Neiegkeeten

Vläicht nom Ohms Gesetz ass dat zweet bekanntste Gesetz an der Elektronik dem Moore säi Gesetz: D'Zuel vun den Transistoren, déi op engem integréierte Circuit fabrizéiert kënne ginn, verduebelt all zwee Joer oder esou. Well déi kierperlech Gréisst vum Chip ongeféier d'selwecht bleift, heescht dat eenzel Transistoren wäerte mat der Zäit méi kleng ginn.Mir hunn ugefaang ze erwaarden datt eng nei Generatioun vu Chips mat méi klenge Featuregréissten op enger normaler Geschwindegkeet erschéngen, awer wat ass de Sënn fir Saachen méi kleng ze maachen? Heescht méi kleng ëmmer besser?
An den 1920er Jore bestoen déi fortgeschratt AM Radios aus e puer Vakuumröhre, e puer rieseg Induktoren, Kondensatoren a Widderstanden, Dosende vu Meter Drot, déi als Antennen benotzt goufen, an e grousse Set vu Batterien. fir de ganzen Apparat ze stäerken. Haut kënnt Dir méi wéi eng Dose Musek Streaming Servicer um Apparat an Ärer Tasche lauschteren, an Dir kënnt méi maachen.Awer Miniaturiséierung ass net nëmme fir Portabilitéit: et ass absolut néideg fir d'Leeschtung z'erreechen, déi mir haut vun eisen Apparater erwaarden.
Een offensichtleche Virdeel vu méi klengen Komponenten ass datt se et erlaben datt Dir méi Funktionalitéit am selwechte Volumen enthält. Dëst ass besonnesch wichteg fir digital Circuiten: méi Komponenten bedeit datt Dir méi Veraarbechtung an der selwechter Zäit maache kënnt. Zum Beispill, an der Theorie, den D'Quantitéit vun Informatioun, déi vun engem 64-Bit Prozessor veraarbecht gëtt, ass aacht Mol déi vun enger 8-Bit CPU déi mat der selwechter Auerfrequenz leeft. Mee et erfuerdert och aacht Mol sou vill Komponenten: Registere, Adderer, Bussen, asw. .Du brauchs also entweder en Chip deen aacht Mol méi grouss ass oder en Transistor deen aacht Mol méi kleng ass.
Datselwecht gëlt fir Memory Chips: Andeems Dir méi kleng Transistoren mécht, hutt Dir méi Späicherplatz am selwechte Volumen.D'Pixel an de meeschte Displays sinn haut aus dënnem Film Transistoren gemaach, also mécht et Sënn fir se erof ze skaléieren a méi héich Opléisungen z'erreechen. , wat den Transistor méi kleng ass, desto besser, an et gëtt en anere entscheedende Grond: hir Leeschtung gëtt staark verbessert.Mä firwat genee?
Wann Dir en Transistor mécht, gëtt et e puer zousätzlech Komponenten gratis. All Terminal huet e Widderstand an der Serie. All Objet, deen Stroum dréit, huet och Selbsinduktioun. Endlech gëtt et eng Kapazitéit tëscht all zwee Dirigenten, déi sech géigesäiteg sinn. All dës Effekter Kraaft verbrauchen an d'Vitesse vum Transistor verlangsamen.Parasitesch Kapazitéite si besonnesch lästeg: Si mussen all Kéiers gelueden an entlaascht ginn, wann d'Transistoren an oder ausgeschalt ginn, wat Zäit a Stroum vun der Energieversuergung erfuerdert.
D'Kapazitéit tëscht zwee Dirigenten ass eng Funktioun vun hirer kierperlecher Gréisst: eng méi kleng Gréisst heescht eng méi kleng Kapazitéit.A well méi kleng Kondensatore méi héich Geschwindegkeet a manner Kraaft bedeiten, kënne méi kleng Transistoren op méi héich Auerfrequenzen lafen a manner Hëtzt doduerch ofginn.
