nijs

Miskien nei de wet fan Ohm is de twadde meast ferneamde wet yn elektroanika de wet fan Moore: It oantal transistors dat kin wurde produsearre op in yntegreare sirkwy ferdûbelet elke twa jier of sa. yndividuele transistors sille wurden lytser oer de tiid. Wy binne begûn te ferwachtsje in nije generaasje fan chips mei lytsere funksje maten te ferskine op in normale snelheid, mar wat is it punt fan meitsjen dingen lytser? Betsjut lytser altyd better?
Yn 'e ôfrûne ieu hat elektroanyske technyk enoarme foarútgong makke. Yn 'e jierren 1920 bestie de meast avansearre AM-radio's út ferskate fakuümbuizen, ferskate enoarme ynduktors, kondensators en wjerstannen, tsientallen meters triedden dy't brûkt waarden as antennes, en in grutte set batterijen om it hiele apparaat te machtigjen. Tsjintwurdich kinne jo Harkje nei mear as in tsiental muzykstreamingtsjinsten op it apparaat yn jo bûse, en jo kinne mear dwaan. Mar miniaturisaasje is net allinich foar portabiliteit: it is perfoarst needsaaklik om de prestaasjes te berikken dy't wy hjoed ferwachtsje fan ús apparaten.
Ien fanselssprekkend foardiel fan lytsere komponinten is dat se jo mear funksjonaliteit yn deselde folume kinne opnimme. Dit is benammen wichtich foar digitale circuits: mear komponinten betsjuttet dat jo yn deselde tiid mear ferwurking dwaan kinne. Bygelyks, yn teory, de hoemannichte ynformaasje ferwurke troch in 64-bit prosessor is acht kear dat fan in 8-bit CPU dy't rint op deselde klok frekwinsje. Mar it fereasket ek acht kear safolle komponinten: registers, adders, bussen, ensfh binne allegear acht kear grutter .Dus jo hawwe of in chip nedich dy't acht kear grutter is of in transistor dy't acht kear lytser is.
Itselde jildt foar ûnthâldchips: Troch lytsere transistors te meitsjen, hawwe jo mear opslachromte yn itselde folume. , Hoe lytser de transistor, hoe better, en der is in oare krúsjale reden: har prestaasjes binne sterk ferbettere. Mar wêrom krekt?
Elke kear as jo in transistor meitsje, sil it fergees wat ekstra komponinten leverje. Elke terminal hat in wjerstân yn searje. Elk objekt dat stroom draacht hat ek selsinduktânsje. Uteinlik is d'r in kapasitânsje tusken elke twa diriginten dy't nei elkoar binne. Al dizze effekten konsumearje macht en fertrage de snelheid fan de transistor. Parasitêre capacitances binne benammen lestich: se moatte wurde opladen en ûntslein eltse kear de transistors wurde yn- of útskeakele, dat freget tiid en stroom út de macht oanbod.
De kapasiteit tusken twa diriginten is in funksje fan harren fysike grutte: in lytsere grutte betsjut in lytsere capacitance.En om't lytsere capacitors betsjutte hegere snelheden en legere macht, lytsere transistors kinne rinne op hegere klok frekwinsjes en dissipearje minder waarmte dêrby.
As jo ​​de grutte fan transistors krimpe, is kapasitânsje net it ienige effekt dat feroaret: d'r binne in protte frjemde kwantummeganyske effekten dy't net dúdlik binne foar gruttere apparaten. as gewoan transistors. As jo ​​oare komponinten skaalje, hoe prestearje se?
Yn 't algemien wurde passive komponinten lykas wjerstannen, kondensators en induktors net better as se lytser wurde: se wurde op in protte manieren slimmer. Dêrom is de miniaturisaasje fan dizze komponinten benammen om se yn in lytser folume komprimearje te kinnen , dêrmei besparje PCB romte.
