ข่าว

บางทีหลังจากกฎของโอห์ม กฎที่มีชื่อเสียงอันดับสองในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ก็คือกฎของมัวร์: จำนวนทรานซิสเตอร์ที่สามารถผลิตบนวงจรรวมจะเพิ่มขึ้นสองเท่าทุก ๆ สองปีหรือประมาณนั้น เนื่องจากขนาดทางกายภาพของชิปยังคงเท่าเดิม ซึ่งหมายความว่าทรานซิสเตอร์แต่ละตัวจะมีขนาดเล็กลงเมื่อเวลาผ่านไป เราเริ่มคาดหวังว่าชิปรุ่นใหม่ที่มีขนาดคุณสมบัติเล็กกว่าจะปรากฏที่ความเร็วปกติ แต่อะไรคือประเด็นที่ทำให้สิ่งต่าง ๆ เล็กลง? เล็กลงย่อมหมายถึงดีกว่าเสมอไปใช่ไหม?
ในศตวรรษที่ผ่านมา วิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์มีความก้าวหน้าอย่างมาก ในช่วงทศวรรษที่ 1920 วิทยุ AM ที่ทันสมัยที่สุดประกอบด้วยหลอดสุญญากาศหลายหลอด ตัวเหนี่ยวนำขนาดใหญ่ ตัวเก็บประจุ และตัวต้านทาน สายไฟยาวหลายสิบเมตรที่ใช้เป็นเสาอากาศ และแบตเตอรี่ชุดใหญ่สำหรับจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ทั้งหมด วันนี้ คุณสามารถฟังเพลงสตรีมมิ่งบริการบนอุปกรณ์ในกระเป๋าของคุณได้มากกว่าหนึ่งโหล และคุณสามารถทำอะไรได้มากกว่านั้น แต่การย่อขนาดไม่ได้เป็นเพียงเพื่อการพกพาเท่านั้น แต่ยังจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องบรรลุประสิทธิภาพที่เราคาดหวังจากอุปกรณ์ของเราในปัจจุบัน
ข้อดีอย่างหนึ่งที่ชัดเจนของส่วนประกอบที่มีขนาดเล็กกว่าก็คือช่วยให้คุณสามารถรวมฟังก์ชันการทำงานได้มากขึ้นในปริมาณเดียวกัน สิ่งนี้สำคัญอย่างยิ่งสำหรับวงจรดิจิทัล: ส่วนประกอบที่มากขึ้นหมายความว่าคุณสามารถประมวลผลได้มากขึ้นในระยะเวลาเท่ากัน ตัวอย่างเช่น ตามทฤษฎี จำนวนข้อมูลที่ประมวลผลโดยโปรเซสเซอร์ 64 บิตเป็นแปดเท่าของ CPU 8 บิตที่ทำงานที่ความถี่สัญญาณนาฬิกาเดียวกัน แต่ยังต้องใช้ส่วนประกอบมากกว่าแปดเท่าด้วย เช่น รีจิสเตอร์, ส่วนเสริม, บัส ฯลฯ ทั้งหมดมีขนาดใหญ่กว่าแปดเท่า ดังนั้น คุณจำเป็นต้องมีชิปที่ใหญ่กว่าแปดเท่า หรือคุณต้องการทรานซิสเตอร์ที่เล็กกว่าแปดเท่า
เช่นเดียวกับชิปหน่วยความจำ: เมื่อสร้างทรานซิสเตอร์ให้เล็กลง คุณจะมีพื้นที่จัดเก็บข้อมูลมากขึ้นในปริมาตรเท่าเดิม พิกเซลในจอแสดงผลส่วนใหญ่ในปัจจุบันทำจากทรานซิสเตอร์แบบฟิล์มบาง ดังนั้นจึงเหมาะสมที่จะลดขนาดลงเพื่อให้ได้ความละเอียดสูงขึ้น อย่างไรก็ตาม ยิ่งทรานซิสเตอร์มีขนาดเล็กเท่าไรก็ยิ่งดีเท่านั้น และมีเหตุผลสำคัญอีกประการหนึ่ง นั่นคือ ประสิทธิภาพการทำงานดีขึ้นอย่างมาก แต่ทำไมล่ะ?
