fréttir

Kannski á eftir lögmáli Ohms er næstfrægasta lögmál rafeindatækninnar lögmál Moore: Fjöldi smára sem hægt er að framleiða á samþættri hringrás tvöfaldast á tveggja ára fresti eða svo. Þar sem eðlisfræðileg stærð flíssins er nokkurn veginn sú sama þýðir þetta að einstakir smári verða smærri með tímanum. Við erum farin að búast við að ný kynslóð flísa með smærri eiginleikastærðum birtist á eðlilegum hraða, en hvað er tilgangurinn með því að gera hlutina minni? Þýðir smærri alltaf betra?
Á síðustu öld hefur rafeindatækni tekið gríðarlegum framförum. Á 2. áratugnum samanstóðu fullkomnustu AM útvarpstækin af nokkrum lofttæmisrörum, nokkrum risastórum spólum, þéttum og viðnámum, tugum metra af vírum sem notaðir voru sem loftnet og stóru setti af rafhlöðum. til að knýja allt tækið. Í dag geturðu hlustað á meira en tugi tónlistarstraumþjónustu í tækinu í vasanum og þú getur gert meira. En smæðing er ekki bara til að flytja: hún er algjörlega nauðsynleg til að ná þeim árangri sem við búumst við af tækjunum okkar í dag.
Einn augljós ávinningur smærri íhluta er að þeir gera þér kleift að innihalda meiri virkni í sama magni. Þetta er sérstaklega mikilvægt fyrir stafrænar rafrásir: fleiri íhlutir þýðir að þú getur unnið meiri vinnslu á sama tíma. Til dæmis, í orði, magn upplýsinga sem unnið er af 64 bita örgjörva er átta sinnum meira en 8 bita örgjörvi sem keyrir á sömu klukkutíðni. En það þarf líka átta sinnum fleiri íhluti: skrár, viðbætir, rútur osfrv. eru allir átta sinnum stærri .Þannig að þú þarft annaðhvort flís sem er átta sinnum stærri eða smára sem er átta sinnum minni.
Sama gildir um minniskubba: Með því að búa til smærri smára hefurðu meira geymslupláss í sama rúmmáli. Dílarnir í flestum skjáum í dag eru gerðir úr þunnfilmu smára, svo það er skynsamlegt að minnka þá og ná hærri upplausn. , því minni sem smári er, því betra, og það er önnur mikilvæg ástæða: árangur þeirra er verulega bættur. En hvers vegna nákvæmlega?
Alltaf þegar þú býrð til smári, mun hann bjóða upp á nokkra viðbótaríhluti ókeypis. Hver tengi er með viðnám í röð. Allir hlutir sem bera straum eru einnig með sjálfsleiðslu. Að lokum er rýmd milli tveggja leiðara sem snúa hver að öðrum. Öll þessi áhrif neyta orku og hægja á hraða smára.Sníkjurýmdir eru sérstaklega erfiðir: þá þarf að hlaða og tæma þær í hvert sinn sem kveikt er eða slökkt á smára, sem krefst tíma og straums frá aflgjafanum.
Rafmagn milli tveggja leiðara er fall af líkamlegri stærð þeirra: minni stærð þýðir minni rýmd. Og vegna þess að smærri þéttar þýða meiri hraða og minna afl, geta smærri smári keyrt á hærri klukkutíðni og dreift minni hita við að gera það.
Þegar þú minnkar stærð smára er rýmd ekki einu áhrifin sem breytist: það eru mörg undarleg skammtafræðileg áhrif sem eru ekki augljós fyrir stærri tæki. Hins vegar, almennt talað, mun smærri smára gera þá hraðari. En rafeindavörur eru fleiri en bara smára. Þegar þú minnkar aðra íhluti, hvernig virka þeir?
Almennt séð verða óvirkir íhlutir eins og viðnám, þéttar og spólar ekki betri þegar þeir verða minni: á margan hátt munu þeir versna. Þess vegna er smæðing þessara íhluta aðallega til að geta þjappað þeim saman í minna rúmmál , og sparar þannig PCB pláss.
