Резюме

ATIC155-8L-B2 - это микросхема интегральной схемы (ИС), разработанная компанией Texas Instruments (TI), известным игроком в полупроводниковой промышленности. Texas Instruments имеет богатую историю инноваций, среди которых особенно выделяется изобретение Джеком С. Килби первой интегральной схемы в 1958 году - прорыв, положивший начало компьютерной эре и катализировавший "вторую промышленную революцию".

. ATIC155-8L-B2 продолжает это наследие, обладая расширенными функциональными возможностями и техническими характеристиками, которые делают его пригодным для широкого спектра приложений, от бытовой электроники до промышленной автоматизации. О техническом совершенстве ATIC155-8L-B2 свидетельствуют его исчерпывающие технические характеристики. Они включают в себя подробную схему выводов, максимальную рабочую частоту, уровни входного/выходного напряжения, предельные температуры хранения и среднее время наработки на отказ (MTBF). Эти характеристики обеспечивают надежную работу микросхемы в различных условиях и приложениях, что делает ее универсальным компонентом в современном электронном дизайне. Надежные электрические характеристики чипа и возможности подключения обеспечивают инженерам гибкость в реализации инновационных и эффективных решений. В более широком контексте ATIC155-8L-B2 является частью большого семейства ИС, которое включает в себя как аналоговые, так и цифровые типы. Аналоговые ИС необходимы для приложений, требующих непрерывной работы в диапазоне, например, в авиации и космической технике, а цифровые ИС являются основой цифровых систем, таких как компьютеры и мобильные устройства. Стремление Texas Instruments интегрировать в свои ИС другие технологии, такие как механические устройства, оптика и датчики, еще больше повышает их функциональность и актуальность на рынке. Заглядывая в будущее, Texas Instruments вкладывает значительные средства в развитие технологий встраиваемой обработки, стремясь создать более безопасный, подключенный и интеллектуальный мир. Компания планирует значительные инвестиции в производственные мощности, включая строительство новых заводов для удовлетворения растущего спроса на аналоговые и встраиваемые микросхемы. Этот стратегический шаг подчеркивает стремление TI к устойчивому развитию и инновациям, обеспечивая ей лидирующие позиции в полупроводниковой индустрии на долгие годы вперед.

История

Один из самых важных прорывов Texas Instruments произошел в 1958 году, когда недавно принятый на работу Джек С. Килби предложил идею первой интегральной схемы.

. Килби записал свои первые идеи относительно интегральной схемы в июле 1958 года, а 12 сентября 1958 года успешно продемонстрировал первую в мире работающую интегральную схему. Это изобретение имело решающее значение, поскольку было сделано из одного полупроводникового материала, что устраняло необходимость паять компоненты вместе, тем самым позволяя создавать более компактные схемы и размещать огромное количество компонентов на одном чипе. Через шесть месяцев после демонстрации Килби Роберт Нойс из Fairchild Semiconductor независимо разработал интегральную схему с интегрированным межсоединением и также считается изобретателем интегральной схемы. В изобретении Килби использовался германий, а в версии Нойса, созданной в Fairchild, - кремний. Несмотря на значительный вклад Нойса, его выдвижение на соответствующие награды было спорным из-за его роли генерального директора Fairchild, что означало, что он не принимал непосредственного участия в создании первой интегральной схемы. В октябре 1966 года Килби и Нойс были награждены медалью Баллантайн от Института Франклина за значительный и существенный вклад в развитие интегральных схем. Изобретение интегральной схемы было признано катализатором "второй промышленной революции", положившей начало компьютерной эре и ускорившей технологические и экономические преобразования во всем мире. В 1969 году Килби был награжден Национальной медалью науки, а в 1982 году его включили в Национальный зал славы изобретателей. Килби также получил Нобелевскую премию по физике 2000 года за участие в изобретении интегральной схемы. В 2008 году компания Texas Instruments назвала свою новую лабораторию разработок "Kilby Labs" в честь Джека Килби, чтобы почтить его вклад.

Технические характеристики

Микросхема TI ATIC155-8L-B2 имеет ряд технических характеристик, которые имеют решающее значение для ее применения и общей производительности в различных условиях.

Введение

В разделе "Введение" дается общий обзор интегральной схемы, включая ее характеристики:

• Название и логотип производителя
• Номер детали или код продукта
• Коммерческий/промышленный диапазон температур
• Краткое описание функции
• Блок-схема с изображением основных внутренних компонентов Номер детали включает такие важные сведения, как префикс производителя, тип устройства и разновидность упаковки. Температурный диапазон определяет номинальные условия эксплуатации, которые часто бывают промышленными (от -40°C до +85°C) или коммерческими (от 0°C до +70°C) в зависимости от степени важности. Понимание общей функции и подсистем на основе блок-схемы обеспечивает контекст перед изучением спецификаций отдельных компонентов. Это введение устанавливает контекст, прежде чем перейти к техническим деталям.

