από τις εικόνες του βιβλίου του Διαδικτύου
Σχέδια ολοκληρωμένων κυκλωμάτων και επεκτάσεις
Η σχεδίαση IC ή η σχεδίαση ολοκληρωμένων κυκλωμάτων είναι μια υποκατηγορία της ηλεκτρονικής μηχανικής, που περιβάλλει τις συγκεκριμένες τεχνικές λογικής και σχεδιασμού κυκλωμάτων που απαιτούνται για το σχεδιασμό ολοκληρωμένων κυκλωμάτων ή IC. Τα IC περιλαμβάνουν ηλεκτρονικά εξαρτήματα μικρής κλίμακας, όπως αντιστάσεις, τρανζίστορ, πυκνωτές κ.λπ. κατασκευασμένα σε ένα ηλεκτρικό δίκτυο σε μονολιθικό ημιαγωγό.
Τα ψηφιακά και τα αναλογικά σχέδια IC είναι οι δύο ευρείες κατηγορίες σχεδιασμού IC. Στοιχεία όπως μικροεπεξεργαστές, FPGA, διαφορετικές μνήμες (όπως: RAM, ROM και flash) και ψηφιακά ASIC παράγονται με ψηφιακό σχεδιασμό IC. Τα κύρια σημεία εστίασης του ψηφιακού σχεδιασμού είναι η λογική ορθότητα, η διασφάλιση της μέγιστης πυκνότητας κυκλώματος και η τοποθέτηση κυκλωμάτων για την εξασφάλιση αποτελεσματικής δρομολόγησης των σημάτων ρολογιού και χρονισμού. Η σχεδίαση IC Power και η σχεδίαση RF IC είναι οι τομείς στους οποίους εξειδικεύεται ο σχεδιασμός αναλογικού IC. Η αναλογική σχεδίαση IC χρησιμοποιείται στη σχεδίαση βρόχων κλειδώματος φάσης, op-amp, ταλαντωτών, γραμμικών ρυθμιστών και ενεργών φίλτρων. Η αναλογική σχεδίαση ενοχλεί τη φυσική των συσκευών ημιαγωγών όπως η αντίσταση, το κέρδος, η απαγωγή ισχύος και η αντιστοίχιση. Η ακεραιότητα της ενίσχυσης και του φιλτραρίσματος αναλογικού σήματος είναι γενικά κρίσιμης σημασίας και γι' αυτό το λόγο, τα αναλογικά ολοκληρωμένα κυκλώματα χρησιμοποιούν ενεργές συσκευές συγκριτικά μεγαλύτερης περιοχής από τα ψηφιακά σχέδια IC και συνήθως όχι τόσο πυκνά σε κυκλώματα.
Η αξιοπιστία στις συσκευές ημιαγωγών από τα ηλεκτρονικά συστήματα αυξάνεται μέρα με τη μέρα επειδή το επίπεδο ολοκλήρωσης αυξάνεται ταχύτερα από ποτέ και είναι απαραίτητο να συσκευάζονται περισσότερα κυκλώματα στις μικρότερες συσκευασίες. Διάφορα εξαρτήματα κυκλώματος, τα οποία απαιτούνται για την ολοκλήρωση συστημάτων υπολογιστών, όπως πυκνωτές, τρανζίστορ, αντιστάσεις, κ.λπ., μπορούν να εγκατασταθούν σε ένα μεμονωμένο καλούπι πυριτίου.
Όταν μια συσκευασία περιέχει μεμονωμένο πυρίτιο (γερμάνιο πυριτίου για κυκλώματα ραδιοσυχνοτήτων ή αρσενίδιο γαλλίου για κυκλώματα συχνότητας μικροκυμάτων) που δημιουργεί είτε τμήμα ενός μεγαλύτερου ηλεκτρονικού κυκλώματος ή συστήματος είτε ολόκληρου ηλεκτρονικού συστήματος από μόνο του, ονομάζεται ολοκληρωμένο κύκλωμα (IC) . Όταν δημιουργείται ένα πλήρες ηλεκτρονικό σύστημα από το IC, αναφέρεται γενικά ως SoC (System on a Chip). Τα σημερινά IC επικοινωνίας είναι σχεδιασμένα SoC.
Το MCM (Multichip Module) περιλαμβάνει περισσότερες από μία μήτρες και αποτελεί επέκταση του IC. Μπορούμε να πούμε, για παράδειγμα, ότι τα κυκλώματα και οι αισθητήρες πρέπει να τοποθετούνται σε μια μεμονωμένη συσκευασία αλλά δεν είναι δυνατή η εγκατάσταση σε ατομική μήτρα. Το MCM αναφέρθηκε ως ένα υβριδικό κύκλωμα στην αρχή, το οποίο αποτελείται από πολλαπλά IC και ανενεργά εξαρτήματα σε μια κοινή βάση κυκλώματος που ενοποιούνται από αγωγούς που έχουν δημιουργηθεί εντός αυτής της βάσης. Οι επιπλοκές που σχετίζονται με τη μείωση του μεγέθους και την υποβάθμιση του σήματος μπορούν να αμβλυνθούν με την εφαρμογή MCM.
Μια επέκταση στο IC είναι η μονάδα πολλαπλών τσιπ (MCM), η οποία περιέχει πολλαπλές μήτρες. για παράδειγμα, όταν οι αισθητήρες και τα κυκλώματα πρόκειται να στεγαστούν σε μια ενιαία συσκευασία αλλά που δεν μπορούν να κατασκευαστούν σε μία μήτρα. Αρχικά αναφερόμενο ως υβριδικό κύκλωμα, το MCM αποτελείται από δύο ή περισσότερα IC και παθητικά εξαρτήματα σε μια κοινή βάση κυκλώματος που διασυνδέονται με αγωγούς που κατασκευάζονται εντός αυτής της βάσης. Το MCM βοηθά στο πρόβλημα μείωσης μεγέθους και βοηθά στην άμβλυνση της υποβάθμισης του σήματος.
Οι συσκευές στοιβάζονται κατακόρυφα στο σύστημα σε ένα πακέτο (SiP), το οποίο είναι μια επέκταση του MCM. Η συγκόλληση σύρματος στο υπόστρωμα είναι συνηθισμένη. Μια επέκταση στο SiP είναι το πακέτο σε πακέτο (PoP).