เมื่อใดก็ตามที่คุณสร้างทรานซิสเตอร์ มันจะจัดหาส่วนประกอบเพิ่มเติมให้ฟรี แต่ละขั้วจะมีตัวต้านทานต่ออนุกรมกัน วัตถุใดๆ ที่มีกระแสไฟฟ้าก็จะมีการเหนี่ยวนำในตัวเองด้วย ในที่สุดก็มีประจุไฟฟ้าระหว่างตัวนำสองตัวที่หันหน้าเข้าหากัน เอฟเฟกต์ทั้งหมดนี้ใช้พลังงานและทำให้ความเร็วของทรานซิสเตอร์ช้าลง ความจุของปรสิตเป็นปัญหาอย่างยิ่ง: ทรานซิสเตอร์จำเป็นต้องได้รับการชาร์จและคายประจุทุกครั้งที่เปิดหรือปิด ซึ่งต้องใช้เวลาและกระแสไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายไฟ
ความจุไฟฟ้าระหว่างตัวนำสองตัวขึ้นอยู่กับขนาดทางกายภาพของตัวนำทั้งสอง ถ้าขนาดที่เล็กลงหมายถึงความจุที่เล็กลง และเนื่องจากตัวเก็บประจุขนาดเล็กหมายถึงความเร็วที่สูงขึ้นและพลังงานที่ลดลง ทรานซิสเตอร์ขนาดเล็กจึงสามารถทำงานที่ความถี่สัญญาณนาฬิกาที่สูงขึ้น และกระจายความร้อนน้อยลงในการทำเช่นนั้น
เมื่อคุณลดขนาดของทรานซิสเตอร์ ความจุไม่ได้เป็นเพียงผลกระทบเดียวที่เปลี่ยนแปลง แต่ยังมีผลกระทบทางกลควอนตัมแปลกๆ มากมายที่ไม่ชัดเจนสำหรับอุปกรณ์ขนาดใหญ่ อย่างไรก็ตาม โดยทั่วไปแล้ว การทำให้ทรานซิสเตอร์มีขนาดเล็กลงจะทำให้เร็วขึ้น แต่ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์เป็นมากกว่าทรานซิสเตอร์ เมื่อคุณลดขนาดส่วนประกอบอื่นๆ ส่วนประกอบเหล่านั้นจะทำงานอย่างไร
โดยทั่วไปแล้ว ส่วนประกอบแบบพาสซีฟ เช่น ตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ และตัวเหนี่ยวนำจะไม่ดีขึ้นเมื่อมีขนาดเล็กลง: ส่วนประกอบเหล่านี้จะแย่ลงในหลายๆ ด้าน ดังนั้นการย่อส่วนประกอบเหล่านี้ให้เล็กลงเพื่อให้สามารถบีบอัดให้มีขนาดเล็กลงได้ จึงช่วยประหยัดพื้นที่ PCB
ขนาดของตัวต้านทานสามารถลดลงได้โดยไม่ทำให้เกิดการสูญเสียมากเกินไป ความต้านทานของชิ้นส่วนของวัสดุกำหนดโดยโดยที่ l คือความยาว A คือพื้นที่หน้าตัด และ ρ คือความต้านทานของวัสดุ คุณสามารถลดความยาวและหน้าตัดลง และสุดท้ายก็ได้ตัวต้านทานที่มีขนาดเล็กลง แต่ยังคงมีความต้านทานเท่าเดิม ข้อเสียอย่างเดียวคือเมื่อกระจายพลังงานเท่ากัน ตัวต้านทานที่มีขนาดเล็กกว่าจะสร้างความร้อนได้มากกว่าตัวต้านทานที่มีขนาดใหญ่กว่า ดังนั้นตัวต้านทานขนาดเล็กสามารถใช้ได้ในวงจรไฟฟ้าต่ำเท่านั้น ตารางนี้แสดงให้เห็นว่าอัตรากำลังสูงสุดของตัวต้านทาน SMD ลดลงเมื่อขนาดลดลงอย่างไร