Схема выводов

Штырьки или выводы - это физические точки соединения на корпусе ИС, позволяющие ей взаимодействовать с внешней печатной платой или системой. На схеме распиновки четко указано общее количество выводов на корпусе.

.

Максимальная рабочая частота (fMAX)

Максимальная рабочая частота - это критическое ограничение скорости для микроконтроллеров, ПЛИС и аналогичных ИС с тактовым генератором реального времени. Эта спецификация зависит от технологического процесса, класса скорости кремния и температуры. Как правило, максимальная рабочая частота снижается при повышении температуры из-за эффекта подвижности носителей.

. Накладные расходы, связанные с доступом к шине/периферии и стабильностью генератора, влияют на возможность надежной работы на грани спецификации. Тщательное планирование бюджета предотвращает нестабильность из-за условий гонки вблизи пределов fMAX, а уменьшение нагрузки учитывает колебания температуры/напряжения.

Уровни входного/выходного напряжения

Совместимость на уровне логики является основой для надежного взаимодействия.

• Входные пороговые напряжения HIGH/LOW (VIH, VIL)
• Уровни выходного сигнала HIGH/LOW (VOH, VOL) при токе нагрузки
• Входной ток (II) также должен оставаться в пределах номинальных значений
• Соответствие требованиям 3. Необходимо избегать превышения номиналов VI при переходных процессах или шумовом взаимодействии. Следует обратить внимание на типы входов/выходов, такие как CMOS и TTL, и их различия в напряжениях/токах, чтобы убедиться, что все компоненты интерфейса соответствуют электрическим спецификациям.

Температура хранения

Долгосрочная надежность требует контроля температуры микросхемы. Дискретная номинальная температура TSMAX, равная 150°C, является стандартным промышленным максимумом. Непрерывная рабочая температура спая TJ(MAX) обычно ниже, часто в пределах 100-125°C. Кратковременная TSTG от -65°C до 150°C допускает ограниченные отклонения.

. За пределами этих спецификаций со временем происходит ускоренное старение и ухудшение характеристик, поэтому необходимо обеспечить надлежащее терморегулирование и снижение температуры для учета наихудших температур окружающей среды, при которых ожидается, что устройство прослужит положенный срок.

Среднее время наработки на отказ (MTBF)

Среднее время наработки на отказ (MTBF) - это вероятностный прогноз времени безотказной работы. Эта спецификация обычно предоставляется для ИС военного и промышленного класса в единицах тысяч часов. На MTBF влияют условия эксплуатации, качество изготовления и кремниевая технология. Превышение номинальных значений может резко снизить фактическую наработку на отказ ниже опубликованного значения, при котором ранние отказы следуют экспоненциальному распределению, а износ - нормальному распределению.

.

Функции

Микросхемы TI ATIC155-8L-B2 обладают обширным набором функций, разработанных для удовлетворения различных потребностей, что делает их идеальным решением для целого ряда инновационных электронных проектов.

Варианты подключения

Широкий спектр продуктов для подключения, предлагаемых Texas Instruments, позволяет разработчикам выбрать подходящий набор функций для своих приложений. Будь то проводная или беспроводная связь, высокая пропускная способность или передача сигналов, малый или большой радиус действия, ATIC155-8L-B2 предоставляет гибкие возможности, которые помогают стимулировать инновации в подключенных приложениях.

.

Электрические характеристики

Важные числовые параметры условий эксплуатации ATIC155-8L-B2 сведены в удобные таблицы с указанием минимальных и максимальных значений.

• Напряжение питания (VCC, VDD): Обеспечивает безопасную работу без превышения пределов микросхемы и риска повреждения.
• Температура спая (TJ) и Рабочая температура воздуха (TA): Поддерживайте производительность в безопасных температурных пределах.
• Входное напряжение (VIN) и Выходное напряжение (VOH, VOL): Критически важен для обеспечения целостности сигнала и правильного взаимодействия.
• Ток на один контакт ввода/вывода (IIO) и Рассеиваемая мощность (PD): Важен для обеспечения надежности и предотвращения перегрузки по току.

Информация о заявке

Проиллюстрированы типичные схемы реальных приложений, показаны рекомендуемые значения компонентов и методы сопряжения, основанные на промышленных стандартах.