Hægt er að minnka stærð viðnámsins án þess að valda of miklu tapi. Viðnám efnis er gefið af, þar sem l er lengd, A er þversniðsflatarmál og ρ er viðnám efnisins. Þú getur minnkaðu einfaldlega lengdina og þversniðið og endar með líkamlega minni viðnám, en hefur samt sömu viðnám. Eini ókosturinn er sá að þegar þeir dreifa sama afli munu líkamlega smærri viðnám mynda meiri hita en stærri viðnám. Þess vegna, lítil viðnám viðnám er aðeins hægt að nota í rafrásum með litlum krafti. Þessi tafla sýnir hvernig hámarksaflmagn SMD viðnáms minnkar eftir því sem stærð þeirra minnkar.
Í dag er minnsta viðnámið sem þú getur keypt metraska stærð 03015 (0,3 mm x 0,15 mm). Málaflið þeirra er aðeins 20 mW og er aðeins notað fyrir rafrásir sem dreifa mjög litlu afli og eru afar takmörkuð að stærð. Minni mæligildi 0201 pakkinn (0,2 mm x 0,1 mm) hefur verið gefinn út, en hefur ekki enn verið tekinn í framleiðslu. En jafnvel þótt þeir komi fram í vörulista framleiðanda, ekki búast við að þeir séu alls staðar: Flest plokkunar- og staðsetningarvélmenni eru ekki nógu nákvæm til að meðhöndla þær, þannig að þær gætu samt verið sessvörur.
Einnig er hægt að minnka þétta, en þetta mun minnka rýmd þeirra. Formúlan til að reikna út rýmd shuntþétta er þar sem A er flatarmál borðsins, d er fjarlægðin á milli þeirra og ε er rafstuðullinn (eiginleiki milliefnisins).Ef þéttinn (í grundvallaratriðum flatt tæki) er smækkaður verður að minnka svæðið og þar með minnka rýmdina.Ef þú vilt samt pakka mikið af nafara í lítið magn, þá er eini kosturinn er að stafla nokkrum lögum saman. Vegna framfara í efnum og framleiðslu, sem hafa einnig gert þunnar filmur (lítið d) og sérstakar rafstýringar (með stærra ε) mögulegar, hefur stærð þétta dregist saman umtalsvert á undanförnum áratugum.
Minnsti þétturinn sem til er í dag er í ofurlitlum metra 0201 pakka: aðeins 0,25 mm x 0,125 mm. Rafmagn þeirra er takmörkuð við 100 nF sem enn eru gagnleg, og hámarksrekstrarspenna er 6,3 V. Einnig eru þessar pakkar mjög litlar og þurfa háþróaðan búnað til að meðhöndla þau, sem takmarkar útbreiðslu þeirra.
Fyrir spólur er sagan svolítið erfið. Spóla beins spólu er gefin út af, þar sem N er fjöldi snúninga, A er þversniðsflatarmál spólunnar, l er lengd hennar og μ er efnisfasti (gegndræpi).Ef allar stærðir eru minnkaðar um helming, minnkar inductance líka um helming. Viðnám vírsins helst hins vegar sú sama: þetta er vegna þess að lengd og þversnið vírsins minnkar í a. fjórðungur af upprunalegu gildi þess. Þetta þýðir að þú endar með sömu viðnám í helmingi inductance, þannig að þú helmingar gæðastuðul (Q) spólunnar.
Minnsti stakur inductor sem er fáanlegur í verslun notar tommu stærðina 01005 (0,4 mm x 0,2 mm). Þessir eru allt að 56 nH og hafa viðnám upp á nokkur ohm. Inductors í ofurlitlum metrískum 0201 pakka voru gefnir út árið 2014, en þeir hafa greinilega aldrei verið kynntir á markaðnum.
Eðlisfræðilegar takmarkanir spóla hafa verið leystar með því að nota fyrirbæri sem kallast dynamic inductance, sem hægt er að sjá í spólum úr grafeni. En þrátt fyrir það, ef hægt er að framleiða það á viðskiptalega hagkvæman hátt, gæti það aukist um 50%. Að lokum, Ekki er hægt að smækka spóluna vel. Hins vegar, ef hringrásin þín starfar á háum tíðnum, er þetta ekki endilega vandamál. Ef merkið þitt er á GHz-sviðinu, duga nokkrar nH-spólur venjulega.
