasyon. Ito ay dahil sa miniaturization na mayroon kaming mura, maaasahan at nakakatipid ng enerhiya na mga radyo na gumagana sa mga frequency na ito.
Ang pag-urong ng mga wavelength ay maaaring paliitin ang mga antenna dahil ang laki ng mga ito ay direktang nauugnay sa dalas na kailangan nilang ipadala o matanggap. Ang mga mobile phone ngayon ay hindi nangangailangan ng mahahabang nakausli na mga antenna, salamat sa kanilang nakatuong komunikasyon sa mga frequency ng GHz, kung saan ang antenna ay kailangan lamang na halos isa sentimetro ang haba.Ito ang dahilan kung bakit ang karamihan sa mga mobile phone na naglalaman pa rin ng mga FM receiver ay nangangailangan sa iyo na isaksak ang mga earphone bago gamitin: kailangang gamitin ng radyo ang wire ng earphone bilang antenna upang makakuha ng sapat na lakas ng signal mula sa mga isang metrong haba ng alon na iyon.
Tulad ng para sa mga circuit na konektado sa aming mga miniature antenna, kapag sila ay mas maliit, sila ay talagang nagiging mas madaling gawin. Ito ay hindi lamang dahil ang mga transistor ay naging mas mabilis, ngunit din dahil ang mga epekto ng transmission line ay hindi na isang isyu. Sa madaling salita, kapag ang haba ng isang wire ay lumampas sa isang-sampung bahagi ng wavelength, kailangan mong isaalang-alang ang phase shift kasama ang haba nito kapag nagdidisenyo ng circuit. Sa 2.4 GHz, nangangahulugan ito na isang sentimetro lamang ng wire ang nakaapekto sa iyong circuit; kung maghinang ka ng mga discrete na bahagi nang magkasama, ito ay isang sakit ng ulo, ngunit kung ilalagay mo ang circuit sa ilang square millimeters, hindi ito isang problema.
Ang paghula sa pagkamatay ng Batas ni Moore, o pagpapakita na paulit-ulit na mali ang mga hulang ito, ay naging paulit-ulit na tema sa pamamahayag ng agham at teknolohiya. ng laro, patuloy na mag-compress ng higit pang mga feature sa bawat square micrometer, at magplanong magpakilala ng ilang henerasyon ng pinahusay na chips sa hinaharap. nagpapatuloy.
Gayunpaman, para sa mga discrete na bahagi, mukhang naabot na namin ang natural na limitasyon: ang pagpapaliit sa mga ito ay hindi nagpapabuti sa kanilang performance, at ang pinakamaliit na bahagi na kasalukuyang available ay mas maliit kaysa sa kinakailangan ng karamihan sa mga kaso ng paggamit.Mukhang walang Moore's Law para sa mga discrete device, ngunit kung mayroong Batas ni Moore, gustung-gusto naming makita kung gaano kakayanin ng isang tao ang hamon sa paghihinang ng SMD.
Noon pa man ay gusto kong kunan ng larawan ang isang PTH risistor na ginamit ko noong 1970s, at nilagyan ito ng SMD resistor, tulad ng pagpapalit ko/paglabas ngayon. Ang layunin ko ay gawin ang aking mga kapatid (wala sa kanila ang mga produktong elektroniko) kung gaano kalaki ang pagbabago, kasama na ang nakikita ko pa ang mga bahagi ng aking trabaho, (habang lumalala ang aking paningin, ang aking mga kamay ay lumalalang nanginginig).
Gusto kong sabihin, magkasama ba ito o hindi. Ayaw ko talagang "improve, get better." Minsan gumagana nang maayos ang iyong layout, ngunit hindi ka na makakakuha ng mga bahagi. Ano iyon?. Ang isang magandang konsepto ay isang magandang konsepto, at ito ay mas mahusay na panatilihin ito bilang ito ay, sa halip na mapabuti ito nang walang dahilan.Gantt
"Nananatili ang katotohanan na ang tatlong kumpanyang Intel, Samsung at TSMC ay nakikipagkumpitensya pa rin sa unahan ng larong ito, na patuloy na pinipiga ang higit pang mga tampok sa bawat square micrometer,"
Ang mga elektronikong sangkap ay malaki at mahal. Noong 1971, ang karaniwang pamilya ay mayroon lamang ilang radyo, stereo at TV. Noong 1976, lumabas ang mga computer, calculator, digital na orasan at relo, na maliit at mura para sa mga mamimili.
Ang ilang miniaturization ay nagmumula sa disenyo.Pinapayagan ng mga operational amplifier ang paggamit ng mga gyrator, na maaaring palitan ang malalaking inductor sa ilang mga kaso.Ang mga aktibong filter ay nag-aalis din ng mga inductor.
