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  • 你听说过晶体管微缩吗?是怎么回事?

    你听说过晶体管微缩吗?是怎么回事?

    你听说过晶体管微缩吗?晶体管微缩是什么情况?作为硬件工程师,不可不知。半导体行业中,“微缩(Scaling)”是一个经常出现的词语,比方说,我们经常在半导体行业的新闻中听到有关晶体管微缩(即把纳米级(Nano-scale)的尺寸缩小至原子级别)的信息。或者,我们又曾听说过,我们日常使用的智能手机等电子设备由于采用了容量较大(Scaling)的存储半导体,因此能够存储清晰度较高的视频。无论什么样的新闻,基本都意味着微缩(Scaling)的进步。 以上这些进步都是由元件接触面积(Footprint)的缩小、三维结构的扩大、新材料和革新结构的采用所带来的效果。如今的数字时代因以上这些技术的发展和进步而得以成立。如今,使我们的日常生活发生翻天覆地变化的电子设备是由于微缩(Scaling)而得以诞生的,而且,今天的我们只需动动手指就可以获得海量的数字信息。 晶体管的微缩(Scaling) 就半导体的微缩(Scaling)而言,摩尔定律是众所周知的。即当价格不变时,集成电路上可容纳的元器件的数目每隔 18 个 -24 个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。 最近几十年来,随着光刻(Lithography,在晶圆表面影印成线路图案的加工技术)和等离子蚀刻(Plasma Etching)技术的进步,半导体行业正在逐步缩小晶体管这一重要的(或者说是不可或缺的)构成要素,且获得了较大的发展。 此外,就半导体的技术节点(Technology Node)而言,一般指的是晶体管的闸极(Gate)的长度。比方说,所谓 0.5um 的技术节点指的就是闸极(Gate)长度为 0.5um 的晶体管。但是,随着时代的发展,技术节点的定义也在变化,如今不再是晶体管相关的主要部分的尺寸指标,而仅是指代元件的代际的名称。但是,随着节点的微缩发展,人们对于提高元件的性能和功率、削减生产成本的目标从来没有改变过。 高性能晶体管在 20nm 节点前后达到了微缩的极限。半导体行业的工程师们不得不探索其他设计晶体管的方法,因为如果缩小平面型(Planar)晶体管的水平尺寸,将会产生其他问题。 就三维 FinFET(鳍式场效应晶体管)的结构而言,晶体管的主要构成要素相对于硅晶圆而言较立体,因此不会减少晶体管的沟道(Channel)的容量,而是缩小元件的接触面积(Footprint)。就 FinFET 的微缩而言,作为提高元件性能的方法,一般是在提高 Fin 的高度的同时,为提高每个单元(Unit)面积的元件密度而缩小水平尺寸。 为了维持晶体管的微缩,以及获得高性能、低功耗、低成本的元件,近年来实施的方法是往硅里添加锗(Germanium),但要用 FinFET 技术超越 5nm 的节点,还是需要新材料!此外,压层纳米板(Nano Sheet)、纳米线(Nano Wire)等新的材料很有可能成为新的解决方案。要对这些新材料进行加工,毫无疑问,微缩是必须的,且灵活运用原子层级别的成膜以及蚀刻工艺都是必须的。 接触(Contact)层的微缩(Scaling) 如果缩小晶体管的尺寸,为了连接晶体管、排线层,就需要整体缩小接触(Contact)层的尺寸。随着代际的进步以及局部内部联系(Inter-connect)的密度越来越高,如果进一步推进微缩的发展,如今主流的铜配线将会面临严重的课题。比方说,如果要进一步降低配线的宽幅、高度,则铜配线的电阻将会大幅度增高。半导体生产厂家在灵活运用既能防止铜污染又具有较高电阻值的新阻挡(Barrier)材料、新衬垫(Liner)材料的同时,力求减小阻挡(Barrier)层、衬垫(Liner)层的空间。另一种可能性是使用一种不需要阻挡(Barrier)层的其他金属来取代铜,或者使用其他金属与铜的合金。 存储半导体容量的微缩(Scaling)-- 即容量的扩大 3D NAND 的存储半导体容量的微缩(Scaling)是通过垂直方向的堆叠来实现的。就存储半导体的结构而言,单元(Cell)密度与堆叠层的层数成比例地增加。初期的 3D NAND 一般采用的是 24 层构造的芯片,如今 96 层、128 层构造的芯片已经量产,因此预计堆叠层数将会进一步增加。而且,每一层都需要均匀、光滑,且与下层紧密结合,因此堆叠层数带来的课题也增加了。 堆叠层数的持续增加带来了存储半导体容量的扩大,而存储半导体容量的扩大又使具有较高纵深比(Aspect)的存储孔(Memory Hole)的蚀刻、阶梯(Staircase)图形的定义、字线(Word-line)的钨填充等后续工艺更加复杂。此外,如果沟道(Channel)长度变长,电子迁移率会受到限制,影响设备的性能。眼下,人们正在推进运用重要的成膜工艺以及蚀刻工艺来切实推进新代际的发展。 汇总 如今最尖端的芯片毫无疑问是迄今为止设计、生产的产品中最先进的元件,也是历经几十年人们推进微缩的直接成果。今天的缩小水平方向尺寸的、谋求纵向堆叠的元件所要求的性能(Performance)和成本(Cost)优势会因为半导体生产设备的进步、生产设备厂家和芯片厂家的强化合作而得以实现。 通过半导体的微缩(Scaling)发展,我们的工作、通勤、娱乐、通信方式获得了翻天覆地的变化。作为改革(Innovation)的方向性,我们期待“More Moore(延续摩尔定律)”可以持续下去。作为支撑半导体行业得以发展的另一个方向性—-- 将各种各样的技术融合到各种各样的构造、系统中的“More than Moore(新摩尔定律、超越摩尔定律)”战略也颇受瞩目。 未来,我们需要同时推进以上这两个方向的进步,但是,要推进实现更智能(Smart)、更互联(Connected)的社会而必须的速度和性能需要被应用到更多的行业和领中。以上就是晶体管微缩解析,希望能给大家帮助。