• Фильтрация питания
• Схемы кристаллических/резонансных генераторов
• Сброс/включение цепей
• Буферные соединения ввода/вывода
• Интерфейсы датчиков Эти проекты помогают запустить процесс разработки, предоставляя проверенные конфигурации для распространенных случаев использования.

Дизайн и документация

Хорошо составленный технический паспорт выступает в качестве единого источника технической истины, предлагая целостное понимание микросхемы ATIC155-8L-B2. Он включает в себя электрические характеристики и спецификации, механические чертежи, процедуры тестирования надежности и рекомендуемые методы проектирования.

. Подробная документация помогает добиться максимальной производительности и избежать проблем с совместимостью, обеспечивая плавный процесс разработки.

Тенденции в области встраиваемой обработки данных

Встраиваемые технологии - важная особенность ATIC155-8L-B2, обещающая изменить различные приложения, повысив энергоэффективность и сделав электронные продукты более экологичными. Микросхема разработана таким образом, чтобы обеспечивать более высокий уровень интеллекта при меньшем энергопотреблении, и поддерживается интуитивно понятным встроенным программным обеспечением и инструментами. Это делает ATIC155-8L-B2 подходящим для таких приложений, как машинное зрение, автоматизация фабрик и складов, а также интеллектуальное сельское хозяйство.

.

Приложения

Интегральные микросхемы (ИМС), такие как ATIC155-8L-B2 от Texas Instruments (TI), находят широкое применение в различных отраслях промышленности благодаря своей универсальности и эффективности. Они используются в системах управления автомобилями, бытовой электронике, промышленной автоматизации, медицинском оборудовании и военной технике.

. ИС являются неотъемлемой частью таких устройств, как цифровые часы, научные калькуляторы, телевизоры, компьютеры, микроволновые печи, ноутбуки, MP3-плееры, игровые станции, фотоаппараты и сотовые телефоны. В автомобильном секторе ИС имеют решающее значение для работы электромобилей, для которых требуется в три раза больше микросхем, чем для автомобилей с бензиновым двигателем. Автоматизация фабрик также в значительной степени опирается на ИС для управления промышленными процессами, повышая эффективность и расширяя возможности подключения. Например, TAS3204 - это высокоинтегрированная аудиосистема-на-кристалле (SoC) от TI, используемая в различных аудиоприложениях и обеспечивающая такие функции, как эквализация динамиков, регулировка громкости и микширование сигналов. Кроме того, ИС обеспечивают прогресс в области медицинских технологий, таких как кохлеарные имплантаты, которые помогают глухим слышать, и роговичные имплантаты, которые помогают слепым видеть. В области бытовой электроники они являются фундаментальными компонентами персональных компьютеров, сотовых телефонов и цифровых камер. Кроме того, ИС играют важную роль в управлении питанием и продлении срока службы батарей в портативных устройствах. В промышленных приложениях ИС способствуют процессам, начиная от связи между датчиками и облаками и управления питанием и заканчивая решениями для подключения к новым технологиям, таким как 5G и Wi-Fi 6. Analog Devices Inc. (ADI) и другие крупные поставщики работают с широким спектром приложений, включая автомобильную, коммуникационную и бытовую электронику, демонстрируя широкую сферу применения и важнейшее значение ИС в современных технологиях.

Производство

Процесс производства микросхем ATIC155-8L-B2 TI включает в себя несколько сложных и узкоспециализированных этапов. Вначале выполняется обработка полупроводниковых пластин, также известная как "передняя часть". Она включает в себя влажную очистку и другие необходимые процедуры