Þetta leiðir okkur að öðru sem hefur verið smækkað á síðustu öld en þú tekur kannski ekki eftir því strax: bylgjulengdina sem við notum til samskipta. Fyrstu útvarpsútsendingar notuðu meðalbylgju AM-tíðni um 1 MHz með bylgjulengd um 300 metra. FM tíðnisviðið með miðju á 100 MHz eða 3 metrum varð vinsælt í kringum 1960 og í dag notum við aðallega 4G fjarskipti um 1 eða 2 GHz (um 20 cm). Hærri tíðni þýðir meiri upplýsingaflutningsgetu. Það er vegna smæðingar sem við erum með ódýr, áreiðanleg og orkusparandi talstöðvar sem vinna á þessum tíðnum.
Minnkandi bylgjulengdir geta minnkað loftnet vegna þess að stærð þeirra er í beinu sambandi við tíðnina sem þau þurfa til að senda eða taka á móti. Farsímar í dag þurfa ekki löng útstæð loftnet, þökk sé sérstökum samskiptum þeirra á GHz tíðnum, þar sem loftnetið þarf aðeins að vera um eitt. sentimetra langur. Þess vegna þurfa flestir farsímar sem enn innihalda FM-viðtakara að þú þurfir að stinga heyrnartólunum í samband fyrir notkun: útvarpið þarf að nota vír heyrnartólsins sem loftnet til að fá nægan merkistyrk frá þessum eins metra löngum bylgjum.
Hvað varðar rafrásirnar sem eru tengdar litlu loftnetunum okkar, þegar þau eru smærri, verða þau í raun auðveldari í gerð. Þetta er ekki aðeins vegna þess að smári hafa orðið hraðari, heldur einnig vegna þess að flutningslínuáhrif eru ekki lengur vandamál. Í stuttu máli, þegar lengdin af vír fer yfir einn tíunda af bylgjulengdinni, þú þarft að huga að fasaskiptingu eftir lengdinni þegar þú hannar hringrásina. Við 2,4 GHz þýðir þetta að aðeins einn sentimetri af vír hefur haft áhrif á hringrásina þína; ef þú lóðar staka íhluti saman er það höfuðverkur, en ef þú setur hringrásina út á nokkra fermillímetra er það ekki vandamál.
Að spá fyrir um fall lögmáls Moores, eða sýna fram á að þessar spár séu rangar aftur og aftur, hefur orðið endurtekið þema í vísinda- og tækniblaðamennsku. Staðreyndin er samt sú að Intel, Samsung og TSMC, keppinautarnir þrír sem eru enn í fremstu röð. leiksins, halda áfram að þjappa fleiri eiginleikum á hvern fermetra míkrómetra og ætla að kynna nokkrar kynslóðir af endurbættum flísum í framtíðinni. Jafnvel þó að framfarirnar sem þeir hafa náð í hverju skrefi séu kannski ekki eins miklar og fyrir tveimur áratugum, þá er smækning smára heldur áfram.
Hins vegar, fyrir staka íhluti, virðumst við hafa náð náttúrulegum mörkum: að gera þá minni bætir ekki afköst þeirra, og minnstu íhlutir sem til eru nú eru minni en flest notkunartilvik krefjast. Svo virðist sem ekkert Moores lögmál sé til fyrir stak tæki, en ef lögmál Moores er til, viljum við gjarnan sjá hversu mikið einn einstaklingur getur ýtt undir SMD lóðaáskorunina.
Mig hefur alltaf langað til að taka mynd af PTH viðnám sem ég notaði á áttunda áratugnum og setja SMD viðnám á hann, alveg eins og ég er að skipta inn/út núna. Markmið mitt er að búa til bræður mína og systur (enginn þeirra er rafeindavörur) hversu miklar breytingar, þar á meðal ég get jafnvel séð hluta vinnu minnar, (þar sem sjónin versnar versnar hendurnar á mér Skjálfandi).
Mér finnst gaman að segja hvort þetta sé saman eða ekki. Ég hata virkilega að „bæta, verða betri“. Stundum virkar skipulagið þitt vel, en þú getur ekki lengur fengið hluta.Hvað í fjandanum er það?.Gott hugtak er gott hugtak, og það er betra að halda því eins og það er, frekar en að bæta það að ástæðulausu.Gantt
„Staðreyndin er enn sú að fyrirtækin þrjú Intel, Samsung og TSMC eru enn að keppa í fremstu röð í þessum leik og kreista stöðugt út fleiri eiginleika á hvern fermetra.
