В 8-битных микросхемах памяти (наиболее распространенный тип) биты группируются в байты (8 бит) и хранятся по определенному «адресу». Назначенный адрес используется для доступа к байтам. Восемь битов адреса доступа извлекаются через восемь портов данных.
Что такое микросхема, типы и корпуса микросхем
Неизвестно, кому первому пришла в голову идея создания двух или более транзисторов на одном полупроводниковом чипе. Вероятно, эта идея родилась вскоре после начала производства полупроводниковых приборов. Известно, что теоретическая основа этого подхода была опубликована в начале 1950-х годов. На преодоление технологических проблем ушло менее 10 лет, и уже в начале 1960-х годов было произведено первое устройство с несколькими электронными компонентами в одном корпусе — микросхема (чип). С тех пор человечество запустило процесс совершенствования, который еще не завершен.
В настоящее время в интегрированных конструкциях выпускается широкий спектр электронных компонентов с различной степенью интеграции. Как строительные блоки, они могут быть собраны в различные электронные устройства. Схема радиоприемника, например, может быть реализована различными способами. Одна из отправных точек — использование транзисторов в микросхемах. Соединив их провода, можно собрать приемное устройство. Следующий шаг — использование отдельных подузлов в интегральной схеме (каждый в своей упаковке):
- радиочастотный усилитель; ,
- смеситель,
- усилитель звуковой частоты.
И, наконец, самый современный вариант: весь приемник размещен на одном чипе, необходимо лишь добавить некоторые внешние пассивные компоненты. Очевидно, что проектирование схем упрощается по мере повышения уровня интеграции. Даже полный компьютер теперь может быть реализован на одном чипе. Его производительность все еще будет уступать производительности обычных компьютеров, но с развитием технологий этот момент может быть преодолен.
Типы микросхем
В настоящее время производится большое количество микросхем. Практически каждый полный электронный узел, стандартный или специальный, доступен в миниатюре. Невозможно перечислить и проанализировать все типы в одном отчете. Однако, с точки зрения общей функциональности, микросхемы можно разделить на три общие категории.
- Цифровой. Они работают с дискретными сигналами. Цифровые уровни вводятся, и цифровые сигналы также выводятся. Эта категория устройств варьируется от простых логических элементов до самых современных микропроцессоров. Сюда также входят программируемые логические массивы, устройства памяти и т.д.
- Аналог. Они работают с сигналами, которые изменяются по непрерывному закону. Типичным примером такой микросхемы является усилитель звуковой частоты. В эту категорию также входят встроенные стабилизаторы линии, генераторы сигналов, измерительные датчики и многое другое. Пассивные компоненты (резисторы, RC-элементы и т.д.) также относятся к категории аналоговых компонентов.
- Аналого-цифровой (цифро-аналоговый). Эти чипы не только преобразуют дискретные данные в непрерывные или обратные. Сигналы источника и приема могут быть усилены, преобразованы, модулированы, декодированы и т.д. в одном и том же пакете. Аналого-цифровые датчики часто используются в качестве интерфейса между измерительными схемами различных технологических процессов и компьютерными устройствами.
Читайте также: Что такое датчик Холла: принцип действия, структура и методы испытаний.
Интегральные схемы также классифицируются по типу конструкции:
- Полупроводниковый — изготовленный из одного полупроводникового кристалла,
- Пленочные — пассивные элементы изготавливаются на основе толстых или тонких пленок,
- Гибридные — активные полупроводниковые приборы (транзисторы и т.д.) «вживляются» в пассивные элементы на основе пленки.
Однако для применения в микрочипах эта классификация в большинстве случаев не имеет большого смысла.
Корпуса микросхем
Для защиты внутренних деталей и упрощения монтажа микросхемы заключены в оболочку. На заре своего существования большинство микросхем выпускались в (круглых или прямоугольных) металлических корпусах с гибкими проводами по краям.
Эта конструкция не могла использовать преимущества микроскопического роста, поскольку устройство занимало слишком большую площадь по отношению к размеру чипа. Кроме того, степень интеграции была низкой, что усугубляло проблему. В середине 1960-х годов был разработан пакет DIP (Dual In-Line Package) — прямоугольная структура с жесткими проводами с обеих сторон. Хотя это решение не решило проблему больших размеров, оно позволило повысить плотность упаковки и облегчило автоматическую сборку электронных схем. Количество выводов DIP варьируется от 4 до 64, хотя корпуса с более чем 40 выводами все еще очень редки.
Важно! Расстояние между микросхемами DIP отечественного производства составляет 2,5 мм, импортного — 2,54 мм (1 линия = 0,1 дюйма). Это вызывает проблемы при обмене полноценных, по-видимому, российских и импортных облигаций. Небольшая разница затрудняет установку устройств с одинаковой функциональностью и назначение клемм на панели и распределительные щиты.