Wéi Dir d'Gréisst vun den Transistoren schrumpft, ass d'Kapazitéit net deen eenzegen Effekt deen ännert: et gi vill komesch Quantemechanesch Effekter déi net evident sinn fir méi grouss Apparater. wéi just Transistoren.Wann Dir aner Komponenten ofbaut, wéi funktionéiere se?
Am Allgemengen, passiv Komponente wéi Widerstands, Kondensatoren an Induktoren wäerten net besser ginn wann se méi kleng ginn: op vill Manéiere gi se verschlechtert.Dofir ass d'Miniaturiséierung vun dëse Komponenten haaptsächlech fir se an e méi klengt Volumen ze kompriméieren , doduerch PCB Plaz spueren.
D'Gréisst vun der resistor kann reduzéiert ginn ouni ze vill Verloscht.D'Resistenz vun engem Stéck Material gëtt duerch, wou l ass d'Längt, A ass de Querschnitt Beräich, an ρ ass d'resistivity vun der Material. reduzéieren einfach d'Längt an Querschnitt, an Enn mat engem kierperlech méi kleng resistor, mä nach déi selwecht Resistenz.Den eenzegen Nodeel ass, datt wann déi selwecht Muecht dissipating, kierperlech méi kleng resistors wäert méi Hëtzt generéieren wéi grouss resistors.Dofir, kleng resistors kann nëmmen an niddereg-Muecht Circuits benotzt ginn. Dës Tabell weist wéi d'maximal Muecht Bewäertung vun SMD resistors reduzéiert wéi hir Gréisst erofgoen.
Haut ass de klengste Widderstand deen Dir kaaft kaafen déi metresch 03015 Gréisst (0,3 mm x 0,15 mm). Package (0,2 mm x 0,1 mm) ass verëffentlecht ginn, awer nach net an d'Produktioun gesat ginn. Awer och wa se am Katalog vum Hiersteller optrieden, erwaart Iech net datt se iwwerall sinn: déi meescht Pick-and-Place Roboter sinn net genee genuch fir se ze handhaben, sou datt se nach ëmmer Nischeprodukter sinn.
D'Formel fir d'Kapazitéit vun engem Shunt-Kondensator ze berechnen ass, wou A d'Gebitt vum Board ass, d ass d'Distanz tëscht hinnen, an ε ass d'Dielektresch Konstant (d'Eegeschafte vum Zwëschenmaterial).Wann de Kondensator (am Prinzip e flaach Apparat) miniaturiséiert ass, muss d'Fläche reduzéiert ginn, an domat d'Kapazitéit reduzéieren.Wann Dir nach vill Nafara an engem klenge Volume packe wëllt, déi eenzeg Optioun ass e puer Schichten zesummen ze stacken.Duerch Fortschrëtter a Materialien an der Fabrikatioun, déi och dënn Filmer (kleng d) a speziell Dielektriken (mat gréisseren ε) méiglech gemaach hunn, ass d'Gréisst vun de Kondensatoren an de leschte Joerzéngten däitlech erofgaangen.
De klengste Kondensator, deen haut verfügbar ass, ass an engem ultra-klengen metresche 0201 Package: nëmmen 0,25 mm x 0,125 mm. erfuerdert fortgeschratt Ausrüstung fir se ze handhaben, wat hir verbreet Adoptioun limitéiert.
Fir Induktoren ass d'Geschicht e bësse komplizéiert.D'Induktioun vun enger riichter Spule gëtt uginn, wou N d'Zuel vun de Wendungen ass, A d'Querschnittsfläch vun der Spule ass, l seng Längt ass, an μ ass d'Zuel vun de Wendungen. Materialkonstant (Permeabilitéit).Wann all Dimensiounen ëm d'Halschent reduzéiert ginn, gëtt d'Induktioun och ëm d'Halschent reduzéiert.D'Resistenz vum Drot bleift awer d'selwecht: dëst well d'Längt an de Querschnitt vum Drot op eng reduzéiert ginn. Véierel vu sengem urspréngleche Wäert. Dëst bedeit datt Dir mat der selwechter Resistenz an der Halschent vun der Induktioun ophalen, sou datt Dir d'Qualitéit (Q) Faktor vun der Spule halbéiert.