    时间:2020-05-25 关键词: 晶体管 元器件 微缩

  • 氮化镓晶体管的应用,你知道吗?

    氮化镓晶体管的应用,你知道吗?

    什么是氮化镓晶体管?它有什么作用?硅功率MOSFET还没有跟上电力电子行业的发展变化,在这个行业中,效率、功率密度和更小的形式等因素是社区的主要需求。电力电子工业已经达到硅MOSFET的理论极限,现在需要转移到新的元素。氮化镓或氮化镓是一种高流动性的半导体电子半导体(HEMT),在满足新的应用方面被证明是一种真正的附加价值。 氮化镓晶体管比硅MOSFET快得多,也小得多。氮化镓的性能表明,效率和性能有了显著的提高,导致了一些新的应用,这是硅技术无法实现的。董事会空间是非常昂贵的。eGaN®FETs,来自EPC,以低电感、低电阻、低成本的LGA或BGA封装提供。此外,在硬开关和软开关应用方面,它们为设计人员提供了同类产品中最好的。 氮化镓场效应晶体管 GaN开关器件有两种不同的类型:增强模式(e-GaN)和cascode耗尽模式(d-GaN)。一个e-GaN作为一个普通的MOSFET工作,即使它有一个门到源的电压降低。它提供了一个更简单的封装,一个低电阻没有身体二极管与双向通道,表现像这样。 d-GaN晶体管通常是打开的,需要一个负电压。您可以通过将HEMT晶体管与低压硅MOSFET串联来克服这个问题,如图1所示。 图1:e-GaN(左)和d-GaN(右)配置 相比之下,e-GaN晶体管通常是关闭的,并在施加正电压的情况下打开。与d-GaN不同,e-GaN设备不需要负的启动偏置:当栅极上的偏置为零时,设备被关闭,不传导任何电流。 e-GaN场效应晶体管的阈值低于硅场效应晶体管的阈值。这提供了一个非常低的门极-漏极电容(CGD)。它的低电容结构允许在兆赫频率的毫微秒内转换数百伏特。与CGD相比,栅源电容(CGS)是另一个较大的参数,这使得GaN FETs具有良好的抗dv/dt能力。电源开关器件的dV/dt灵敏度是由各种寄生电容和门驱动电路阻抗引起的。另一方面,门电荷Qg参数表示设备快速变化的能力,达到更高的dV/dT而开关损耗最小。e-GaN器件比MOSFET高10倍,而d-GaN器件比MOSFET高2 -5倍。 要确定电源开关的dV/dt灵敏度,可以使用一个名为Miller充电比(QGD/QGS1)的数值。一个米勒电荷比小于1将保证理论上的dV/dt免疫。栅极驱动电路布局是提高抗dV/dt能力的关键因素。 d-GaN晶体管具有低压硅场效应晶体管的栅极。因此,现有的商用MOSFET门驱动器可以很容易地操作d-GaN开关。d-GaN器件的一个不利的影响是由于硅场效应晶体管的点火电阻的增加而产生的较高的点火电阻。对于低电压(<200 V),这种增加是显著的。对于高电压(600 V),这种增加的电阻只能是总电阻的5%左右。 d-GaN晶体管增加了封装的复杂性。MOSFET器件与GaN HEMT之间的寄生电感和电容可能会在开关瞬态过程中造成延迟。在开关类型中,器件的反向导电特性是很重要的。在MOSFET中,体二极管的压降很低,其反向恢复非常缓慢,导致了显著的高开关损耗。 氮化镓器件没有反向体二极管,但由于其物理性质,可以反向导电。在反向传导的情况下,将有必要有空载时间。级联的d-GaN器件由于串联MOSFET中的低压硅而具有反向恢复能力。 图2:ungan器件的寄生电容和电流 在硬开关变换器中,输出电荷在每次通电过渡时在场效应管中耗散。