Rafeindaíhlutir eru stórir og dýrir. Árið 1971 hafði meðalfjölskyldan aðeins fá útvarp, hljómtæki og sjónvarp. Árið 1976 voru komnar út tölvur, reiknivélar, stafrænar klukkur og úr, sem voru lítil og ódýr fyrir neytendur.
Sum smæðun kemur frá hönnun. Rekstrarmagnarar leyfa notkun gyrators, sem geta komið í stað stórra inductors í sumum tilfellum. Virkar síur útiloka einnig inductors.
Stærri íhlutir stuðla að öðru: að lágmarka hringrásina, það er að reyna að nota sem fæsta íhluti til að láta hringrásina virka. Í dag er okkur alveg sama. Þarftu eitthvað til að snúa merkinu við?Taktu rekstrarmagnara. Þarftu ríkisvél?Taktu mpu.o.s.frv.Hlutirnir í dag eru mjög litlir, en það eru í raun margir íhlutir inni. Þannig að í grundvallaratriðum eykst hringrásarstærð þín og orkunotkun eykst. Smári sem notaður er til að snúa við merki notar minna afl til að sinna sama starfi en rekstrarmagnari.En aftur á móti mun smæðing sjá um notkun aflsins. Það er bara að nýsköpun hefur farið í aðra átt.
Þú misstir virkilega af nokkrum af stærstu kostunum/ástæðunum fyrir minni stærð: minni pakkningasníkjudýr og aukin aflmeðferð (sem virðist vera gagnsæ).
Frá hagnýtu sjónarhorni, þegar eiginleikastærðin nær um það bil 0,25u, muntu ná GHz-stigi, en þá byrjar stóri SOP-pakkinn að framleiða mestu* áhrifin. Langir tengivírar og þessir leiðar munu að lokum drepa þig.
Á þessum tímapunkti hafa QFN/BGA pakkar batnað mikið hvað varðar frammistöðu. Að auki, þegar þú festir pakkann flatan svona, endarðu með *verulega* betri hitauppstreymi og óvarinn púða.
Að auki munu Intel, Samsung og TSMC vissulega gegna mikilvægu hlutverki, en ASML gæti verið miklu mikilvægara á þessum lista. Auðvitað gæti þetta ekki átt við óvirku röddina...
Þetta snýst ekki bara um að draga úr kísilkostnaði með næstu kynslóðar ferlihnútum.Aðrir hlutir, eins og töskur.Minni pakkar þurfa minna efni og wcsp eða jafnvel minna.Minni pakkar, minni PCB eða einingar o.s.frv.
Ég sé oft sumar vörulistavörur þar sem eini drifþátturinn er lækkun kostnaðar.MHz/minnisstærð er sú sama, SOC virkni og pinnafyrirkomulag eru þau sömu. Við gætum notað nýja tækni til að draga úr orkunotkun (venjulega er þetta ekki ókeypis, svo það hlýtur að vera einhver samkeppnisforskot sem viðskiptavinum þykir vænt um)
Einn af kostum stórra íhluta er andstæðingur-geislunarefnið. Örlítill smári eru næmari fyrir áhrifum geimgeisla í þessum mikilvægu aðstæðum.Til dæmis í geimnum og jafnvel stjörnustöðvum í mikilli hæð.
Ég sá ekki mikla ástæðu fyrir aukningu hraða. Merkishraði er um það bil 8 tommur á nanósekúndu. Þannig að bara með því að minnka stærðina eru hraðari flísar mögulegar.
Þú gætir viljað athuga þína eigin stærðfræði með því að reikna út mismuninn á útbreiðslu seinkun vegna umbúðabreytinga og minni lotu (1/tíðni). Það er til að draga úr seinkun/tímabili flokka. Þú munt komast að því að það kemur ekki einu sinni fram sem námundunarstuðull.
Eitt sem ég vil bæta við er að margir IC, sérstaklega eldri hönnun og hliðrænir flísar, eru í raun ekki minnkaðar, að minnsta kosti innbyrðis. Vegna endurbóta í sjálfvirkri framleiðslu hafa pakkarnir orðið minni, en það er vegna þess að DIP pakkar hafa venjulega mikið af pláss sem eftir er inni, ekki vegna þess að smári osfrv.