De grutte fan 'e wjerstannen kin wurde fermindere sûnder te folle ferlies te feroarsaakjen. De wjerstân fan in stik materiaal wurdt jûn troch, wêr't l de lingte is, A is it trochsneedgebiet, en ρ is de wjerstân fan it materiaal. Jo kinne gewoan ferminderjen de lingte en dwerstrochsneed, en einigje mei in fysyk lytsere wjerstannen, mar dochs hawwende deselde wjerstân.It ienige neidiel is dat doe't dissipating deselde macht, fysyk lytsere wjerstannen sille generearje mear waarmte as gruttere wjerstannen.Dêrom, lytse wjerstannen kinne allinnich brûkt wurde yn low-power circuits.This tabel lit sjen hoe't de maksimale macht rating fan SMD wjerstannen nimt ôf as harren grutte ôfnimt.
Tsjintwurdich is de lytste wjerstân dy't jo kinne keapje de metryske 03015 grutte (0,3 mm x 0,15 mm). pakket (0,2 mm x 0,1 mm) is frijjûn, mar is noch net yn produksje set. Mar sels as se ferskine yn 'e katalogus fan de fabrikant, ferwachtsje net dat se oeral binne: de measte pick-and-place-robots binne net krekt genôch om se te behanneljen, sadat se noch nicheprodukten binne.
De formule foar it berekkenjen fan de kapasitânsje fan in shuntkondensator is, wêrby't A it gebiet fan it boerd is, d is de ôfstân tusken har, en ε is de dielektrike konstante (it eigendom fan it tuskenmateriaal).As de kondensator (yn prinsipe in plat apparaat) miniaturisearre is, moat it gebiet fermindere wurde, sadat de kapasitânsje fermindert. As jo ​​noch in protte nafara yn in lyts folume ynpakke wolle, is de ienige opsje is om ferskate lagen byinoar te steapele. Troch foarútgong yn materialen en produksje, dy't ek tinne films (lytse d) en spesjale dielektrika (mei gruttere ε) mooglik makke hawwe, is de grutte fan kondensatoren yn 'e ôfrûne tsientallen jierren flink krimp.
De lytste capacitor beskikber hjoed is yn in ultra-lytse metryske 0201 pakket: allinne 0,25 mm x 0,125 mm.Har capacitance wurdt beheind ta de noch brûkbere 100 nF, en de maksimale bestjoeringssysteem spanning is 6,3 V. Ek, dizze pakketten binne hiel lyts en avansearre apparatuer nedich om se te behanneljen, wat har wiidferspraat oannimmen beheine.
Foar induktors is it ferhaal in bytsje lestich. De induktânsje fan in rjochte spoel wurdt jûn troch, wêrby't N it oantal bochten is, A is it trochsneedgebiet fan 'e spoel, l is de lingte, en μ is de materiaalkonstante (permeabiliteit).As alle ôfmjittings mei de helte fermindere wurde, wurdt de induktânsje ek mei de helte fermindere. De wjerstân fan de tried bliuwt lykwols gelyk: dit komt omdat de lingte en dwerstrochsneed fan de tried fermindere wurde ta in kwart fan syn oarspronklike wearde. Dit betsjut dat jo einigje mei deselde wjerstân yn de helte fan de inductance, sadat jo halve de kwaliteit (Q) faktor fan de coil.
De lytste kommersjeel beskikber diskrete inductor oannimt de inch grutte 01005 (0,4 mm x 0,2 mm). Dy binne sa heech as 56 nH en hawwe in wjerstân fan in pear ohms. Inductors yn in ultra-lytse metryske 0201 pakket waarden útbrocht yn 2014, mar blykber binne se nea yntrodusearre oan 'e merk.
De fysike beheiningen fan inductors binne oplost troch it brûken fan in fenomeen neamd dynamyske inductance, dat kin wurde waarnommen yn coils makke fan graphene.Mar sels sa, as it kin wurde produsearre yn in kommersjeel libbensfetbere wize, it kin tanimme mei 50%. de spoel kin net goed miniaturisearre wurde. As jo ​​circuit lykwols op hege frekwinsjes wurket, is dit net needsaaklik in probleem. As jo ​​sinjaal yn it GHz-berik is, binne in pear nH-spoelen meastal genôch.