ปัจจุบัน ตัวต้านทานที่เล็กที่สุดที่คุณสามารถซื้อได้คือขนาดเมตริก 03015 (0.3 มม. x 0.15 มม.) กำลังไฟพิกัดอยู่ที่เพียง 20 mW และใช้สำหรับวงจรที่กระจายพลังงานน้อยมากและมีขนาดจำกัดมากเท่านั้น มีการเปิดตัวแพ็คเกจเมตริก 0201 ที่เล็กกว่า (0.2 มม. x 0.1 มม.) แต่ยังไม่ได้ถูกนำไปใช้จริง แต่ถึงแม้จะปรากฏในแค็ตตาล็อกของผู้ผลิต ก็อย่าคาดหวังว่าจะมีอยู่ทุกหนทุกแห่ง หุ่นยนต์หยิบและวางส่วนใหญ่ไม่แม่นยำเพียงพอที่จะจัดการหุ่นยนต์เหล่านี้ ดังนั้นหุ่นยนต์จึงอาจยังคงเป็นผลิตภัณฑ์เฉพาะกลุ่ม
ตัวเก็บประจุยังสามารถลดขนาดลงได้ แต่จะลดความจุลง สูตรในการคำนวณความจุของตัวเก็บประจุแบบแบ่งคือโดยที่ A คือพื้นที่ของบอร์ด d คือระยะห่างระหว่างพวกมันและ ε คือค่าคงที่ไดอิเล็กทริก (คุณสมบัติของวัสดุกลาง) ถ้าตัวเก็บประจุ (โดยพื้นฐานแล้วเป็นอุปกรณ์แบบแบน) ถูกย่อขนาด พื้นที่จะต้องลดลง จึงทำให้ความจุลดลง หากคุณยังต้องการบรรจุนาฟาราจำนวนมากในปริมาณน้อย ทางเลือกเดียวคือซ้อนหลายชั้นเข้าด้วยกัน เนื่องจากความก้าวหน้าในด้านวัสดุและการผลิต ซึ่งทำให้ฟิล์มบาง (small d) และไดอิเล็กทริกพิเศษ (ที่มี ε ใหญ่กว่า) เป็นไปได้ ขนาดของตัวเก็บประจุจึงหดตัวลงอย่างมากในช่วงสองสามทศวรรษที่ผ่านมา
ตัวเก็บประจุที่เล็กที่สุดที่มีอยู่ในปัจจุบันอยู่ในแพ็คเกจเมตริก 0201 ขนาดเล็กพิเศษ: เพียง 0.25 มม. x 0.125 มม. ความจุของแบตเตอรี่ถูกจำกัดไว้ที่ 100 nF ที่ยังคงใช้งานได้ และแรงดันไฟฟ้าในการทำงานสูงสุดคือ 6.3 V นอกจากนี้ บรรจุภัณฑ์เหล่านี้มีขนาดเล็กมากและต้องใช้อุปกรณ์ขั้นสูงในการจัดการ จึงจำกัดการใช้อย่างแพร่หลาย
สำหรับคนแนะนำเรื่องจะยุ่งยากนิดหน่อย ความเหนี่ยวนำของขดลวดตรงถูกกำหนดโดยโดยที่ N คือจำนวนรอบ A คือพื้นที่หน้าตัดของขดลวด l คือความยาวของมัน และ μ คือค่าคงที่ของวัสดุ (การซึมผ่าน) ถ้ามิติทั้งหมดลดลงครึ่งหนึ่ง ความเหนี่ยวนำจะลดลงครึ่งหนึ่งด้วย อย่างไรก็ตาม ความต้านทานของเส้นลวดยังคงเท่าเดิม เนื่องจากความยาวและหน้าตัดของเส้นลวดลดลงเหลือหนึ่งในสี่ของค่าเดิม ซึ่งหมายความว่าคุณจะได้ความต้านทานเท่ากันครึ่งหนึ่งของการเหนี่ยวนำ ดังนั้นคุณจึงลดปัจจัยด้านคุณภาพ (Q) ของคอยล์ลงครึ่งหนึ่ง
