Yarı İletken Endüstrisi Teknolojik İnovasyonu Destekliyor
Entegre devreler, bir yarı iletken çipe entegre edilmiş geniş kapsamlı elektronik devrelerin bir kombinasyonudur. Anahtar işlemci programlarında kullanılan gelişmiş hesaplama işlevlerini gerçekleştirmek için tasarlanmıştır. Bu büyüleyici entegre devreler hakkında daha fazla bilgi edinelim.
- Yarı İletkenler: Elektronik Endüstrisinin Kalbi
- Yarı İletken nedir?
- Yarı İletken malzemeler nelerdir?
- Entegre Devre (IC) nedir?
- Entegre Devre (IC) Tasarımı
- Entegre Devrenin (IC) yapısı
- Entegre Devrelerin (IC’ler) Özellikleri
Küresel yarı iletken satışları, 2018’in tüm zamanların en yüksek seviyesinden 2019’da 412 milyar dolar iken, genel endüstri güçlü kaldı ve ABD şirketleri pazarın yaklaşık yüzde 50’sini oluşturdu. Yapay zeka (AI) ile ilgili yarı iletken pazarı, 2019’da 6 milyar dolar gelir elde etti ve 2022 yılına kadar yaklaşık %50’lik bir beklenen yıllık büyüme oranı (CAGR) ile 30 milyar doları aşacak.
Yarı İletkenler: Elektronik Endüstrisinin Kalbi
“Yarı iletken”, eğitim, araştırma, iletişim, sağlık, ulaşım, enerji ve diğer sektörlerde kullanılan milyonlarca elektronik cihazın temel bileşenlerini ifade eder. Günümüzün kişisel bilgisayarları, akıllı telefonları, otomobilleri, veri merkezi sunucuları ve oyun konsolları, temel bilgi işlem ve gelişmiş işlevleri için yarı iletkenlere güveniyor.
Bir fareyi çalıştırdığımızda, bir kartı kaydırdığımızda, klavyede yazdığımızda veya elektronik bir cihaza konuştuğumuzda, komutlarımıza anında ve doğru yanıtlar bekliyoruz. Dizüstü bilgisayarın yarı iletken tabanlı merkezi işlem birimi (CPU) ve grafik işlem birimi (GPU), soruları anında yanıtlara dönüştüren bilgi işlem işlevlerini etkinleştirir.
Yarı İletken nedir?
Entegre devreler (IC’ler), silikon gibi yarı iletken malzemelerden yapılır ve ticari ve tüketici endüstrilerinde modern elektronik cihazların temel bileşenleridir. Bu devreler, bir bilgisayarda temel mantık işlemlerini gerçekleştirmek için elektrikle kontrol edilen açma/kapama anahtarları (transistörler) olarak hareket edebilmelidir. Bu neredeyse anlık anahtarlama kabiliyetini elde etmek için devre, bir iletken ve bir yalıtkan arasında elektrik direncine sahip bir malzeme olan yarı iletken malzemeden yapılmıştır. Yarı iletken cihazların üretim süreci, gofret dökümhaneleri veya gofret fabrikaları olarak adlandırılan özel tesislerde birden fazla adımın yürütülmesini gerektirir. Tek bir yarı iletken ürün ailesini geliştirmek, tasarlamak, üretmek, piyasaya sürmek ve hizmet vermek için yılların endüstri deneyimi ve araştırması gerekir.
Yarı iletken şirketler, yaşam döngüsünün farklı aşamalarında aynı anda birden fazla ürün ailesi üretmelidir. Günümüzün yarı iletken üretim süreci giderek daha olgunlaşıyor ve gofret (alt tabaka + epitaksiyel) → tasarım → üretim → paketlemeden standart bir üretim süreci türetildi.
Yarı iletken üretimi, uzun teslim süreleri olan son derece karmaşık bir süreçtir. Yarı iletken üretim süresi, karmaşıklık seviyesinden etkilenebilir, ancak ilk araştırmadan bitmiş ürüne kadar ortalama üç ila beş yıl sürer. Bir ürün piyasaya sürüldükten sonra, bazı müşteri sözleşmeleri tedarikçinin ürünü bir süre daha tedarik etmeye devam etmesini gerektirebilir.
Yarı İletken malzemeler nelerdir?
Yarı iletkenler, iletkenliği iletkenler ve yalıtkanlar arasında olan bazı malzemelerdir. Bunlar arasında “silikon”, küresel yarı iletken pazarının yaklaşık %90’ını oluşturan ana yarı iletken malzemedir. Çoğunlukla iletişim ve algılama ile ilgili ürünlerde kullanılan galyum arsenit (GaAs) ve indiyum fosfit (InP) gibi ikincil yarı iletken türleri, nispeten küçük çıkış değerlerine ve uygulama aralıklarına sahiptir. Yarı iletken malzemeler açısından ise hammadde teminindeki zorluk ve işleme güçlükleri nedeniyle oligopolistik bir pazar oluşmaktadır.
Entegre Devre (IC) nedir?