Dit bringt ús by in oar ding dat yn 'e ôfrûne ieu miniaturisearre is, mar dat jo miskien net direkt fernimme: de golflingte dy't wy brûke foar kommunikaasje. Iere radio-útstjoerings brûkten in middengolf AM-frekwinsje fan sa'n 1 MHz mei in golflingte fan sa'n 300 meter. De FM-frekwinsjeband, sintraal op 100 MHz of 3 meter, waard populêr om 'e jierren 1960 hinne, en hjoed brûke wy benammen 4G-kommunikaasje om 1 of 2 GHz (sawat 20 sm). Hegere frekwinsjes betsjutte mear ynformaasje oerdrachtkapasiteit. It is fanwege miniaturisaasje dat wy goedkeape, betroubere en enerzjybesparjende radio's hawwe dy't wurkje op dizze frekwinsjes.
Krimpende golflingten kinne antennes krimpe, om't har grutte direkt relatearre is oan de frekwinsje dy't se nedich hawwe om te ferstjoeren of te ûntfangen. De mobile tillefoans fan hjoeddedei hawwe gjin lange útstekke antennes nedich, troch har tawijde kommunikaasje op GHz-frekwinsjes, wêrfoar't de antenne mar sawat ien hoecht te wêzen sintimeter lang. Dêrom fereaskje de measte mobile tillefoans dy't noch FM-ûntfangers befetsje dat jo foar gebrûk de eartelefoan ynplukke: de radio moat de draad fan de eartelefoan as antenne brûke om genôch sinjaalsterkte te krijen fan dy ien meter lange weagen.
Wat de circuits oanbelanget dy't ferbûn binne mei ús miniatuerantennes, as se lytser binne, wurde se eins makliker te meitsjen. Dit is net allinich om't transistors flugger wurden binne, mar ek om't transmisjeline-effekten gjin probleem mear binne. Koartsein, wannear't de lingte fan in tried grutter is as in tsiende fan 'e golflingte, moatte jo beskôgje de faze ferskowing lâns syn lingte by it ûntwerpen fan it circuit.By 2,4 GHz, dit betsjut dat mar ien sintimeter fan tried hat beynfloede jo circuit; as jo solder diskrete komponinten tegearre, it is in hoofdpijn, mar as jo lizze út it circuit op in pear fjouwerkante millimeter, it is gjin probleem.
It foarsizzen fan it ferdwinen fan 'e wet fan Moore, of sjen litte dat dizze foarsizzingen hieltyd wer ferkeard binne, is in weromkommend tema wurden yn 'e wittenskip- en technologysjoernalistyk. It feit bliuwt dat Intel, Samsung en TSMC, de trije konkurrinten dy't noch altyd op 'e foargrûn stean fan it spul, fierder te compress mear funksjes per fjouwerkante mikrometer, en plan te yntrodusearje ferskate generaasjes fan ferbettere chips yn 'e takomst. Ek al de foarútgong se hawwe makke by elke stap meie net sa grut as twa desennia lyn, de miniaturization fan transistors giet troch.
Foar diskrete komponinten lykje wy lykwols in natuerlike limyt te berikken: se lytser meitsje ferbetterje har prestaasjes net, en de lytste komponinten dy't op it stuit beskikber binne binne lytser as de measte gebrûksgefallen fereaskje. mar as d'r de wet fan Moore is, soene wy ​​graach sjen hoefolle ien persoan de útdaging foar SMD soldering kin triuwe.
Ik haw altyd wol in foto meitsje fan in PTH-wjerstân dy't ik yn 'e jierren '70 brûkte, en dêr in SMD-wjerstân op sette, krekt sa't ik no yn/út ruilje. Myn doel is om myn bruorren en susters te meitsjen (gjin fan har binne elektroanyske produkten) hoefolle feroaring, ynklusyf ik kin sels sjen de dielen fan myn wurk, (as myn sicht wurdt minder, myn hannen wurde slimmer Trembling).
Ik wol sizze, is it tegearre of net. Ik haatsje echt "ferbetterje, better wurde." Soms wurket jo yndieling goed, mar jo kinne gjin dielen mear krije. Wat is dat yn 'e hel? In goed konsept is in goed konsept, en it is better om it te hâlden sa't it is, ynstee fan it te ferbetterjen sûnder reden.Gantt
"It feit bliuwt dat de trije bedriuwen Intel, Samsung en TSMC noch konkurrearje oan 'e foargrûn fan dit spultsje, hieltyd mear funksjes per fjouwerkante mikrometer útdrukke,"
Elektroanyske komponinten binne grut en djoer. Yn 1971 hie de trochsneed famylje mar in pear radio's, in stereo en in tv. Tsjin 1976 kamen kompjûters, rekkenmasines, digitale klokken en horloazjes út, dy't lyts en goedkeap wiene foar de konsuminten.