По мере развития электронных технологий недостатки DIP-корпусов стали очевидны. Микропроцессоры не имели достаточного количества выводов, а увеличивающееся количество выводов требовало больше места на платах. Второй проблемой, положившей конец эпохе доминирования DIP, стало распространение поверхностного монтажа. Вместо того чтобы припаивать микросхемы к отверстиям в платах, их припаивали непосредственно к площадкам. Этот способ монтажа оказался очень рациональным, что создало потребность в микросхемах в корпусах, пригодных для поверхностного монтажа. Так начался процесс замены монтажных устройств с «истинным отверстием» на компоненты, известные как SMD (Surface Mounted Detail).
Читайте также: Как работает микросхема TL431, схемотехника, особенности и оперативное управление.
Первым шагом в переходе на корпуса для поверхностного монтажа стали корпуса SOIC и их модификации (SOP, HSOP и другие). Как и типы DIP, эти корпуса имеют два ряда выводов на длинных сторонах, но параллельно дну корпуса.
Еще одна разработка — корпус QFP. Этот корпус имеет квадратные штыри с каждой стороны. Он похож на пакет PLLC, но ближе к DIP, хотя ножки также расположены по всему периметру.
Некоторое время DIP-чипы занимали свое место в программируемых устройствах (ПЗУ, контроллеры, PLM), но распространение программирования на кристалле вытеснило двухрядные корпуса с истинным отверстием и из этой области. SMD-дизайн теперь возможен и для компонентов, которые ранее считались безальтернативными — например, встроенные регуляторы напряжения и т.д.
Устройства для записи и хранения данных, поддерживающие технологию программирования флэш-памяти. Они характеризуются формой корпуса с большим количеством контактов (32). Входит в группу EPROM
Зачем люди вживляют чипы
В июне 2007 года Американская медицинская ассоциация заявила, что «имплантируемые устройства, использующие технологию RFID, могут помочь идентифицировать пациентов и повысить безопасность и эффективность их лечения».
Чипы могут использоваться для обеспечения безопасного доступа к клиническим данным пациента.
JAMM Technologies приобрела активы VeriTeQ по производству чипов в 2016 году, и ее бизнес-план заключался в работе с компаниями, которые продают имплантируемые медицинские устройства и используют метки RfID для отслеживания и идентификации устройств.
В 2018 году датская компания BiChip представила имплантат микрочипа нового поколения, который можно считывать удаленно и подключать к интернету.
Компания выпустила обновленную версию своего имплантата, связав его с криптовалютой Ripple, чтобы с помощью микрочипа можно было совершать платежные операции.
В 2017 году Майк Миллер, исполнительный директор Всемирной олимпийской федерации, обсуждал возможность использования таких имплантатов у спортсменов. Цель заключалась в борьбе с проблемами, связанными с допингом.
Теоретически, чип с GPS может позволить отслеживать людей в режиме реального времени. Такие имплантируемые GPS-устройства в настоящее время технически неосуществимы.
Однако если имплантируемые GPS-устройства получат широкое распространение в будущем, они могут позволить властям отслеживать пропавших людей или беглецов.
Критики утверждают, что эта технология может привести к политическим репрессиям, поскольку правительства могут использовать имплантаты для отслеживания и преследования правозащитников, диссидентов и политических оппонентов.
Современное применение чипов для людей
Чипирование популяции проводится в Швеции с 2018 года. Микрочипы RFID могут заменить все бесконтактные карты, ключи и паспорта, необходимые людям в повседневной жизни. Обычно они имплантируются добровольцам между указательным и большим пальцами.
Наиболее важными характеристиками встроенного RFID-чипа являются
- Небольшой размер, сравнимый с рисовым зерном,
- Заменяет банковские карты, электронные кошельки, паспорта и загранпаспорта, ключи,
- Невозможность кражи информации о носителе чипа без контакта с рукой, в которую имплантирован чип,
- считывание кодов путем легкого прикосновения рукой к клемме,
- отсутствие GPS и невозможность определить местонахождение носителя чипа,
- возможность извлечения чипа из руки без ущерба для пользователя.
Опасность для здоровья
Associated Press стало известно, что имплантированные чипы вызвали рак у сотен лабораторных животных. Онкологи проанализировали результаты исследований агентства, отметив, что результаты исследований на животных не обязательно коррелируют с результатами на людях. Однако результаты продолжали их беспокоить.
Сегодня микрочипы настолько безопасны, что их можно использовать для идентификации собак и кошек. Риск заражения меньше, если чип вставляет опытный специалист по пирсингу, имеющий необходимые инструменты и процедуры обеззараживания.
После установки вокруг чипа может появиться отек или даже синяк, который пройдет через несколько дней. Инкапсуляция коллагеновой соединительной тканью занимает от двух до четырех недель, и может наблюдаться временный зуд или давление в течение двух лет, пока организм заживает вокруг чипа.
Кроме того, по данным Dangerous Things, чип не заметен под кожей, его можно увидеть, только если обхватить рукой что-то большое.
При желании чип можно легко удалить: Важно, чтобы это было сделано в медицинской клинике.