Entegre devreler birçok küçük aktif ve pasif bileşenden oluşur. Aktif bileşenler transistörleri ve diyotları içerirken pasif bileşenler kapasitörleri ve dirençleri içerir. Çipin yüzeyi, içindeki çok sayıda entegre devreyi korumak için plastik bir kabuk ile kaplanır ve birden fazla çipin birleştirilmesiyle elektronik ürünler üretilebilir.
Geçmişte dirençler, kapasitörler, indüktörler, transistörler, diyotlar vb. bileşenleri bağlamak için yapılan devreler bakır tellerden oluşuyordu. Hacimleri nedeniyle küçük elektrikli ürünler üretmek zordu. Entegre devrelerin gelişimi, elektronik teknolojisinin çehresini değiştirdi ve şimdi devreler çok daha küçük boyutlara, ancak daha yüksek güç ve güvenliğe sahip.
Entegre devreler, çeşitli yarı iletken bileşenleri üretmek için farklı türdeki malzemelerin silikon bir alt tabakaya eklenmesiyle üretilir. Silikona eklenen malzemeler, elektronların malzeme içindeki hareketini kontrol ederek bir “elektrik kristali” oluşturur.
Entegre Devrenin Tanımı:
Bir entegre devre (IC), küçük bir yarı iletken malzeme çipi ve çipe bağlı devre malzemesidir. Gövde, bağımsız devre bileşenlerinden oluşan standart devrelere göre küçüktür. En yaygın olarak kullanılan IC, tek kristalli bir entegre devredir.
Entegre Devre (IC) Tasarımı:
- Analog IC:
Analog tasarım yöntemi, mükemmel güç tüketimi, amplifikasyon ve dirence odaklanarak entegre devreler tasarlamak için kullanılır ve çoğunlukla osilatörler, filtreler ve regülatörlerde kullanılır. - Dijital entegre devreler:
Mikroişlemciler, devre yoğunluğunu en üst düzeye çıkaran ikili giriş verilerini kullanmak üzere dijital olarak tasarlanmıştır. Bu, maksimum genel verimlilik sağlar ve çoğunlukla bilgisayar belleğinde (RAM ve ROM gibi) kullanılır. - Karışık sinyalli IC’ler:
Hibrit tasarımlar, analog ve dijital IC’lerin ilkelerini birleştirir. Karışık sinyal IC’leri, dijitalden analoğa dönüştürücülerde, analogdan dijitale dönüştürücülerde (D/A ve A/D dönüştürücüler) ve saat ve zamanlayıcı IC’lerinde kullanılır.
Entegre devrenin (IC) yapısı:
Entegre devreler (IC’ler), dirençler, transistörler ve diğer bileşenleri oluşturmak için bakır ve diğer malzemelerle birbirine bağlanan yarı iletkenlerden oluşan karmaşık yapılara sahiptir. Bu malzemelerin kesilip şekillendirilmiş kombinasyonuna bazen gofret denir. Çip çok kırılgandır ve katmanlar arasındaki bağlantı da oldukça karmaşıktır. Entegre devre yongası lehimleme ile bağlanamayacak kadar küçük olduğundan, entegre devrenin aşina olduğumuz ortak siyah yonga içine paketlenmesi gerekiyor.
Bir IC, uygulama ürününe kolayca bağlanabilecek şekilde paketlenmiştir. Her biri benzersiz bir boyuta ve montaj stiline sahip birçok farklı paket türü vardır. Bir IC’deki her pin ve fonksiyon benzersizdir. Benzersiz olarak, IC’ler ilk pimi temsil etmek için çentikler veya noktalar kullanır ve ilk pim tanımlandığında, kalan PIN’ler kalıbın etrafında saat yönünün tersine sırayla artar.
Entegre Devrelerin (IC'ler) Özellikleri:
- Yapı ve Paketleme: Bir entegre devre, tümü yüksek iletkenliğe sahip konektörlerle bağlı dirençler, diyotlar, transistörler ve kapasitörlerden oluşur. Konektörler, çipin aşırı ısınmasını önlemek için genellikle altın gibi oldukça iletken malzemeden yapılır.
- Entegre devrenin boyutları: Entegre devrelerin boyutu 1 milimetre kareden 200 milimetreye kadar değişmektedir.
- Entegre devrelerin entegrasyonu: Bir entegre devre, birçok farklı cihazı tek bir yonga ile birleştirebilir. Tek bir tümleşik devre yongası, mikroişlemcileri, belleği, bağlantı noktalarını vb. birleştirebilir.
5G, artırılmış ve sanal gerçeklik, IoT ve otonom sürüşteki teknolojik eğilimler, daha yüksek işlevsellik, bellek ve hıza sahip daha küçük cihazlar için benzeri görülmemiş bir talep yaratıyor. İmalat ve gelişmiş paketlemeden bileşen paketleme ve imalatına, ekipman desteği ve bakımına kadar endüstri, daha fazla yarı iletken uygulama oluşturmak için ürün performansını, süreç verimliliğini ve verimi sürekli iyileştirmeye kendini adamıştır.
Kaynak : gushiciku