ตัวเหนี่ยวนำแบบแยกส่วนที่มีขนาดเล็กที่สุดที่มีจำหน่ายในท้องตลาดใช้ขนาดนิ้ว 01005 (0.4 มม. x 0.2 มม.) ซึ่งมีค่าสูงถึง 56 nH และมีความต้านทานเพียงไม่กี่โอห์ม ตัวเหนี่ยวนำในแพ็คเกจเมตริกขนาดเล็กพิเศษ 0201 เปิดตัวในปี 2014 แต่เห็นได้ชัดว่าไม่เคยมีการนำออกสู่ตลาดเลย
ข้อจำกัดทางกายภาพของตัวเหนี่ยวนำได้รับการแก้ไขโดยใช้ปรากฏการณ์ที่เรียกว่าตัวเหนี่ยวนำแบบไดนามิก ซึ่งสามารถสังเกตได้ในขดลวดที่ทำจากกราฟีน แต่ถึงกระนั้น หากสามารถผลิตได้ในเชิงพาณิชย์ ก็อาจเพิ่มขึ้นถึง 50% ในที่สุดขดลวดก็ไม่สามารถย่อขนาดได้ดีนัก อย่างไรก็ตาม หากวงจรของคุณทำงานที่ความถี่สูง ก็ไม่จำเป็นต้องเป็นปัญหาเสมอไป หากสัญญาณของคุณอยู่ในช่วง GHz คอยล์ nH สองสามตัวก็มักจะเพียงพอ
สิ่งนี้นำเราไปสู่อีกสิ่งหนึ่งที่ย่อเล็กลงในศตวรรษที่ผ่านมา แต่คุณอาจไม่สังเกตเห็นในทันที: ความยาวคลื่นที่เราใช้ในการสื่อสาร วิทยุกระจายเสียงในยุคแรกใช้ความถี่ AM คลื่นกลางประมาณ 1 MHz โดยมีความยาวคลื่นประมาณ 300 เมตร ย่านความถี่ FM ที่มีศูนย์กลางอยู่ที่ 100 MHz หรือ 3 เมตร ได้รับความนิยมในช่วงทศวรรษ 1960 และปัจจุบันเราใช้การสื่อสาร 4G ประมาณ 1 หรือ 2 GHz (ประมาณ 20 ซม.) เป็นหลัก ความถี่ที่สูงขึ้นหมายถึงความสามารถในการรับส่งข้อมูลที่มากขึ้น เป็นเพราะการย่อขนาดทำให้เรามีวิทยุราคาถูก เชื่อถือได้ และประหยัดพลังงานที่ทำงานบนความถี่เหล่านี้
ความยาวคลื่นที่ลดลงอาจทำให้เสาอากาศหดตัวได้เนื่องจากขนาดของมันเกี่ยวข้องโดยตรงกับความถี่ที่ต้องการส่งหรือรับ โทรศัพท์มือถือในปัจจุบันไม่จำเป็นต้องใช้เสาอากาศที่ยื่นออกมายาว เนื่องจากมีการสื่อสารเฉพาะที่ความถี่ GHz ซึ่งเสาอากาศจะต้องมีความยาวประมาณหนึ่งเซนติเมตรเท่านั้น นี่คือสาเหตุที่โทรศัพท์มือถือส่วนใหญ่ที่ยังคงมีเครื่องรับ FM จำเป็นต้องเสียบหูฟังก่อนใช้งาน: วิทยุจำเป็นต้องใช้สายของหูฟังเป็นเสาอากาศเพื่อที่จะได้รับความแรงของสัญญาณเพียงพอจากคลื่นยาว 1 เมตรเหล่านั้น