De klengste kommerziell verfügbaren diskrete Induktor adoptéiert d'Zollgréisst 01005 (0,4 mm x 0,2 mm).Dës sinn esou héich wéi 56 nH an hunn eng Resistenz vun e puer Ohm.Induktoren an engem ultra-klengen metresche 0201 Package goufen 2014 verëffentlecht, awer anscheinend sinn se ni um Maart agefouert ginn.
Déi kierperlech Aschränkungen vun inductors goufen geléist vun engem Phänomen genannt dynamesch inductance benotzt, déi an coils aus graphene observéiert ginn.Awer och esou, wann et op eng kommerziell liewensfäeg Manéier hiergestallt ginn, kann et ëm 50% Erhéijung.Endlech, d'Spule kann net gutt miniaturiséiert ginn. Wann Äre Circuit awer op héijer Frequenzen funktionnéiert, ass dat net onbedéngt e Problem. Wann Äert Signal am GHz-Beräich ass, sinn e puer nH-Spiraler normalerweis genuch.
Dëst bréngt eis op eng aner Saach, déi am leschte Joerhonnert miniaturiséiert gouf, awer Dir mierkt net direkt: d'Wellelängt déi mir fir d'Kommunikatioun benotzen.Fréi Radiosendungen hunn eng mëttelwelle AM ​​Frequenz vun ongeféier 1 MHz mat enger Wellelängt vun ongeféier 300 Meter benotzt. D'FM Frequenzband zentréiert op 100 MHz oder 3 Meter gouf ronderëm d'1960er Jore populär, an haut benotze mir haaptsächlech 4G Kommunikatiounen ëm 1 oder 2 GHz (ongeféier 20 cm).Héich Frequenzen bedeiten méi Informatiounsiwwerdroungskapazitéit. Et ass wéinst der Miniaturiséierung datt mir bëlleg, zouverlässeg an energiespuerend Radios hunn déi op dës Frequenzen funktionnéieren.
Schrumpende Wellelängte kënnen d'Antenne schrumpfen, well hir Gréisst direkt mat der Frequenz verbonnen ass, déi se brauchen fir ze iwwerdroen oder ze kréien.D'Handyen vun haut brauche keng laang ausstehnend Antennen, duerch hir engagéiert Kommunikatioun op GHz-Frequenzen, fir déi d'Antenne nëmmen ongeféier eng muss sinn. Zentimeter laang.Dofir verlaangen déi meescht Handyen, déi nach FM-Empfänger enthalen, datt Dir virum Gebrauch den Kopfhörer ustoppt: de Radio muss den Drot vum Kopfhörer als Antenne benotzen, fir genuch Signalstäerkt vun deenen ee Meter laange Wellen ze kréien.
Wat d'Circuitë mat eise Miniaturantennen ugeet, wa se méi kleng sinn, ginn se eigentlech méi einfach ze maachen.Dat ass net nëmme well d'Transistoren méi séier ginn, mee och well d'Transmissiounslinn Effekter net méi en Thema sinn.Kuerz gesot, wann d'Längt vun engem Drot méi wéi een Zéngtel vun der Wellelängt, musst Dir d'Phaseverschiebung laanscht seng Längt berücksichtegen wann Dir de Circuit designt.Op 2,4 GHz heescht dat, datt nëmmen een Zentimeter Drot Äre Circuit beaflosst huet; wann Dir diskret Komponenten zesummen soldert, ass et e Kappwéi, awer wann Dir de Circuit op e puer Quadratmillimeter leet, ass et kee Problem.
