Apollo, conheça os smartphones!
Você deve ter ouvido que os smartphones que usamos hoje têm mais poder de computação do que o veículo espacial Apollo que pousou na lua. Você também deve ter ouvido falar da Lei de Moore. Em 1965, o co-fundador da Intel, Gordon Moore, previu que o poder da computação avançaria a uma taxa exponencial.
É impressionante ouvir que a tecnologia continua avançando em um ritmo tão rápido. Então, como isso aconteceu? O que mudou nas últimas décadas que nos permitiu avançar tão rapidamente em tecnologia?
Circuitos integrados
Quando os cientistas começaram a construir computadores, eles usaram algo chamado tubos de vácuo para direcionar o fluxo de corrente em uma direção.
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Um dos primeiros computadores, chamado ENIAC, usava cerca de 19.000 tubos a vácuo. Se um desses tubos de vácuo quebrasse, os engenheiros teriam que examinar cada um deles para encontrar o tubo quebrado. Pense em quanto tempo isso demorou!
Os cientistas sabiam que precisavam de um método melhor para construir circuitos; para isso, eles precisavam de peças de circuito menores, como transistores, diodos e resistores, que cabiam em uma pequena placa de circuito.
Então, foi assim que obtivemos os circuitos integrados (ICs) – uma coleção de componentes eletrônicos que são interconectados e embutidos em ou dentro de blocos semicondutores como o silício. O que é interessante é que as conexões entre eles são gravadas com luz ultravioleta, por meio de um processo chamado fotolitografia.
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Hoje, usamos esses chips IC nos circuitos de computadores, câmeras, relógios, automóveis, aeronaves, robôs, veículos espaciais, comunicação e redes de comutação, para citar alguns.
Vantagens
Os chips IC aceleraram o ritmo de crescimento da indústria eletrônica e agora os encontramos na maioria dos aparelhos e ferramentas de conveniência que usamos diariamente. Isso porque há muitas vantagens em usar chips integrados em projetos.
Miniaturização de circuitos
Uma vez que tínhamos componentes de circuito menores, poderíamos fazer circuitos menores para dispositivos como o smartphone. Alguns dos circuitos integrados mais recentes têm vários milhões de componentes em um espaço de 1 cm 2 . Imagine vários milhões de pequenos componentes todos conectados e embalados juntos em um bloco!
Um chip médio tem apenas um décimo de polegada de comprimento, então você poderia colocar mais desses chips em uma placa de circuito e melhorar a capacidade de processamento do dispositivo.
Solução para problemas de interconexão
Conectar os diferentes componentes é um grande problema com os circuitos convencionais. Há muitas juntas que precisam ser soldadas e a solução de problemas de um link quebrado leva tempo. O IC evita esse problema nos dando um circuito já interconectado em um chip pronto para uso.
Resposta rápida
Como os componentes eletrônicos estão muito próximos no chip, há pouca perda devido à resistência da fiação. Isso significa conexões mais rápidas e que poderíamos construir computadores de alta velocidade.
Melhor performance
No circuito de componentes discretos, os componentes eletrônicos estão espalhados por um grande espaço e, portanto, podem ser expostos a diferentes temperaturas ambientes. Uma variação na temperatura afeta a consistência no desempenho do circuito.
Em um chip de circuito integrado, como milhões de componentes estão todos compactados em um pequeno espaço, todos eles experimentam o mesmo ambiente. Isso significa que todos os componentes são expostos à mesma temperatura ambiente e seu desempenho não é comprometido.
Barato
Encontramos circuitos integrados em quase todos os dispositivos eletrônicos. Conforme a demanda por esses chips aumentou, seu preço caiu drasticamente.
Tipos
Com base na função, a complexidade e o número de componentes em um chip mudam. Podemos classificar os circuitos integrados em quatro categorias principais:
- A integração em pequena escala (SSI) tem 20 ou menos componentes no chip.
- A integração de média escala (MSI) é um pouco mais complexa e normalmente tem cerca de 100 componentes.
- A integração em grande escala (LSI) é usada para calcular funções complexas, como em uma calculadora, e tem de 100 a 1000 componentes.
- A integração em grande escala (VLSI) são os chips de computador mais recentes que possuem milhões de componentes.
Embalagem
A embalagem dos circuitos integrados mudou com o tempo. A embalagem variava de acordo com o uso e o preço. Você pode encontrar ICs em quatro pacotes distintos.
Pacote de Metal
Esse foi o primeiro tipo de embalagem em que uma lata de metal protegia o circuito. O número de ligações nesses casos variou até 12.
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Pacote Dual In-Line (DIP)
Este é o tipo mais comumente encontrado e pode ter até 48 pinos. Esses pacotes são simétricos para que tenham exatamente o mesmo número de pinos em cada lado. Alguns têm covinhas ou pontos impressos para identificar o Pino 1. Outros têm entalhes, com o pino à esquerda do entalhe sendo o Pino 1. Os pacotes DIP são feitos de plástico ou de materiais cerâmicos.
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Flat-Pack
Os ICs flat-pack são usados em circuitos com densidade muito alta de componentes. A maioria dos ICs digitais usa esse tipo de embalagem.
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Pacote de montagem em superfície
A vantagem de usar embalagens de montagem superficial é que elas podem ser colocadas próximas umas das outras. Isso é particularmente útil durante a produção automática de placas de circuito impresso (PCB).
Resumo da lição
Os circuitos integrados (ICs) são encontrados em muitos dispositivos eletrônicos que usamos hoje. Por definição, os circuitos integrados (ICs) são uma coleção de componentes eletrônicos semicondutores interconectados. Suas vantagens sobre o circuito de componentes discretos incluem:
- Miniaturização de circuitos
- Solução para problemas de interconexão
- Resposta rápida
- Melhor performance
- Barato
Podemos comprar diferentes tipos de circuitos integrados com base em suas funções:
- A integração em pequena escala (SSI) tem 20 ou menos componentes no chip.
- A integração de média escala (MSI) normalmente tem cerca de l100 componentes.
- A integração em grande escala (LSI) tem 100-1000 componentes.
- A integração em grande escala (VLSI) tem milhões de componentes.
Os circuitos integrados vêm em embalagens diferentes, que incluem:
- Embalagem de metal
- Pacote duplo em linha (DIP)
- Flat-pack
- Pacote de montagem em superfície