. Каждая пластина содержит несколько интегральных схем, называемых матрицами. Плашки разделяются с помощью процесса, называемого сингуляцией или нарезкой пластин на кубики. Затем эти отдельные матрицы подвергаются дальнейшим процессам сборки и упаковки. Для упаковки матриц могут использоваться пластиковые или керамические материалы. Плашка монтируется, и крошечные соединительные провода используются для соединения плашки со штырьками упаковки. Изначально эти провода прикреплялись вручную, но в современных методах используются специализированные машины. Исторически эти провода состояли из золота, что привело к появлению свинцового каркаса из меди, покрытой припоем. Однако из-за токсичности свинца в соответствии с Директивой по ограничению использования опасных веществ (RoHS) теперь требуется использовать бессвинцовые "свинцовые рамки". Хотя традиционно соединительные площадки располагаются по краям матрицы, при упаковке флип-чипов соединительные площадки могут быть размещены по всей поверхности матрицы. Металлические провода на ранних этапах производства изготавливались преимущественно из алюминия, часто легированного медью для предотвращения рекристаллизации. При субтрактивном подходе к алюминию сначала осаждаются пленки алюминия, на них наносится рисунок, а затем они вытравливаются, оставляя изолированные провода, поверх которых наносится диэлектрический материал. Для соединения между различными металлическими слоями в изоляционном материале вытравливаются отверстия и заполняются вольфрамом с помощью метода химического осаждения из паровой фазы (CVD). Весь процесс изготовления происходит на заводах по производству полупроводников, также известных как литейные цеха или "фабрики". Эти предприятия оснащены "чистыми комнатами" для поддержания высоких стандартов чистоты, необходимых для производства полупроводников. Производство современных полупроводниковых приборов, например, с нормами 14/10/7 нм, может занимать до 15 недель, а в среднем по отрасли - 11-13 недель. Производство на передовых предприятиях высоко автоматизировано, автоматизированные системы перемещения материалов перемещают пластины от станка к станку, сводя к минимуму вмешательство человека и потенциальное загрязнение. В 1998 году компания Applied Materials произвела революцию в полупроводниковой промышленности, представив Producer - кластерный инструмент с камерами, сгруппированными попарно для обработки пластин. Этот инструмент обеспечивает более высокую производительность без ущерба для качества благодаря изолированной конструкции камер. Безопасность работников имеет первостепенное значение в процессе производства из-за присутствия ядовитых соединений, таких как арсин и фосфин при ионном имплантационном легировании, а также высокореактивных жидкостей, используемых при травлении и очистке. Высокая степень автоматизации производства ИС помогает снизить риск воздействия. Большинство производств также используют системы управления выхлопными газами, такие как мокрые скрубберы и печи для сжигания, для контроля этих рисков.

Влияние на рынок

За последние несколько десятилетий рынок полупроводников претерпел значительные изменения, вызванные быстрым технологическим прогрессом и изменениями в структуре рынка. В 1990-х годах на рынке возникла "горизонтальная" бизнес-модель, когда компании специализировались на отдельных сегментах цепочки поставок полупроводников, таких как проектирование, производство или тестирование, вместо того чтобы вертикально интегрировать все процессы в рамках одной компании.

. Во время финансового кризиса 2007-2008 годов полупроводниковая промышленность столкнулась с серьезными проблемами, поскольку спрос резко упал, что привело к сокращению рынка. Однако этот период также ускорил появление некоторых инноваций и стратегических изменений. Например, популярность приобрела концепция "мегафабрик", поскольку компании стремились к экономии за счет масштаба, чтобы снизить риски и уменьшить затраты. Компания Texas Instruments (TI), видный игрок на рынке полупроводников, переживала колебания судьбы в эти периоды. В конце 1970-х годов TI столкнулась с проблемами, связанными с дешевым азиатским импортом, и не смогла извлечь выгоду из своей технологии ЖК-дисплеев, несмотря на то, что владела базовым патентом. Это привело к снижению продаж цифровых часов и в конечном итоге к уходу с рынка. Тем не менее, такие инновации TI, как образовательное устройство Speak & Spell и домашние компьютеры в конце 1970-х и начале 1980-х годов, продемонстрировали способность компании лидировать в новых технологических секторах, хотя и с разным уровнем успеха на рынке. На конкурентную среду рынка полупроводников также влияли стратегии компаний в отношении ценообразования и выхода на рынок. Опыт TI в области ценообразования на калькуляторы в начале 1970-х годов, когда компания вступила в ценовую войну с Bowmar Instruments, иллюстрирует проблемы ценовых стратегий, основанных на кривой обучения, и последующую динамику рынка, которая может привести к значительным финансовым потерям. Кроме того, с течением времени отрасль стала уделять особое внимание вовлечению клиентов в разработку технологий: такие компании, как IBM, и такие личности, как Санлин Чоу и Ханс Сторк, обсуждали будущее фотоники, оптических межсоединений и электронно-лучевой безмасочной литографии для малосерийного производства полупроводников. Эти дискуссии подчеркивают постоянное стремление отрасли к инновациям и предвосхищению будущих технологических потребностей. В последние годы серия Google Pixel, оснащенная чипсетом Tensor G3, служит примером того, как современные полупроводниковые достижения влияют на потребительскую электронику. Интеграция функций искусственного интеллекта и долгосрочные обязательства по обновлению сделали серию Pixel конкурентоспособным игроком на рынке смартфонов, иллюстрируя постоянное влияние полупроводниковых технологий на разработку потребительских продуктов и позиционирование на рынке.