Den Ënnergang vum Moore säi Gesetz virauszesoen, oder ze weisen datt dës Prognosen ëmmer erëm falsch sinn, ass e widderhuelend Thema am Wëssenschafts- an Technologiejournalismus ginn. D'Tatsaach bleift datt Intel, Samsung an TSMC, déi dräi Konkurrenten déi nach ëmmer un der Spëtzt sinn. vum Spill, weider méi Fonctiounen pro Quadratmikrometer kompriméieren, a plangen e puer Generatioune vu verbesserte Chips an der Zukunft aféieren.Och wann de Fortschrëtt, deen se bei all Schrëtt gemaach hunn, vläicht net esou grouss sinn wéi virun zwee Joerzéngten, d'Miniaturiséierung vun den Transistoren geet weider.
Wéi och ëmmer, fir diskret Komponente schénge mir eng natierlech Limit erreecht ze hunn: se méi kleng ze maachen verbessert hir Leeschtung net, an déi klengst Komponenten déi aktuell verfügbar sinn si méi kleng wéi déi meescht Benotzungsfäll erfuerderen. awer wann et dem Moore säi Gesetz ass, wäerte mir gär gesinn wéi vill eng Persoun d'SMD soldering Erausfuerderung drécke kann.
Ech wollt ëmmer eng Foto vun engem PTH Widderstand maachen, deen ech an den 1970er Joren benotzt hunn, an en SMD Widderstand drop setzen, sou wéi ech elo an/aus tauschen. Mäin Zil ass meng Bridder a Schwësteren ze maachen (keen vun hinnen ass elektronesch Produiten) wéi vill Ännerung, dorënner Ech kann souguer d'Deeler vu menger Aarbecht gesinn, (wéi meng Aen ëmmer méi schlëmm, meng Hänn ginn verschlechtert Zidderen).
Ech soen gären, ass et zesummen oder net. Ech haassen wierklech "verbesseren, besser ginn." Heiansdo funktionnéiert Äre Layout gutt, awer Dir kënnt keng Deeler méi kréien.Wat ass dat?.E gutt Konzept ass e gutt Konzept, an et ass besser et ze halen wéi et ass, anstatt et ouni Grond ze verbesseren.Gantt
"De Fakt bleift datt déi dräi Firmen Intel, Samsung an TSMC nach ëmmer un der Spëtzt vun dësem Spill konkurréiere, dauernd méi Features pro Quadratmikrometer ausdrécken."
Elektronesch Komponente si grouss an deier.1971 hat d'Duerchschnëttsfamill nëmmen e puer Radioen, eng Stereo an en Fernseh.Bis 1976 koumen Computeren, Rechner, digital Aueren an Aueren eraus, déi kleng a preiswert fir de Konsument waren.
Verschidde Miniaturiséierung kënnt aus Design.Operational Verstärker erlaben d'Benotzung vu Gyratoren, déi grouss Induktoren an e puer Fäll ersetzen kënnen.Aktiv Filteren eliminéieren och Induktoren.
Méi grouss Komponente fërderen aner Saachen: d'Minimaliséierung vum Circuit, dat heescht, probéiert déi mannste Komponenten ze benotzen fir de Circuit ze funktionéieren.Haut ass et eis net sou vill.Eppes brauche fir d'Signal ëmzedréien?En operational amplifier huelen. Braucht Dir eng Staatsmaschinn?Huelt eng mpu.etc.D'Komponente sinn haut wierklech kleng, awer et sinn eigentlech vill Komponenten bannen.Also am Fong vergréissert Är Circuitgréisst a Kraaftverbrauch erhéicht.A transistor used to invert a Signal uses manner power to déi selwecht Aarbecht ausféieren wéi en operationelle Verstärker.Awer dann erëm, Miniaturiséierung këmmert sech ëm d'Notzung vun der Muecht.Et ass just datt d'Innovatioun an eng aner Richtung gaangen ass.