这种损耗与QOSS、总线电压和开关频率成正比。氮化镓场效应晶体管的QOSS明显低于硅场效应晶体管,降低了每个周期的输出电荷损耗,因此允许更高的频率(图2)。 为汽车和消费者提供解决方案 新兴的计算应用程序在更小的形式上需要更多的能力。除了扩大需求的服务器市场,一些最具挑战性的应用程序多用户游戏系统,自动汽车,和人工智能汽车系统越来越朝着48 V设备,由电子控制高能耗的增加功能和自动车辆的出现,从激光雷达等系统创建额外的要求,雷达、相机和能量分布系统上的超声波传感器。这些处理器是“高耗能的”,是汽车行业传统12v配电母线的额外负担。对于48v总线系统,GaN技术提高了效率,减小了系统规模,降低了系统成本。一个250 kHz GaN解决方案与两倍的频率允许减少35%的大小,导致减少电感器DCR损耗,以及削减系统成本约20%相比,MOSFET解决方案。氮化镓具有极高的电子迁移率和较低的温度系数,因此可以获得较低的QG和零QRR。最终的结果是一种能够以非常高的开关频率和低的准时率来管理任务的设备,这对那些以开机状态损耗为主的设备来说是有益的。 “高功率EPC eGaN®FETs在工作状态下提供更低的电阻,更低的电容,更高的电流和优异的热性能,这些功率转换器具有98%以上的效率。”这一家族的eGaN FETs一半电阻(RDS(on)),使高电流和高功率密度的应用。亚历克斯·利多博士说,他是EPC公司的首席执行官和联合创始人。 图3:48v轻度混合系统的表示[来源:EPC] 与上一代相比,最新一代的eGaN FETs在改善高频功率转换应用中的开关性能方面的优点也减少了一半。将GaN的性能优势提高到30v可以用于为隔离电源、pc和服务器构建高功率DC/DC转换器、PoL转换器和同步整流器。 采用诸如EPC2045等eGaN®场效应晶体管,可以实现最小、最经济有效和最高效率的非隔离48v - 12v转换器,适用于高性能计算和电信应用。EPC2045的工作温度di -40至+150°C,热阻di 1.4°C/W。漏源极导通电阻为5.6 mΩ典型(图3和图4)。 图4:效率vs电流[来源:EPC] 在消费市场,便携式解决方案正变得越来越“耗能”。考虑到笔记本电脑的体积很小,有时使用冷却解决方案,有时几乎为零,因此能够管理效率和热管理是非常重要的。对快速、高效充电器的需求引导市场向新的GaN解决方案发展(图5)。 图5:EPC9148设备[来源:EPC] 激光雷达 当在激光雷达系统中打开激光时,eGaN®fet和集成电路是合乎逻辑的选择,因为fet可以被激活,产生具有极短脉冲宽度的高电流脉冲。短脉冲宽度导致更高的分辨率,更高的脉冲电流允许激光雷达系统看到更远。这两个特点,加上它们极小的体积,使GaN成为激光雷达的理想选择。 EPC提供各种开发板。EPC9144主要用于驱动高电流激光二极管,具有高电流脉冲,总脉冲宽度为1.2 ns,电流可达28a。该板是围绕15v EPC2216 eGaN®FET汽车认证AEC-Q101设计的。EPC9126和EPC9126HC开发板主要用于驱动高电流脉冲的激光二极管,总脉冲宽度低至5纳秒(峰值的10%)。它们采用100V EPC2212和EPC2001C增强模式(eGaN®)场效应晶体管(FET)设计,分别能够承受75 A和150 A的电流脉冲。(图6)。 图6:EPC9144开发板[来源:EPC] 基于这一技术,赛普顿最先进的激光雷达解决方案Helius提供了先进的目标检测、跟踪和分类能力,为智能城市、交通基础设施、安全等领域提供了广泛的应用。