สำหรับวงจรที่เชื่อมต่อกับเสาอากาศขนาดเล็กของเรา เมื่อมีขนาดเล็กลง จริงๆ แล้วจะทำได้ง่ายขึ้น นี่ไม่ใช่แค่เพราะทรานซิสเตอร์เร็วขึ้นเท่านั้น แต่ยังเป็นเพราะผลกระทบของสายส่งไม่ใช่ปัญหาอีกต่อไป กล่าวโดยสรุป เมื่อความยาวของเส้นลวดเกินหนึ่งในสิบของความยาวคลื่น คุณต้องพิจารณาการเปลี่ยนเฟสตามความยาวของเส้นลวดเมื่อออกแบบวงจร ที่ความถี่ 2.4 GHz หมายความว่ามีสายไฟเพียง 1 เซนติเมตรเท่านั้นที่ส่งผลต่อวงจรของคุณ หากคุณประสานส่วนประกอบที่แยกจากกันเข้าด้วยกันจะทำให้เกิดอาการปวดหัว แต่ถ้าคุณวางวงจรบนพื้นที่ไม่กี่ตารางมิลลิเมตร ก็ไม่ใช่ปัญหา
การทำนายจุดจบของกฎของมัวร์ หรือการแสดงให้เห็นว่าการทำนายเหล่านี้ผิดครั้งแล้วครั้งเล่า ได้กลายเป็นประเด็นสำคัญที่เกิดขึ้นซ้ำแล้วซ้ำอีกในวารสารศาสตร์วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ความจริงก็คือ Intel, Samsung และ TSMC ซึ่งเป็นคู่แข่งทั้งสามรายที่ยังคงอยู่ในแถวหน้าของเกม ยังคงบีบอัดคุณสมบัติเพิ่มเติมต่อตารางไมโครเมตร และวางแผนที่จะเปิดตัวชิปที่ได้รับการปรับปรุงหลายรุ่นในอนาคต แม้ว่าความก้าวหน้าที่พวกเขาทำในแต่ละขั้นตอนอาจไม่มากเท่ากับเมื่อสองทศวรรษที่แล้ว แต่การย่อขนาดของทรานซิสเตอร์ยังคงดำเนินต่อไป
อย่างไรก็ตาม สำหรับส่วนประกอบแบบแยกส่วน ดูเหมือนว่าเราจะถึงขีดจำกัดตามธรรมชาติแล้ว การทำให้มันเล็กลงไม่ได้เพิ่มประสิทธิภาพการทำงาน และส่วนประกอบที่เล็กที่สุดที่มีอยู่ในปัจจุบันก็เล็กกว่ากรณีการใช้งานส่วนใหญ่ที่ต้องการ ดูเหมือนว่าจะไม่มีกฎของมัวร์สำหรับอุปกรณ์แยกส่วน แต่หากมีกฎของมัวร์ เราอยากเห็นว่าคนๆ หนึ่งสามารถผลักดันความท้าทายในการบัดกรี SMD ได้มากเพียงใด
ฉันอยากถ่ายรูปตัวต้านทาน PTH ที่ฉันเคยใช้ในปี 1970 มาโดยตลอด และใส่ตัวต้านทาน SMD ไว้บนนั้น เหมือนที่ฉันกำลังสลับเข้า/ออกตอนนี้ เป้าหมายของฉันคือการทำให้พี่น้องของฉัน (ไม่มีผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ใดเลย) เปลี่ยนแปลงไปมากเพียงใด รวมถึงฉันยังมองเห็นส่วนต่างๆ ของงานด้วย (เมื่อสายตาของฉันแย่ลง มือของฉันก็แย่ลง อาการสั่น)
ฉันชอบพูดว่ามันอยู่ด้วยกันหรือเปล่า ฉันเกลียด "ปรับปรุงให้ดีขึ้น" จริงๆ บางครั้งเค้าโครงของคุณทำงานได้ดี แต่คุณไม่สามารถรับชิ้นส่วนได้อีกต่อไป นี่มันอะไรกันเนี่ย? - แนวคิดที่ดีก็คือแนวคิดที่ดีและเป็นการดีกว่าที่จะรักษามันไว้เหมือนเดิม แทนที่จะปรับปรุงโดยไม่มีเหตุผล แกนต์
“ข้อเท็จจริงยังคงอยู่ที่บริษัททั้งสามอย่าง Intel, Samsung และ TSMC ยังคงแข่งขันกันในระดับแนวหน้าของเกมนี้ โดยบีบคุณสมบัติเพิ่มเติมต่อตารางไมโครเมตรอย่างต่อเนื่อง”
ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์มีขนาดใหญ่และมีราคาแพง ในปี 1971 ครอบครัวโดยเฉลี่ยมีวิทยุ สเตอริโอ และทีวีเพียงไม่กี่เครื่อง ภายในปี 1976 คอมพิวเตอร์ เครื่องคิดเลข นาฬิกาดิจิทัล และนาฬิกาต่างๆ ก็ได้ออกมา ซึ่งมีขนาดเล็กและราคาไม่แพงสำหรับผู้บริโภค
การย่อขนาดบางส่วนมาจากการออกแบบ แอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานอนุญาตให้ใช้ไจเรเตอร์ซึ่งสามารถแทนที่ตัวเหนี่ยวนำขนาดใหญ่ได้ในบางกรณี ตัวกรองแบบแอคทีฟยังกำจัดตัวเหนี่ยวนำด้วย
ส่วนประกอบที่ใหญ่กว่าจะช่วยส่งเสริมสิ่งอื่นๆ เช่น การลดขนาดวงจรให้เหลือน้อยที่สุด ซึ่งก็คือการพยายามใช้ส่วนประกอบที่น้อยที่สุดเพื่อทำให้วงจรทำงานได้ วันนี้เราไม่สนใจมากนัก ต้องการบางสิ่งบางอย่างเพื่อย้อนกลับสัญญาณหรือไม่? ใช้เครื่องขยายเสียงในการดำเนินงาน คุณต้องการเครื่องของรัฐหรือไม่? เอา mpu ครับ เป็นต้น ส่วนประกอบในปัจจุบันมีขนาดเล็กมาก แต่จริงๆ แล้วมีส่วนประกอบมากมายอยู่ข้างใน โดยพื้นฐานแล้วขนาดวงจรของคุณจะเพิ่มขึ้นและการใช้พลังงานเพิ่มขึ้น ทรานซิสเตอร์ที่ใช้ในการกลับสัญญาณใช้พลังงานน้อยกว่าในการทำงานเดียวกันให้สำเร็จมากกว่าแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงาน แต่ขอย้ำอีกครั้งว่าการย่อขนาดจะเข้ามาดูแลเรื่องการใช้อำนาจ เพียงแต่ว่านวัตกรรมได้ไปในทิศทางที่แตกต่างออกไป
คุณพลาดประโยชน์/เหตุผลที่ใหญ่ที่สุดบางประการในการลดขนาด: ลดปรสิตของแพ็คเกจและการจัดการพลังงานที่เพิ่มขึ้น (ซึ่งดูเหมือนขัดกับสัญชาตญาณ)
จากมุมมองในทางปฏิบัติ เมื่อขนาดฟีเจอร์ถึงประมาณ 0.25u คุณจะไปถึงระดับ GHz ซึ่งในเวลานั้นแพ็คเกจ SOP ขนาดใหญ่จะเริ่มสร้างเอฟเฟกต์ที่ใหญ่ที่สุด* ลวดเชื่อมที่ยาวและสายจูงเหล่านั้นจะฆ่าคุณในที่สุด
ณ จุดนี้ แพ็คเกจ QFN/BGA ได้รับการปรับปรุงอย่างมากในแง่ของประสิทธิภาพ นอกจากนี้ เมื่อคุณติดตั้งบรรจุภัณฑ์แบบเรียบเช่นนี้ คุณจะได้รับประสิทธิภาพการระบายความร้อนที่ดีขึ้น*อย่างเห็นได้ชัด* และแผ่นอิเล็กโทรดแบบเปิดโล่ง
นอกจากนี้ Intel, Samsung และ TSMC จะมีบทบาทสำคัญอย่างแน่นอน แต่ ASML อาจมีความสำคัญมากกว่าในรายการนี้ แน่นอนว่าสิ่งนี้อาจใช้ไม่ได้กับเสียงที่ไม่โต้ตอบ...