Ang mas malalaking bahagi ay nagpo-promote ng iba pang mga bagay: ang pag-minimize ng circuit, ibig sabihin, sinusubukang gamitin ang pinakakaunting mga bahagi para gumana ang circuit. Ngayon, wala na tayong pakialam. Kailangan mo ba ng state machine?Kumuha ng mpu.etc.Ang mga bahagi ngayon ay talagang maliit, ngunit talagang maraming mga bahagi sa loob.Kaya karaniwang tumataas ang laki ng iyong circuit at tumataas ang pagkonsumo ng kuryente.Ang isang transistor na ginamit upang baligtarin ang isang signal ay gumagamit ng mas kaunting kapangyarihan upang magawa ang parehong trabaho kaysa sa isang operational amplifier. Ngunit pagkatapos ay muli, ang miniaturization ang bahala sa paggamit ng kapangyarihan. Kaya lang, ang pagbabago ay napunta sa ibang direksyon.
Talagang napalampas mo ang ilan sa mga pinakamalaking benepisyo/dahilan ng pinaliit na laki: nabawasan ang mga parasitiko sa pakete at nadagdagan ang pangangasiwa ng kuryente (na tila counterintuitive).
Mula sa praktikal na pananaw, kapag ang laki ng feature ay umabot sa humigit-kumulang 0.25u, maaabot mo ang antas ng GHz, kung saan ang malaking pakete ng SOP ay magsisimulang makagawa ng pinakamalaking* epekto. Ang mga long bonding wire at ang mga lead na iyon ay papatay sa iyo sa kalaunan.
Sa puntong ito, ang mga pakete ng QFN/BGA ay lubos na napabuti sa mga tuntunin ng pagganap. Bilang karagdagan, kapag ini-mount mo ang pakete nang patag na tulad nito, magkakaroon ka ng *kapansin-pansing* mas mahusay na pagganap ng thermal at mga nakalantad na pad.
Bilang karagdagan, tiyak na gaganap ng mahalagang papel ang Intel, Samsung, at TSMC, ngunit maaaring mas mahalaga ang ASML sa listahang ito. Syempre, maaaring hindi ito naaangkop sa passive voice...
Ito ay hindi lamang tungkol sa pagbabawas ng mga gastos sa silicon sa pamamagitan ng mga susunod na henerasyon na mga node ng proseso. Iba pang mga bagay, tulad ng mga bag. Ang mas maliliit na pakete ay nangangailangan ng mas kaunting materyales at wcsp o mas kaunti pa. Mas maliliit na pakete, mas maliliit na PCB o module, atbp.
Madalas akong makakita ng ilang produkto ng catalog, kung saan ang tanging kadahilanan sa pagmamaneho ay ang pagbabawas ng gastos. Ang MHz/laki ng memory ay pareho, ang SOC function at pin arrangement ay pareho. Maaari tayong gumamit ng mga bagong teknolohiya upang bawasan ang pagkonsumo ng kuryente (karaniwan ay hindi ito libre, kaya dapat mayroong ilang mapagkumpitensyang bentahe na pinapahalagahan ng mga customer)
Ang isa sa mga bentahe ng malalaking bahagi ay ang materyal na anti-radiation.
Wala akong nakitang pangunahing dahilan para sa pagtaas ng bilis. Ang bilis ng signal ay humigit-kumulang 8 pulgada bawat nanosegundo. Kaya sa pamamagitan lamang ng pagbabawas ng laki, posible ang mas mabilis na mga chips.
Maaaring gusto mong suriin ang iyong sariling matematika sa pamamagitan ng pagkalkula ng pagkakaiba sa pagkaantala ng pagpapalaganap dahil sa mga pagbabago sa packaging at mga pinababang cycle (1/frequency). isang rounding factor.
Ang isang bagay na gusto kong idagdag ay ang maraming mga IC, lalo na ang mga mas lumang disenyo at analog chips, ay hindi aktwal na pinaliit, kahit man lang sa loob. natitirang espasyo sa loob, hindi dahil naging mas maliit ang mga transistor atbp.
