Устройство интегральной схемы

Увеличенная в 2500 раз структура МОП - металл-оксид-полупроводник для отрицательного канала -является распространенным типом ИС транзистора. Обычно этот переключатель закрыт; ток (голубая стрелка) не может пройти от источника к стоку. Но напряжение (красная стрелка), примыкающее к логической схеме, притягивает электроны

 

Рис. 4. Пример организации логического вентиля в полупроводниковом кристалле

 

Прежде, чем ИС будет смонтирована на печатной плате, она должна быть заключена в защитный футляр, или корпус, и снабжена внешними связующими штырями, или выводами.

 На рисунке 5 представлено несколько разновидностей корпусов, получивших свое название по форме и организации выводов корпуса. DIP - переключатель, или двухрядный корпус, имеет два ряда выводов. PLP - это уплощенный корпус, с выводами по двум сторонам. LCC - керамический кристаллодержатель без выводов. ZIP - плоский корпус со штырьковыми выводами, расположенными зигзагообразно. QFP - это плоский корпус с четырьмя рядами выводов по бокам. SIP - корпус с однорядным расположением выводов.

 

Рис. 5. Виды корпусов БИС

 

Конструкция логического вентиля на кристалле.

 

На рисунке 6 представлено схематичное изображение простейшего логического вентиля, состоящзего из двух транзисторов. Маленькие металлические дорожки (серый цвет) проводят ток (красный и зеленый цвета) из этих устройств.

 

 

Рис. 6. Организация логического вентиля (элементарной логической схемы) на кристалле ИС.

 

Если поступающий электрический ток (красные стрелки) поступает в базу каждого транзистора, ток от источника питания (зеленые стрелки) попадает на выход схемы.

Устройство БИС приведено на рисунке 7, а на рисунке 8 приведена ультрабольшая ИС.

,

Рис. 7. Внутреннее устройство БИС.

 

Рис. 8. Ультрабольшая ИС

 

Современные микропроцессоры

Одной из наиболее распространённых ИС высокой степени интеграции является микропроцессор. Современные микропроцессоры, выпускаемые массово можно разделить на процессоры для создания ЭВМ различной мощности (универсальных от ПК на базе одного процессора, до суперЭВМ, использующих многие тысячи параллельно работающих процессоров), и процессоры для смартфонов. Впрочем, последние всё более широко используются также для создания на их основе самых высокопроизводительных СуперЭВМ.

На рисунках 9.14 приведены изображения современных процессоров.

 

 

Рис. 9. Микропроцессор семейства ARM с ядром Cortex

 

 

Рис. 10. Микропроцессор для ПК фирмы Intel

 

Рис. 11. Микропроцессор с архитектурой RISC на плате

 

 

Рис. 12. Микропроцессор фирмы AMD. Компания AMD анонсировала линейку третьего поколения своих последних процессоров семейства AMD Ryzen 9 «Threadripper» — Ryzen 3950X, Ryzen 3960X и Ryzen 3970X. Являясь частью семейства процессоров AMD Ryzen 9 Threadripper для настольных ПК, новый процессор AMD Ryzen 9 3950X стал самым мощным в мире 16-ядерным процессором для настольных ПК

 

 

Рис. 13. Вариант крепления микропроцессора на плате с помощью прижимов

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 14. Процессоры для мобильных гаджетов

 

 

 

Рис. 15. Пример установки процессора в мобильном устройстве.