ไม่ใช่แค่การลดต้นทุนซิลิคอนผ่านโหนดกระบวนการยุคถัดไปเท่านั้น สิ่งอื่นๆ เช่น กระเป๋า บรรจุภัณฑ์ขนาดเล็กต้องใช้วัสดุและ wcsp น้อยลงหรือน้อยกว่านั้นด้วยซ้ำ แพ็คเกจขนาดเล็ก PCB หรือโมดูลขนาดเล็ก ฯลฯ
ฉันมักจะเห็นแคตตาล็อกผลิตภัณฑ์บางรายการ ซึ่งปัจจัยผลักดันเพียงอย่างเดียวคือการลดต้นทุน MHz/ขนาดหน่วยความจำเท่ากัน ฟังก์ชัน SOC และการจัดเรียงพินเหมือนกัน เราอาจใช้เทคโนโลยีใหม่เพื่อลดการใช้พลังงาน (โดยปกติจะไม่ฟรี ดังนั้นจึงต้องมีข้อได้เปรียบทางการแข่งขันที่ลูกค้าให้ความสำคัญ)
ข้อดีประการหนึ่งของส่วนประกอบขนาดใหญ่คือวัสดุป้องกันรังสี ทรานซิสเตอร์ขนาดเล็กจะไวต่อผลกระทบของรังสีคอสมิกมากกว่าในสถานการณ์ที่สำคัญเช่นนี้ ตัวอย่างเช่น ในอวกาศและแม้แต่หอดูดาวในระดับความสูง
ฉันไม่เห็นเหตุผลสำคัญในการเพิ่มความเร็ว ความเร็วสัญญาณอยู่ที่ประมาณ 8 นิ้วต่อนาโนวินาที ดังนั้นเพียงลดขนาดลง ก็ทำให้ชิปเร็วขึ้นได้
คุณอาจต้องการตรวจสอบคณิตศาสตร์ของคุณเองโดยการคำนวณความแตกต่างในความล่าช้าในการแพร่กระจายเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงบรรจุภัณฑ์และรอบที่ลดลง (1/ความถี่) นั่นคือเพื่อลดความล่าช้า/ระยะเวลาของกลุ่ม คุณจะพบว่ามันไม่ได้แสดงเป็นตัวคูณการปัดเศษด้วยซ้ำ
สิ่งหนึ่งที่ฉันต้องการเพิ่มคือ IC จำนวนมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งการออกแบบรุ่นเก่าและชิปแอนะล็อก ไม่ได้ถูกลดขนาดลงจริงๆ อย่างน้อยก็ภายใน เนื่องจากการปรับปรุงในการผลิตแบบอัตโนมัติ บรรจุภัณฑ์จึงมีขนาดเล็กลง แต่นั่นเป็นเพราะแพคเกจ DIP มักจะมีพื้นที่เหลืออยู่ภายในจำนวนมาก ไม่ใช่เพราะทรานซิสเตอร์ ฯลฯ มีขนาดเล็กลง
นอกเหนือจากปัญหาในการทำให้หุ่นยนต์มีความแม่นยำเพียงพอที่จะจัดการกับส่วนประกอบขนาดเล็กในการใช้งานหยิบและวางด้วยความเร็วสูงแล้ว ปัญหาอีกประการหนึ่งคือการเชื่อมส่วนประกอบขนาดเล็กได้อย่างน่าเชื่อถือ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อคุณยังต้องการส่วนประกอบที่ใหญ่กว่าเนื่องจากความต้องการด้านพลังงาน/ความจุ การใช้สารบัดกรีแบบพิเศษ เทมเพลตการบัดกรีแบบขั้นตอนพิเศษ (ใช้ปริมาณสารบัดกรีเล็กน้อยหากจำเป็น แต่ยังคงมีสารบัดกรีเพียงพอสำหรับส่วนประกอบขนาดใหญ่) เริ่มมีราคาแพงมาก ดังนั้นฉันคิดว่ายังมีพื้นที่ราบสูง และการย่อขนาดให้เล็กลงอีกในระดับแผงวงจรเป็นเพียงวิธีที่มีค่าใช้จ่ายสูงและเป็นไปได้ ณ จุดนี้ คุณอาจทำการบูรณาการเพิ่มเติมในระดับเวเฟอร์ซิลิคอน และลดความซับซ้อนของจำนวนส่วนประกอบแยกให้เหลือน้อยที่สุด
คุณจะเห็นสิ่งนี้บนโทรศัพท์ของคุณ ประมาณปี 1995 ฉันซื้อโทรศัพท์มือถือรุ่นแรกๆ จากอู่ซ่อมรถในราคาไม่กี่ดอลลาร์ต่อเครื่อง ไอซีส่วนใหญ่เป็นรูทะลุ CPU ที่รู้จักและตัวเปรียบเทียบ NE570, IC ขนาดใหญ่ที่นำมาใช้ซ้ำได้