Bilang karagdagan sa problema sa paggawa ng sapat na tumpak na robot upang aktwal na pangasiwaan ang maliliit na bahagi sa high-speed pick-and-place na mga application, ang isa pang isyu ay mapagkakatiwalaan na hinang ang maliliit na bahagi. Lalo na kapag kailangan mo pa ng mas malalaking bahagi dahil sa mga kinakailangan sa kapangyarihan/kapasidad. espesyal na solder paste, espesyal na step solder paste na mga template (mag-apply ng kaunting solder paste kung kinakailangan, ngunit nagbibigay pa rin ng sapat na solder paste para sa malalaking bahagi) ay nagsimulang maging napakamahal. Kaya sa tingin ko mayroong isang talampas, at karagdagang miniaturization sa circuit Ang antas ng board ay isang magastos at magagawang paraan lamang. Sa puntong ito, maaari ka ring gumawa ng higit pang pagsasama sa antas ng silicon wafer at pasimplehin ang bilang ng mga discrete na bahagi sa isang ganap na minimum.
Makikita mo ito sa iyong telepono. Bandang 1995, bumili ako ng ilang maagang mobile phone sa garage sales sa halagang ilang dolyar bawat isa. Karamihan sa mga IC ay through-hole. Nakikilalang CPU at NE570 compander, malaking magagamit muli na IC.
Pagkatapos ay napunta ako sa ilang na-update na mga handheld phone. Napakakaunting mga bahagi at halos walang pamilyar. Sa isang maliit na bilang ng mga IC, hindi lamang ang density ay mas mataas, kundi pati na rin ang isang bagong disenyo (tingnan ang SDR) ay pinagtibay, na nag-aalis ng karamihan sa ang mga discrete na sangkap na dati ay kailangang-kailangan.
> (Maglagay ng kaunting solder paste kung kinakailangan, ngunit magbigay pa rin ng sapat na solder paste para sa malalaking bahagi)
Uy, naisip ko ang template na "3D/Wave" upang malutas ang problemang ito: mas manipis kung nasaan ang pinakamaliit na bahagi, at mas makapal kung nasaan ang power circuit.
Sa ngayon, ang mga bahagi ng SMT ay napakaliit, maaari mong gamitin ang mga tunay na discrete na bahagi (hindi 74xx at iba pang basura) upang idisenyo ang iyong sariling CPU at i-print ito sa PCB. Iwiwisik ito ng LED, makikita mo itong gumagana sa real time.
Sa paglipas ng mga taon, tiyak na pinahahalagahan ko ang mabilis na pag-unlad ng kumplikado at maliliit na bahagi. Nagbibigay sila ng napakalaking pag-unlad, ngunit sa parehong oras ay nagdaragdag sila ng bagong antas ng pagiging kumplikado sa umuulit na proseso ng prototyping.
Ang bilis ng pagsasaayos at simulation ng mga analog circuit ay mas mabilis kaysa sa ginagawa mo sa laboratoryo. Habang tumataas ang dalas ng mga digital na circuit, nagiging bahagi ng assembly ang PCB. Halimbawa, mga epekto ng transmission line, pagkaantala ng propagation. Prototyping ng anumang cutting- ang teknolohiya sa gilid ay pinakamahusay na ginugol sa pagkumpleto ng disenyo nang tama, sa halip na gumawa ng mga pagsasaayos sa laboratoryo.
Tulad ng para sa mga bagay sa libangan, pagsusuri. Ang mga circuit board at module ay isang solusyon sa pag-urong ng mga bahagi at mga pre-testing module.
Ito ay maaaring maging sanhi ng mga bagay na mawalan ng "kasiyahan", ngunit sa palagay ko ang pagpapagana ng iyong proyekto sa unang pagkakataon ay maaaring maging mas makabuluhan dahil sa trabaho o libangan.
Nagko-convert ako ng ilang mga disenyo mula sa through-hole patungo sa SMD.Gumawa ng mas murang mga produkto, ngunit hindi nakakatuwang gumawa ng mga prototype gamit ang kamay. Isang maliit na pagkakamali: "parallel place" ay dapat basahin bilang "parallel plate".
Hindi. Pagkatapos manalo ang isang sistema, malito pa rin ang mga arkeologo sa mga natuklasan nito. Sino ang nakakaalam, marahil sa ika-23 siglo, ang Planetary Alliance ay magpapatibay ng isang bagong sistema...
Hindi na ako makakasang-ayon pa. Ano ang sukat ng 0603? Syempre, ang pagpapanatiling 0603 bilang imperyal na laki at "pagtawag" sa 0603 na sukat na sukat na 0604 (o 0602) ay hindi ganoon kahirap, kahit na ito ay maaaring teknikal na hindi tama (ibig sabihin: aktwal na tumutugma sa laki-hindi sa ganoong paraan) gayon pa man. Strict), pero at least malalaman ng lahat kung anong teknolohiya ang sinasabi mo (metric/imperial)!
"Sa pangkalahatan, ang mga passive na bahagi tulad ng mga resistors, capacitor, at inductors ay hindi magiging mas mahusay kung gagawin mong mas maliit ang mga ito."