Guon miniaturisaasje komt út design.Operational amplifiers tastean it brûken fan gyrators, dat kin ferfange grutte inductors yn guon gefallen.Active filters ek elimineren inductors.
Gruttere komponinten befoarderje wol oare dingen: it minimalisearjen fan it sirkwy, dat wol sizze, besykje de minste komponinten te brûken om it circuit te wurkjen. Hjoed kin it ús net sa bot skele. Iets nedich om it sinjaal te kearen? Nim in operasjonele fersterker. Binne jo in steat masine nedich? Nim in mpu.etc.The komponinten hjoed binne echt lyts, mar der binne eins in protte komponinten inside.Sa yn prinsipe jo circuit grutte nimt ta en macht konsumpsje nimt ta. In transistor brûkt om invert in sinjaal brûkt minder macht om itselde wurk as in operasjonele fersterker útfiere. Mar dan wer, miniaturisaasje sil soargje foar it brûken fan macht. It is gewoan dat ynnovaasje in oare rjochting is gien.
Jo hawwe echt miste guon fan 'e grutste foardielen / redenen fan fermindere grutte: redusearre pakket parasitêr en ferhege macht ôfhanneling (dat liket tsjinoerstelde).
Ut in praktysk eachpunt, ienris de funksje grutte berikt oer 0.25u, do silst berikke de GHz nivo, op hokker tiid it grutte SOP pakket begjint te produsearje de grutste * effekt. Lange bonding triedden en dy leads sille úteinlik deadzje dy.
Op dit punt binne QFN / BGA-pakketten sterk ferbettere yn termen fan prestaasjes. Dêrneist, as jo mount it pakket plat as dit, jo einigje mei * oanmerklik * bettere termyske prestaasjes en bleatsteld pads.
Derneist sille Intel, Samsung en TSMC grif in wichtige rol spylje, mar ASML kin folle wichtiger wêze yn dizze list. Fansels kin dit net jilde foar de passive stim ...
It giet net allinnich om it ferminderjen fan silisiumkosten troch prosesknooppunten fan folgjende generaasje. Oare dingen, lykas tassen. Lytsere pakketten fereaskje minder materialen en wcsp of noch minder. Lytsere pakketten, lytsere PCB's of modules, ensfh.
Ik sjoch faak wat katalogusprodukten, wêrby't de ienige driuwende faktor kostenreduksje is.MHz / ûnthâldgrutte is itselde, SOC-funksje en pin-arrangement binne itselde. Wy kinne nije technologyen brûke om enerzjyferbrûk te ferminderjen (meastal is dit net fergees, dus d'r moatte wat kompetitive foardielen wêze wêr't klanten om soarchje)
Ien fan de foardielen fan grutte komponinten is it anty-strieling materiaal. Tiny transistors binne mear gefoelich foar de effekten fan kosmyske strielen, yn dizze wichtige situaasje. Bygelyks, yn romte en sels hege-altitude observatoria.
Ik seach gjin grutte reden foar snelheidsferheging.De sinjaalsnelheid is sawat 8 inch per nanosecond.Sa gewoan troch it ferminderjen fan de grutte, flugger chips binne mooglik.
Jo kinne jo eigen wiskunde kontrolearje troch it ferskil yn propagaasjefertraging te berekkenjen troch ferpakkingsferoarings en fermindere syklusen (1/frekwinsje). Dat is om de fertraging/perioade fan fraksjes te ferminderjen. Jo sille fine dat it net iens ferskynt as in rûningsfaktor.
Ien ding dat ik taheakje wol is dat in protte IC's, benammen âldere ûntwerpen en analoge chips, net eins wurde fermindere, teminsten yntern. Troch ferbetteringen yn automatisearre fabrikaazje binne pakketten lytser wurden, mar dat komt om't DIP-pakketten meastentiids in protte hawwe oerbleaune romte binnen, net omdat transistors ensfh binne wurden lytser.