它体现了三种前沿技术的空前融合:由Cepton的专利微动技术(MMT™)驱动的行业领先的3D激光雷达传感;最小数据负担和最易集成的边缘计算;以及用于实时分析的内置高级感知软件。 “激光雷达也已经成为一个非常重要的市场。它可能是最被认可的自动驾驶汽车解决方案。然而,一个增长更快的市场是短距离激光雷达,它被用于机器人,只需要看到几英尺,避免碰撞的无人机,和驾驶员的警觉性系统。短程激光雷达系统不像远程激光雷达系统需要那么多的电流,但看到短距离意味着你需要一个更快的脉冲。因为如果你测量的是一米以外的东西,这意味着返回信号将在几纳秒内返回。我们已经演示了脉冲宽度小于1.2纳秒的短程激光雷达系统。亚历克斯·利多说道。 无线供电 “无线能源已准备好融入我们的日常生活。亚历克斯·利多说。发射机可以放置在家具,墙壁,地板,以有效和经济的电力或充电我们的电子和电子设备在大面积和跨多个设备。无线能量传输的概念已经为人所知有一段时间了,准确的说是100多年前,可以追溯到特斯拉线圈的发明。无线能量传输的一个关键因素是效率:为了能够有效地定义系统,发电机传输的大部分能量必须到达接收设备。 磁共振技术是实现无所不在的关键——使大面积的传输成为可能,为定位接收设备提供空间自由,以及同时为多个设备供电的能力。 EPC提供了全方位的发射机和接收机参考设计,从单个设备充电到多个设备同时供电跨越一个大的表面积。GaN使得低频率(Qi)和高频率(空气燃料)标准的高效率更低的成本成为可能;单发射放大器解决方案,可以无线充电设备,无论使用的标准在接收设备。依赖Qi标准的无线充电系统通过感应耦合在100到300千赫的频率范围内运行。 图7:EPC2037 -增强型功率晶体管 音频应用程序 D类音频系统的低功耗产生更少的热量,节省空间和印刷电路板的成本,并延长便携式系统的电池寿命。GaN fet提供高保真度D级音频放大器。然而,最近,随着具有更好物理性能的gan基高电子迁移率晶体管(HEMT)器件成为现实,D类放大器性能的飞跃近在咫尺。 eGaN®fet的低电阻和低电容提供了低瞬态互调失真(T-IMD)。快速的开关能力和零反向恢复电荷使更高的输出线性和低交叉失真为低总谐波失真(THD)。 “一流的D放大器是专为汽车设计的,因为他们想让汽车拥有更多的扬声器和更大的功率。A类放大器太大了,不能产生超过25瓦的功率,而且还能装在仪表盘里。D级轿车于20世纪80年代首次推出,配备了16个扬声器,功率为250瓦。但是音质从来没有a级功放和d级功放好,这是因为mosfet的切换速度不够快,所以切换频率相对较低,复制质量相对较差。当然,有了GaN设备,你可以使用更高的频率。 空间应用 氮化镓的增强模态版本(eGaN)被广泛应用于空间应用的开发。商用GaN电源设备比传统的基于硅技术的Rad硬器件具有更高的性能。这使得创新架构得以实现,并在卫星、数据传输、无人机、机器人和航天器上得到应用。 图8:采用EPC设备设计的隔离式电源调节装置-铯PCU-1C28 伊根场效应晶体管提供了抗辐射能力,快速的开关速度,提高了效率,导致更小和更轻的电源(更小的磁铁和更小的散热器尺寸,甚至在许多情况下消除散热器)。电源设计人员可以选择增加频率,让磁铁更小,提高效率或设计一个令人满意的平衡两者。伊根场效应晶体管也比等效的mosfet小。更快的瞬态响应也可以减少电容器的尺寸。以上就是氮化镓晶体管解析,希望能给大家帮助。