จากนั้นฉันก็ลงเอยด้วยโทรศัพท์มือถือที่อัปเดตบางรุ่น มีส่วนประกอบน้อยมากและแทบไม่มีอะไรคุ้นเคยเลย ในไอซีจำนวนไม่มาก ไม่เพียงแต่ความหนาแน่นจะสูงขึ้นเท่านั้น แต่ยังนำการออกแบบใหม่ (ดู SDR) มาใช้ด้วย ซึ่งช่วยลดส่วนประกอบที่แยกส่วนส่วนใหญ่ที่ขาดไม่ได้ก่อนหน้านี้
> (ใช้สารบัดกรีในปริมาณเล็กน้อยตามต้องการ แต่ยังคงให้สารบัดกรีเพียงพอสำหรับส่วนประกอบขนาดใหญ่)
สวัสดี ฉันจินตนาการถึงเทมเพลต "3D/Wave" ที่จะแก้ปัญหานี้: บางลงในบริเวณที่มีส่วนประกอบที่เล็กที่สุด และหนาขึ้นในบริเวณที่วงจรไฟฟ้าอยู่
ปัจจุบันส่วนประกอบ SMT มีขนาดเล็กมาก คุณสามารถใช้ส่วนประกอบแยกจริง (ไม่ใช่ 74xx และขยะอื่นๆ) เพื่อออกแบบ CPU ของคุณเองและพิมพ์บน PCB โรยด้วย LED คุณจะเห็นการทำงานแบบเรียลไทม์
ตลอดหลายปีที่ผ่านมา ฉันชื่นชมการพัฒนาอย่างรวดเร็วของส่วนประกอบที่ซับซ้อนและขนาดเล็ก พวกเขาให้ความก้าวหน้าอย่างมาก แต่ในขณะเดียวกันก็เพิ่มระดับความซับซ้อนใหม่ให้กับกระบวนการทำซ้ำของการสร้างต้นแบบ
ความเร็วในการปรับและจำลองของวงจรแอนะล็อกนั้นเร็วกว่าที่คุณทำในห้องปฏิบัติการมาก เมื่อความถี่ของวงจรดิจิทัลเพิ่มขึ้น PCB ก็จะกลายเป็นส่วนหนึ่งของชุดประกอบ ตัวอย่างเช่น ผลกระทบของสายส่ง ความล่าช้าในการแพร่กระจาย การสร้างต้นแบบของเทคโนโลยีล้ำสมัยใดๆ ก็ตามนั้นคุ้มค่าที่สุดกับการออกแบบให้เสร็จสมบูรณ์อย่างถูกต้อง แทนที่จะทำการปรับเปลี่ยนในห้องปฏิบัติการ
ในส่วนของงานอดิเรก การประเมินผล แผงวงจรและโมดูลเป็นวิธีการแก้ปัญหาส่วนประกอบที่หดตัวและโมดูลการทดสอบล่วงหน้า
นี่อาจทำให้สิ่งต่างๆ หมด "ความสนุก" แต่ฉันคิดว่าการทำให้โครงการของคุณทำงานเป็นครั้งแรกอาจมีความหมายมากกว่าเพราะงานหรืองานอดิเรก
ฉันได้แปลงการออกแบบบางอย่างจากรูทะลุเป็น SMD สร้างผลิตภัณฑ์ราคาถูกลง แต่การสร้างต้นแบบด้วยมือไม่ใช่เรื่องสนุก ข้อผิดพลาดเล็กๆ น้อยๆ ประการหนึ่ง: “สถานที่ขนาน” ควรอ่านว่า “จานขนาน”
ไม่ หลังจากที่ระบบชนะ นักโบราณคดีจะยังคงสับสนกับการค้นพบนี้ ใครจะรู้บางทีในศตวรรษที่ 23 Planetary Alliance จะนำระบบใหม่มาใช้...
ฉันไม่สามารถเห็นด้วยมากขึ้น 0603 ไซส์อะไรคะ? แน่นอนว่า การเก็บ 0603 ไว้เป็นขนาดอิมพีเรียลและการ "เรียก" ขนาดเมตริก 0603 0604 (หรือ 0602) นั้นไม่ใช่เรื่องยาก แม้ว่ามันอาจจะไม่ถูกต้องในทางเทคนิคก็ตาม (เช่น ขนาดที่ตรงกันจริง ไม่ใช่วิธีนั้น) อยู่ดี เข้มงวด) แต่อย่างน้อยทุกคนก็จะรู้ว่าคุณกำลังพูดถึงเทคโนโลยีอะไร (เมตริก/จักรวรรดิ)!
“โดยทั่วไปแล้ว ส่วนประกอบแบบพาสซีฟ เช่น ตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ และตัวเหนี่ยวนำจะไม่ดีขึ้นถ้าคุณทำให้มันเล็กลง”