Dir hutt wierklech e puer vun de gréisste Virdeeler / Grënn vun reduzéierter Gréisst verpasst: reduzéiert Package Parasit a verstäerkte Kraafthandhabung (wat kontraintuitiv schéngt).
Aus enger praktescher Siicht, wann d'Fonktiounsgréisst ongeféier 0,25u erreecht, wäert Dir de GHz Niveau erreechen, zu deem Zäitpunkt de grousse SOP Package fänkt un de gréissten * Effekt ze produzéieren. Laang Bindungsdrähten an déi Leads wäerten dech schlussendlech ëmbréngen.
Zu dësem Zäitpunkt hunn QFN / BGA Packagen immens verbessert wat d'Performance ugeet. Zousätzlech, wann Dir de Package esou flaach montéiert, kënnt Dir mat * bedeitend * besser thermesch Leeschtung an ausgesat Pads.
Zousätzlech wäerten Intel, Samsung an TSMC sécherlech eng wichteg Roll spillen, awer ASML ka vill méi wichteg an dëser Lëscht sinn.
Et geet net nëmmen ëm d'Reduktioun vun de Siliziumkäschte duerch d'nächst Generatioun Prozessknäppchen.Aner Saachen, wéi Poschen.Ménger Packagen erfuerderen manner Materialien a wcsp oder nach manner.Ménger Packagen, méi kleng PCBs oder Moduler, etc.
Ech gesinn dacks e puer Katalogprodukter, wou deen eenzege Faktor d'Käschtereduktioun ass.MHz/Memory Gréisst ass d'selwecht, SOC Funktioun an Pin Arrangement sinn d'selwecht.Mir kënnen nei Technologien benotzen fir den Energieverbrauch ze reduzéieren (normalerweis ass dat net gratis, also et muss e puer kompetitiv Virdeeler sinn, déi d'Clientë këmmeren)
Ee vun de Virdeeler vu grousse Komponenten ass d'Anti-Stralungsmaterial.Kleng Transistoren si méi ufälleg fir d'Auswierkunge vu kosmesche Strahlen, an dëser wichteger Situatioun.Zum Beispill am Weltraum a souguer héich Héicht Observatoiren.
Ech hunn net e grousse Grond fir d'Vitesse Erhéijung gesinn.D'Signalgeschwindegkeet ass ongeféier 8 Zoll pro Nanosekonn.Also just duerch d'Reduktioun vun der Gréisst, méi séier Chips si méiglech.
Dir wëllt vläicht Är eege Mathematik iwwerpréiwen andeems Dir den Ënnerscheed an der Ausbreedungsverzögerung duerch Verpackungsännerungen a reduzéierter Zyklen (1/Frequenz) berechent.Dat ass fir d'Verzögerung/Period vun de Fraktiounen ze reduzéieren.Dir wäert feststellen datt et net emol erschéngt als engem Ronn Faktor.
Eng Saach, déi ech wëll addéieren, ass datt vill ICs, besonnesch eeler Designen an Analog Chips, net tatsächlech verklengert sinn, op d'mannst intern.Duerch Verbesserungen an der automatiséierter Fabrikatioun sinn d'Pakete méi kleng ginn, awer dat ass well DIP Packagen normalerweis vill Rescht Plaz bannen, net well Transistoren etc.
Zousätzlech zum Problem fir de Roboter korrekt genuch ze maachen fir tatsächlech kleng Komponenten an High-Speed-Pick-and-Place-Applikatiounen ze handhaben, ass en anert Thema zouverlässeg kleng kleng Komponenten ze schweizen. speziell solder Paste, speziell Schrëtt solder Paste Schablounen (gëlle eng kleng Quantitéit vun solder Paste wou néideg, awer suergt nach genuch solder Paste fir grouss Komponente) ugefaang ganz deier ze ginn. Also ech mengen et gëtt e Plateau, a weider Miniaturiséierung um Circuit Board Level ass just eng deier a machbar Manéier.Zu dësem Zäitpunkt kënnt Dir och méi Integratioun um Siliziumwaferniveau maachen an d'Zuel vun diskrete Komponenten op en absolute Minimum vereinfachen.