    时间:2020-05-24 关键词: 晶体管 MOSFET 氮化镓

  • 电磁加热器的逆变电路特性及温度保护

    电磁加热器的逆变电路特性及温度保护

    电磁加热器,是如今工业领域和民用设备中最广泛的一种加热方式,采用电磁感应加热技术,是国家提倡的一种环保的加热方案。然而也有朋友有疑问:电磁加热器IGBT逆变电路特性及温度保护是什么?今天来介绍一下电磁加热器,首先介绍一下电磁加热器IGBT逆变电路特性。 一、电磁加热器IGBT逆变电路特性 IGBT( (nsulated Gate Bipolar Transistor),绝缘栅双极型晶体管,是绝缘栅型场效应管MOS和BJT(双极型三极管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,它不仅有GTR特点:低导通压降,也有MOSFET的特点:高输入阻抗,两方面的优点。 MOSFET的特点:开关速度快,驱动能力小,载流密度小,但导通压降大;GTR的特点:载流密度大,饱和压降低,但驱动电流大。IGBT正是集中了以上两种器件的优点。因此该器件十分适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。 要使管导通,则应在此管的栅极G和发射极E之间加上导通电压,这样PNP晶体管的基极B与集电极C之间的阻抗值的大小将变得比较低,晶体管就得以导通;若要使此管截止,切断此管E端的电流,则要在IGBT的发射极和栅极之间加上0V电压。IGBT与场效应管样也是电压控制型半导体器件,而且此晶体管的驱动电流很小,只要在它的G极和E极之间加上十几伏的电压,然后当漏电流流过时就可以驱动,基本上不消耗功率。 当加在IGBT的G端与E端的驱动电压比较低时,则此芯片就不能正常的运作,但当加在芯片上的电压过高超过它的耐压值时,则芯片将被永久性破坏;同理,当加在芯片的C端与E端的电压过高,超过它的耐压幅值时,此时流过芯片C端一E端的电流就将超过允许电流的最大值,芯片工作的温度将超过其允许的温度,芯片也将被永久的破坏。 二、电磁加热器温度保护 温度保护也就是功率模块的过热保护。IGBT工作时的开关损耗会引起器件温度的升高,当温度超过IGBT的允许最高温度时,电子器件的许多性能和参数也会随之改变,甚至温度过高会损坏这些元器件。如果在温度达到最高值之前将其关闭,使元器件的温度不在上升,则就可以起到保护作用。在保护电路中,我们使用到热敏电阻传感器,在检测温度过程中,单片机会随时读取温度,当检测到的温度值超过预定值时,系统会发出一个报警信号,并关断输出脉冲,使系统入重启动状态。 电磁加热器是一种利用电磁感应原理将电能转化为热能的装置,是随时代发展需求而涌现的新型节能产品,较传统工业加热,可以说是一次技术大变革。

    时间:2020-05-22 关键词: 晶体管 igbt 电磁加热器

  • 必备电路分析方法,你真的会吗?

