บล็อก

โดย Internet Archive Book Images

การออกแบบวงจรรวมและส่วนต่อขยาย

การออกแบบวงจรรวมหรือการออกแบบวงจรรวมเป็นหมวดหมู่ย่อยของวิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์ล้อมรอบตรรกะเฉพาะและเทคนิคการออกแบบวงจรที่จำเป็นในการออกแบบวงจรรวมหรือไอซี ไอซีประกอบด้วยส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กเช่นตัวต้านทานทรานซิสเตอร์ตัวเก็บประจุและอื่น ๆ ที่ประดิษฐ์เป็นกริดไฟฟ้าในเซมิคอนดักเตอร์แบบเสาหิน

การออกแบบ IC แบบดิจิทัลและอนาล็อกเป็นการออกแบบ IC สองประเภทที่กว้าง ๆ ส่วนประกอบเช่นไมโครโปรเซสเซอร์, FPGA, ความทรงจำที่แตกต่างกัน (เช่น: RAM, ROM และแฟลช) และ ASIC แบบดิจิทัลผลิตโดยการออกแบบ IC แบบดิจิทัล จุดโฟกัสหลักของการออกแบบดิจิทัลคือความถูกต้องตามหลักตรรกะทำให้มั่นใจได้ถึงความหนาแน่นของวงจรสูงสุดและวางวงจรเพื่อให้แน่ใจว่าการกำหนดเส้นทางของสัญญาณนาฬิกาและเวลามีประสิทธิภาพ การออกแบบ Power IC และการออกแบบ RF IC เป็นสาขาที่การออกแบบ IC แบบอนาล็อกมีความเชี่ยวชาญพิเศษ การออกแบบ IC แบบอะนาล็อกใช้ในการออกแบบเฟสล็อกลูปออปแอมป์ออสซิลเลเตอร์ตัวควบคุมเชิงเส้นและฟิลเตอร์แอคทีฟ การออกแบบอะนาล็อกรบกวนเกี่ยวกับฟิสิกส์ของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์เช่นความต้านทานการรับการกระจายพลังงานและการจับคู่ ความสมบูรณ์ของการขยายและการกรองสัญญาณแอนะล็อกโดยทั่วไปมีความสำคัญและด้วยเหตุนี้วงจรรวมแบบอะนาล็อกจึงใช้อุปกรณ์แอคทีฟที่มีพื้นที่ขนาดใหญ่กว่าการออกแบบ IC แบบดิจิทัลและโดยทั่วไปจะไม่หนาแน่นมาก

ความเชื่อถือได้ของอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำโดยระบบอิเล็กทรอนิกส์กำลังเพิ่มขึ้นทุกวันเพราะระดับการรวมกำลังเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วกว่าที่เคยและจำเป็นต้องบรรจุวงจรมากขึ้นในแพ็คเกจที่เล็กที่สุด ส่วนประกอบของวงจรต่าง ๆ ซึ่งจำเป็นสำหรับระบบคอมพิวเตอร์ที่สมบูรณ์เช่นตัวเก็บประจุทรานซิสเตอร์ตัวต้านทานและอื่น ๆ สามารถติดตั้งลงบนซิลิคอนไดออกไซด์แต่ละตัวได้

เมื่อหีบห่อบรรจุซิลิคอนแต่ละตัว (ซิลิคอนเจอร์เมเนียมสำหรับวงจร RF หรือแกลเลียมอาร์เซไนด์สำหรับวงจรความถี่ไมโครเวฟ) ที่สร้างส่วนหนึ่งของวงจรอิเล็กทรอนิกส์หรือระบบที่ใหญ่กว่าหรือระบบอิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมดในด้านขวาเรียกว่าวงจรรวม (IC) . เมื่อระบบอิเล็กทรอนิกส์เต็มรูปแบบถูกสร้างขึ้นโดย IC นั้นจะถูกกล่าวถึงโดยทั่วไปว่าเป็น SoC (ระบบบนชิป) วงจรรวมการสื่อสารปัจจุบันมีการออกแบบ SoC

MCM (Multichip Module) ประกอบด้วยมากกว่าหนึ่งตายและเป็นส่วนขยายของ IC; เราสามารถพูดได้เช่นวงจรและเซ็นเซอร์จะต้องอยู่ในบรรจุภัณฑ์ของแต่ละบุคคล แต่เป็นไปไม่ได้ที่จะติดตั้งบนแม่พิมพ์แต่ละตัว MCM ถูกกล่าวถึงว่าเป็นวงจรไฮบริดที่จุดเริ่มต้นซึ่งประกอบด้วยหลายไอซีและส่วนประกอบที่ไม่ได้ใช้งานบนฐานวงจรทั่วไปที่รวมเป็นหนึ่งเดียวโดยตัวนำที่ติดตั้งภายในฐานนั้น ภาวะแทรกซ้อนที่เกี่ยวข้องกับการลดขนาดและการลดขนาดสัญญาณสามารถบรรเทาได้ด้วยการใช้ MCM

ส่วนขยายไปยัง IC คือโมดูลแบบมัลติชิป (MCM) ซึ่งมีหลายดาย ตัวอย่างเช่นเมื่อเซ็นเซอร์และวงจรจะต้องอยู่ในแพคเกจเดียว แต่ไม่สามารถประดิษฐ์ได้ในแม่พิมพ์เดียว แต่เดิมเรียกว่าเป็นวงจรไฮบริด MCM ประกอบด้วยไอซีสองตัวหรือมากกว่าและส่วนประกอบแบบพาสซีฟบนฐานวงจรทั่วไปที่เชื่อมต่อกันโดยตัวนำที่ประดิษฐ์ภายในฐานนั้น MCM ช่วยด้วยปัญหาการลดขนาดและช่วยลดความเสื่อมของสัญญาณ

อุปกรณ์ถูกวางซ้อนกันเป็นแนวตั้งบนระบบในแพ็คเกจ (SiP) ซึ่งเป็นส่วนเสริมของ MCM การต่อสายไฟเข้ากับวัสดุพิมพ์เป็นเรื่องปกติ ส่วนขยายของ SiP คือแพ็คเกจบนแพ็คเกจ (PoP)