Neist it probleem fan it meitsjen fan de robot genôch genôch om wirklik lytse komponinten te behanneljen yn hege snelheid pick-and-place-applikaasjes, is in oar probleem it betrouber lassen fan lytse komponinten. spesjale solder paste, spesjale stap solder paste sjabloanen (tapasje in lyts bedrach fan solder paste wêr nedich, mar dochs soargje foar genôch solder paste foar grutte komponinten) begûn te wurden hiel djoer. Dus ik tink dat der in plato, en fierdere miniaturization by it circuit boardnivo is gewoan in kostbere en helbere manier.Op dit punt kinne jo likegoed mear yntegraasje dwaan op it silisiumwafelnivo en it oantal diskrete komponinten ferienfâldigje ta in absolút minimum.
Jo sille sjen dit op jo phone.Around 1995, Ik kocht wat iere mobile telefoans yn garaazje ferkeap foar in pear dollar elk. De measte ICs binne troch-hole.Recognizable CPU en NE570 compander, grutte reusable IC.
Doe bin ik einige mei wat bywurke handheld telefoans.Der binne hiel pear komponinten en hast neat fertroud.Yn in lyts oantal ICs, net allinnich de tichtheid is heger, mar ek in nij ûntwerp (sjoch SDR) wurdt oannommen, dat elimineert de measte fan de diskrete komponinten dy't earder ûnmisber wiene.
> (Tapasse in lyts bedrach fan soldeerpasta wêr't it nedich is, mar leverje noch genôch solderpasta foar grutte komponinten)
Hee, ik stelde my it sjabloan "3D / Wave" foar om dit probleem op te lossen: tinner wêr't de lytste komponinten binne, en dikker wêr't it stroomkring is.
Tsjintwurdich binne SMT-komponinten heul lyts, jo kinne echte diskrete komponinten brûke (net 74xx en oare jiskefet) om jo eigen CPU te ûntwerpen en it op 'e PCB te printsjen. Sprinkle it mei LED, jo kinne it yn realtime sjen.
Yn 'e rin fan' e jierren wurdearje ik grif de rappe ûntwikkeling fan komplekse en lytse komponinten. Se jouwe geweldige foarútgong, mar tagelyk foegje se in nij nivo fan kompleksiteit ta oan it iterative proses fan prototyping.
De oanpassing en simulaasje snelheid fan analoge circuits is folle flugger as wat jo dogge yn it laboratoarium. As de frekwinsje fan digitale circuits nimt ta, de PCB wurdt in part fan de gearkomste. Bygelyks, transmissie line effekten, propagation fertraging. Edgetechnology wurdt it bêste bestege oan it korrekt foltôgjen fan it ûntwerp, ynstee fan oanpassingen yn it laboratoarium.
As foar hobby items, evaluaasje. Circuit boards en modules binne in oplossing foar krimp komponinten en pre-testen modules.
Dit kin dingen "leuk" ferlieze, mar ik tink dat jo projekt foar it earst oan it wurk krije kin mear sinfol wêze fanwege wurk of hobby's.
Ik haw it konvertearjen fan guon ûntwerpen fan troch-gat nei SMD. Meitsje goedkeapere produkten, mar it is net leuk om prototypes mei de hân te bouwen. Ien lytse flater: "parallel plak" moat lêzen wurde as "parallel plaat".
Neidat in systeem wint, sille argeologen noch yn 'e war wurde troch har befiningen. Wa wit, miskien yn' e 23e ieu, sil de Planetary Alliance in nij systeem oannimme ...
Ik koe it net mear iens wêze. Wat is de grutte fan 0603? Fansels, 0603 as de keizerlike grutte hâlde en de 0603 metryske grutte 0604 (of 0602) "neame" is net sa dreech, sels as it technysk ferkeard kin wêze (dus: eigentlike oerienkommende grutte - net op dy manier) yn elts gefal. Strikt), mar teminsten sil elkenien witte oer hokker technology jo it hawwe (metrysk / keizerlik)!
"Yn it algemien sille passive komponinten lykas wjerstannen, kondensators en induktors net better wurde as jo se lytser meitsje."