    必备电路分析方法,你真的会吗?

    关于电路分析方法,你会多少?作为从事硬件设计工作的工程师,过硬的基本功是必不可少的,要能对有技术参数的电路原理图进行总体了解,能进行划分功能模块,找出信号流向,确定元件作用。 电路图是人们为了研究和工程的需要,用约定的符号绘制的一种表示电路结构的图形。通过电路图可以知道实际电路的情况。这样我们在分析电路时,就不必把实物翻来覆去地琢磨,而只要拿着一张图纸就可以了。在设计电路时,也可以从容地纸上或电脑上进行,确认完善后再进行实际安装,通过调试、改进,直至成功。我们更可以应用先进的计算机软件来进行电路的辅助设计,甚至进行虚拟的电路实验,大大提高工作效率。 电路图分析的方法:需要掌握分析常用电路的几种方法,熟悉每种方法适合的电路类型和分析步骤。 1.交流等效电路分析法。首先画出交流等效电路,再分析电路的交流状态,即:电路有信号输入时,电路中各环节的电压和电流是否按输入信号的规律变化、是放大、振荡,还是限幅削波、整形、鉴相等; 2.直流等效电路分析法。画出直流等效电路图,分析电路的直流系统参数,搞清晶体管静态工作点和偏置性质,级间耦合方式等。分析有关元器件在电路中所处状态及起的作用。例如:三极管的工作状态,如饱和、放大、截止区,二极管处于导通或截止等; 3.频率特性分析法。主要看电路本身所具有的频率是否与它所处理信号的频谱相适应。粗略估算一下它的中心频率,上、下限频率和频带宽度等,例如:各种滤波、陷波、谐振、选频等电路; 4.时间常数分析法。主要分析由 R、L、C 及二极管组成的电路、性质。时间常数是反映储能元件上能量积累和消耗快慢的一个参数。 电子电路图的分类:常遇到的电子电路图有原理图、方框图、装配图和印版图等。 1、原理图 原理图就是用来体现电子电路的工作原理的一种电路图,又被叫做“电原理图”。这种图由于它直接体现了电子电路的结构和工作原理,所以一般用在设计、分析电路中。分析电路时,通过识别图纸上所画的各种电路元件符号以及它们之间的连接方式,就可以了解电路的实际工作情况。 2、方框图 方框图是一种用方框和连线来表示电路工作原理和构成概况的电路图。从根本上说,这也是一种原理图。不过在这种图纸中,除了方框和连线几乎没有别的符号了。 它和上面的原理图主要的区别就在于原理图上详细地绘制了电路的全部的元器件和它们连接方式,而方框图只是简单地将电路安装功能划分为几个部分,将每一个部分描绘成一个方框,在方框中加上简单的文字说明,在方框间用连线(有时用带箭头的连线)说明各个方框之间的关系。 所以方框图只能用来体现电路的大致工作原理,而原理图除了详细地表明电路的工作原理外,还可以用来作为采集元件、制作电路的依据。 3、装配图 它是为了进行电路装配而采用的一种图纸,图上的符号往往是电路元件的实物的外形图。我们只要照着图上画的样子,依样画葫芦地把一些电路元器件连接起来就能够完成电路的装配。