Dir wäert dat op Ärem Handy gesinn.Around 1995, Ech kaaft e puer fréi Handyen an Garagen Ofsaz fir e puer Dollar all.Most ICs sinn duerch-Lach.Recognizable CPU and NE570 compander, large reusable IC.
Dunn hunn ech mat e puer aktualiséiert Handheld Handyen.Et gi ganz wéineg Komponenten a bal näischt vertraut.An enger klenger Unzuel vun ICs ass net nëmmen d'Dicht méi héich, mä och en neien Design (kuckt SDR) gëtt ugeholl, deen déi meescht eliminéiert déi diskret Komponenten déi virdru onverzichtbar waren.
> (Fëllt eng kleng Quantitéit Lötpaste op wou néideg, awer liwwert nach ëmmer genuch Lötpaste fir grouss Komponenten)
Hey, ech hunn d'Schabloun "3D / Wave" virgestallt fir dëse Problem ze léisen: méi dënn wou déi klengste Komponenten sinn, a méi décker wou de Stroumkrees ass.
Hautdesdaags sinn SMT Komponenten ganz kleng, Dir kënnt richteg diskret Komponenten benotzen (net 74xx an aner Gerempels) fir Ären eegene CPU ze designen an op de PCB ze drécken.Sprëtzen et mat LED, Dir kënnt et an Echtzäit gesinn.
Am Laf vun de Joeren schätzen ech sécherlech déi séier Entwécklung vu komplexen a klenge Komponenten.Si bidden enorm Fortschrëtter, awer gläichzäiteg addéiere se en neie Niveau vun der Komplexitéit fir den iterative Prozess vun der Prototyping.
D'Upassung an d'Simulatiounsgeschwindegkeet vun analoge Circuiten ass vill méi séier wéi dat wat Dir am Labo.Wéi d'Frequenz vun den digitale Circuiten eropgeet, gëtt de PCB Deel vun der Assemblée.Zum Beispill Transmissiounslinn Effekter, Ausbreedungsverzögerung.Prototyping vun all Schnëtt- Edge Technologie ass am beschten fir den Design richteg ofzeschléissen, anstatt Upassungen am Laboratoire ze maachen.
Wéi fir Hobbyartikelen, Evaluatioun.Circuit boards and modules are a solution to shrinking components and pre-testing modules.
Dëst kann d'Saache "Spaass" verléieren, awer ech mengen datt Äre Projet fir d'éischte Kéier funktionnéiert ka méi sënnvoll sinn wéinst der Aarbecht oder Hobbien.
I have been converting some designs from through-hole to SMD.Maacht méi bëlleg Produkter, awer et ass net lëschteg Prototypen mat der Hand ze bauen.Ee klenge Feeler: "Parallelplaz" soll als "Parallellplack" gelies ginn.
Nee.Nodeems e System gewënnt, wäerten d'Archäologen nach ëmmer duerch seng Erkenntnisser duercherneen sinn. Wien weess, vläicht am 23.
Ech konnt net méi averstanen.Wat ass d'Gréisst vum 0603?Natierlech 0603 als keeserlech Gréisst ze halen an déi 0603 metresch Gréisst 0604 (oder 0602) ze "ruffen" ass net sou schwéier, och wann et technesch falsch ass (z.B.: tatsächlech passende Gréisst - net sou) souwisou. Streng), awer op d'mannst wäert jiddereen wëssen iwwer wéi eng Technologie Dir schwätzt (metresch / keeserlech)!
"Allgemeng gesinn, passiv Komponente wéi Widderstänn, Kondensatoren an Induktoren ginn net besser wann Dir se méi kleng mécht."