Til viðbótar við vandamálið við að gera vélmennið nógu nákvæmt til að geta í raun og veru meðhöndlað örsmáa íhluti í háhraða velja-og-stað forritum, er annað mál að suðu pínulitla íhluti á áreiðanlegan hátt. Sérstaklega þegar þú þarft enn stærri íhluti vegna krafna um afl/getu. sérstakt lóðmálmur líma, sérstök skref lóðmálmur líma sniðmát (notaðu lítið magn af lóðmálmur líma þar sem þörf krefur, en veitir samt nóg lóðmálmur líma fyrir stóra hluti) byrjaði að verða mjög dýrt. Svo ég held að það sé hálendi, og frekari smæðun á hringrásinni borðstig er bara kostnaðarsöm og framkvæmanleg leið. Á þessum tímapunkti gætirðu allt eins gert meiri samþættingu á kísilskífustigi og einfalda fjölda stakra íhluta í algjöru lágmarki.
Þú munt sjá þetta á símanum þínum. Um 1995 keypti ég nokkra snemma farsíma í bílskúrssölu fyrir nokkra dollara stykkið. Flestir IC eru í gegnum gatið. Þekkanlegur CPU og NE570 compander, stór endurnýtanlegur IC.
Svo endaði ég með nokkra uppfærða lófasíma. Það eru mjög fáir íhlutir og nánast ekkert kunnuglegt. Í litlum fjölda IC er ekki aðeins þéttleikinn meiri heldur einnig ný hönnun (sjá SDR) tekin upp, sem útilokar flest hinir staku íhlutir sem áður voru ómissandi.
> (Settu lítið magn af lóðmálmi þar sem þörf krefur, en láttu samt nægilega mikið af lóðmálmi fyrir stóra íhluti)
Hey, ég ímyndaði mér „3D/Wave“ sniðmátið til að leysa þetta vandamál: þynnra þar sem minnstu íhlutirnir eru og þykkari þar sem rafrásin er.
Nú á dögum eru SMT íhlutir mjög litlir, þú getur notað raunverulega staka íhluti (ekki 74xx og annað sorp) til að hanna þinn eigin CPU og prenta það á PCB. Stráið því með LED, þú getur séð það vinna í rauntíma.
Í gegnum árin kann ég vissulega að meta hraða þróun flókinna og lítilla íhluta. Þeir veita gríðarlegar framfarir, en á sama tíma bæta þeir nýju flóknustigi við endurtekið ferli frumgerðarinnar.
Aðlögun og hermihraði hliðrænna hringrása er miklu hraðari en það sem þú gerir á rannsóknarstofunni.Þegar tíðni stafrænna hringrása hækkar verður PCB hluti af samsetningunni.Til dæmis áhrif á flutningslínur, útbreiðslu seinkun.Frumgerð hvers kyns skurðar- Jaðartækni er best varið í að klára hönnunina á réttan hátt, frekar en að gera breytingar á rannsóknarstofunni.
Eins og fyrir áhugamál hluti, mat. Hringrásartöflur og einingar eru lausn til að minnka íhluti og forprófa einingar.
Þetta gæti orðið til þess að hlutirnir missi „skemmtilegt“ en ég held að það gæti verið þýðingarmeira að fá verkefnið þitt í gang í fyrsta skipti vegna vinnu eða áhugamála.
Ég hef verið að breyta sumum hönnunum úr gegnumholu yfir í SMD. Búðu til ódýrari vörur, en það er ekki gaman að smíða frumgerðir með höndunum. Ein lítil mistök: "samhliða staður" ætti að lesa sem "samhliða plötu".
Nei. Eftir að kerfi vinnur munu fornleifafræðingar enn ruglast í niðurstöðum þess. Hver veit, kannski á 23. öld, mun Planetary Alliance taka upp nýtt kerfi...
Ég gæti ekki verið meira sammála. Hver er stærð 0603? Að sjálfsögðu er ekki svo erfitt að halda 0603 sem keisarastærð og „kalla“ 0603 metra stærðina 0604 (eða 0602), jafnvel þótt það gæti verið tæknilega rangt (þ.e.: raunveruleg samsvarandi stærð - ekki þannig) samt. Strangt), en að minnsta kosti munu allir vita hvaða tækni þú ert að tala um (metrísk/imperial)!
„Almennt séð verða óvirkir íhlutir eins og viðnám, þéttar og inductors ekki betri ef þú gerir þá minni.