Семья и контекст

ATIC155-8L-B2 принадлежит к более широкому семейству интегральных микросхем (ИМС), разработанных Texas Instruments (TI), ведущей компанией в полупроводниковой промышленности. Интегральные микросхемы можно разделить на аналоговые и цифровые, каждая из которых служит для различных целей в электронных системах.

Аналоговые ИС

Аналоговые ИС, также известные как линейные интегральные схемы, работают с непрерывным диапазоном значений, что позволяет использовать бесконечное число рабочих состояний. Эти ИС являются фундаментальными компонентами сложных электронных схем и находят применение в различных высоконагруженных средах, таких как самолеты, космические корабли и радары. Несмотря на меньшее количество транзисторов по сравнению с цифровыми аналогами, проектирование линейных ИС сопряжено со значительными трудностями из-за их непрерывного диапазона операций

.

Цифровые ИС

Цифровые ИС, часто называемые логическими, предназначены для обработки основных логических операций с сигналами, имеющими только два возможных состояния: высокое (1/истина) или низкое (0/ложь). Эти ИС имеют решающее значение для функциональности цифровых систем, таких как компьютеры, мобильные устройства и многие другие электронные устройства. Они служат основой для обработки данных и логических операций в современных технологиях

.

Эволюция и интеграция

Изначально ИС были исключительно электронными устройствами. Со временем успех ИС в обеспечении компактных и экономически эффективных решений привел к интеграции в ИС других технологий, таких как механические устройства, оптика и датчики. Эта интеграция направлена на использование преимуществ малого размера и низкой стоимости при одновременном расширении возможностей ИС. Например, приборы с зарядовой связью и активно-пиксельные датчики стали неотъемлемой частью современной электроники, повышая ее функциональность и эффективность

.

Рынок и технологические достижения

В течение многих лет полупроводниковая промышленность руководствовалась Международной дорожной картой по полупроводникам (ITRS), в которой прогнозировалось ожидаемое уменьшение размеров элементов и прогресс в смежных областях. Хотя окончательный вариант ITRS был выпущен в 2016 году, его замена на Международную дорожную карту по устройствам и системам продолжает стимулировать инновации и устанавливать ориентиры для технологического прогресса в ИС и смежных областях.

.

Перспективы на будущее

Компания Texas Instruments (TI) вкладывает значительные средства в создание будущего технологий встраиваемой обработки, постоянно внедряя инновационные решения для встраиваемой обработки, включая недорогие микроконтроллеры общего назначения (MCU) и процессоры, а также специализированные решения для граничного искусственного интеллекта (ИИ) и управления в реальном времени. Эти технологии позволяют инженерам разрабатывать решения, направленные на создание более безопасного, более подключенного и более интеллектуального мира.

. Страсть TI к новаторским достижениям в области интегральных схем (ИС) отражает стремление сделать электронику более доступной и недорогой. Это неустанное стремление к инновациям привело к разработке более компактных, эффективных, надежных и экономичных технологий, что расширило сферу применения полупроводников на различных рынках. Благодаря мощному внутреннему производственному потенциалу и стремлению к надежности и долговечности продукции, TI имеет все возможности для поддержки будущего роста и прогресса в полупроводниковой промышленности. Важным элементом перспективного видения TI являются запланированные инвестиции в размере $30 миллиардов на строительство четырех новых заводов, которые будут поддерживать растущий спрос на аналоговые и встраиваемые микросхемы. Ожидается, что на этих заводах будет создано до 3 000 прямых рабочих мест и ежедневно будут производиться десятки миллионов микросхем, что подчеркивает роль TI в экономическом развитии таких регионов, как Шерман, где будут размещены эти инвестиции. Это обязательство не только направлено на удовлетворение растущих потребностей рынка, но и подчеркивает приверженность компании принципам устойчивого производства. Кроме того, TI ориентируется на развитие полупроводниковых технологий, прогнозируемое такими дорожными картами, как International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS) и ее преемница, International Roadmap for Devices and Systems. Эти дорожные карты предсказывают прогресс в размерах элементов и смежных областях, указывая на будущее, в котором интегральные схемы (ИС) будут продолжать интегрировать различные технологии, такие как механические устройства, оптика и датчики. Такая интеграция способствует производству более универсальных и способных электронных устройств. Texas Instruments также продолжает участвовать в отраслевых мероприятиях и платформах для обсуждения и демонстрации своих инноваций. Например, генеральный директор TI по сетевой инфраструктуре Хенрик Маннессон примет участие в дискуссии на CES 2024, где обсудит полупроводниковые инновации на рынке электромобилей (EV), уделяя особое внимание двунаправленной зарядке и системам "автомобиль-сеть". Это отражает стремление TI оставаться на переднем крае технологических тенденций и потребностей рынка.