这种电路图一般是供初学者使用的。 装配图根据装配模板的不同而各不一样,大多数作为电子产品的场合,用的都是下面要介绍的印刷线路板,所以印板图是装配图的主要形式。 4、印板图 印板图的全名是“印刷电路板图”或“印刷线路板图”,它和装配图其实属于同一类的电路图,都是供装配实际电路使用的。 印刷电路板是在一块绝缘板上先覆上一层金属箔,再将电路不需要的金属箔腐蚀掉,剩下的部分金属箔作为电路元器件之间的连接线,然后将电路中的元器件安装在这块绝缘板上,利用板上剩余的金属箔作为元器件之间导电的连线,完成电路的连接。 由于这种电路板的一面或两面覆的金属是铜皮,所以印刷电路板又叫“覆铜板”。印板图的元件分布往往和原理图中大不一样。 这主要是因为,在印刷电路板的设计中,主要考虑所有元件的分布和连接是否合理,要考虑元件体积、散热、抗干扰、抗耦合等等诸多因素。综合这些因素设计出来的印刷电路板,从外观看很难和原理图完全一致,而实际上却能更好地实现电路的功能。 随着科技发展,现在印刷线路板的制作技术已经有了很大的发展;除了单面板、双面板外,还有多面板,已经大量运用到日常生活、工业生产、国防建设、航天事业等许多领域。在上面介绍的四种形式的电路图中,电原理图是最常用也是最重要的,能够看懂原理图,也就基本掌握了电路的原理,绘制方框图,设计装配图、印板图这都比较容易了。 掌握了原理图,进行电器的维修、设计,也是十分方便的。因此,关键是掌握原理图。 电路图的组成:电路图主要由元件符号、连线、结点、注释四大部分组成。 1. 元件符号:表示实际电路中的元件,它的形状与实际的元件不一定相似,甚至完全不一样。但是它一般都表示出了元件的特点,而且引脚的数目都和实际元件保持一致。 2. 连线:表示的是实际电路中的导线,在原理图中虽然是一根线,但在常用的印刷电路板中往往不是线而是各种形状的铜箔块。就像收音机原理图中的许多连线在印刷电路板图中并不一定都是线形的,也可以是一定形状的铜膜。 3. 结点:表示几个元件引脚或几条导线之间相互的连接关系。所有和结点相连的元件引脚、导线,不论数目多少,都是导通的。 4. 注释:在电路图中是十分重要的,电路图中所有的文字都可以归入注释—类。细看以上各图就会发现,在电路图的各个地方都有注释存在,它们被用来说明元件的型号、名称等等。 若不知电路的作用,可先分析电路的输入和输出信号之间的关系。如信号变化规律及它们之间的关系、相位问题是同相位,或反相位。电路和组成形式,是放大电路,振荡电路,脉冲电路,还是解调电路。 电器修理、电路设计的工作人员都是要通过分析电路原理图,了解电器的功能和工作原理,才能得心应手开展工作的。会划分功能块,能按照不同的功能把整机电路的元件进行分组,让每个功能块形成一个具体功能的元件组合,如基本放大电路,开关电路,波形变换电路等。以上就是电路分析方法,希望能给大家帮助。

    时间:2020-05-15 关键词: 晶体管 电路设计 印刷电路板

  • 汽车交流发电机电压调节器原理

    汽车交流发电机电压调节器原理

    因为汽车正常行驶时,发动机转速变化范围很大,对发电机输出电压的大小肯定会有很大影响,而电机调节器作为调节电压使电压保持一定范围有着非常重要的作用。汽车发电机调节器工作原理是什么? 由于交流发电机地转子是由发动机通过皮带驱动旋转地,且发动机和交流发电机地速比为1.7~3,因此交流发电机转子地转速变化范围非常大,这样将引起发电机地输出电压发生较大变化,无法满足汽车用电设备地工作要求。为了满足用电设备恒定电压地要求,交流发电机必须配用电压调节器,使其输出电压在发动机所有工况下基本保持恒定。  汽车发电机调节器的作用 电压调节器是协助发电机工作的重要部件。因为汽车正常行驶时,由于交流发电机的转子是由发动机通过皮带驱动旋转的,发动机的转速从最低约800转/分的转到最高约6000转/分钟,发动机转速变化范围很大,对发电机输出电压的大小肯定会有很大影响,引起发电机的输出电压发生较大变化,无法满足汽车用电设备的工作要求。为使发电机电压在不同的转速下均能保持一定,且能随发电机转速的变化而自动调节,使电压值保持在某一特定范围,就必须装置电压调节器,使其输出电压在发动机所有工况下基本保持恒定。 而电压调节器的正常工作,对保证整个汽车电气系统的正常工作和对延长汽车电气设备的使用寿命关系极大。汽车发电机调节器输出电压(或充电电压)对蓄电池的使用寿命有着很大的影响,其作用是保护蓄电池,是蓄电池的充电保护装置,以免过度充电而影响寿命。 对于12V的汽车电器系统,调节器调节发电机的输出电压范围在13.8-14.4伏之间。 汽车交流发电机电压调节器原理 交流发电机端电压受转速和负载变化的影响较大,因此必须配用电压调节器来控制电压。电压调节器的功用是:在发动机转速和发电机上的负载发生变化时自动控制发电机的输出电压,使其保持恒定,防止发电机的电压过高而造成用电设备的损坏和蓄电池过充电,同时也防止发电机电压过低而导致用电设备不能正常工作和蓄电池充电不足。 1.电压调节原理 根据电磁感应原理,发电机的感应电动势为EΦ=C1nΦ,其中C1为常数,因此,交流发电机端电压的高低,取决于转子的转速n和磁极磁通Φ。要保持电压恒定,在转速n升高时,应相应减弱磁通Φ,这可以通过减少励磁电流来实现;在转速n降低时,应相应增强磁通Φ,这可以通过增大励磁电流来实现。 2.电压调节器的类型 交流发电机电压调节器分为触点式和电子式调节器两大类。电子式又分为晶体管式和集成电路式,基本原理都是通过改变励磁电流的大小来控制电压的。触点式电压调节器结构复杂,质量和体积大,触点易烧蚀,寿命短,对无线电干扰大,触点开闭动作迟缓,可靠性不高,目前已被淘汰。 3.晶体管式电压调节器 晶体管式电压调节器是利用晶体管的开关特性,控制发电机的磁场电流,使发电机的输出电压保持恒定的。下面以JFT106型晶体管电压调节器为例进行分析。 JFT106型晶体管电压调节器属于外搭铁型电压调节器,其电路原理图如图1-26所示。该调节器共有“+”、“F”和“-”三个接线柱,其中“+”接线柱与发电机磁场绕组的“F2”接线柱连接后经熔断器接至点火开关,“F”接线柱与发电机磁场绕组的“F1”接线柱连接,“-”接线柱搭铁。该调节器由电压敏感电路和两级开关电路组成。 图1-26 JFT106型晶体管调节器电路原理图 电路中R1、R2、R3和稳压管VD1构成了电压敏感电路,稳压管VD1为稳压元件,R1、R2、R3为构成分压器,将交流发电机的端电压进行分压后加在稳压管VD1的两端;随时检测发电机端电压的变化。当稳压管VD1上的电压低于稳压管VD1的稳压值时,VD1稳压管截止;当稳压管VD1上的电压高于稳压管VD1的稳定电压时,稳压管VD1导通。可见,电压敏感电路检测出交流发电机端电压的变化。晶体三极管VT6、VT7、VT8组成复合大功率三级开关电路,利用其开关特性控制磁场电路的接通或断开。 (1)接通点火开关,起动发动机,蓄电池通过分压器R1、R2、R3将电压加在稳压管VD1两端,当电压低于稳压管VD1的稳定电压值,VD1截止,则VT6截止,VT7、VT8导通,蓄电池经大功率三极管VT8供给励磁电流,励磁电路为:蓄电池“+”→点火开关S→调节器磁场接线柱F2→发电机磁场绕组→调节器磁场接线柱F1→VT8→搭铁→发电机负极。由蓄电池提供发电机的励磁电流,他励状态。 (2)发动机转速逐渐升高,发电机转速随之逐渐升高。当发电机端电压高于蓄电池端电压时,发电机给用电设备供电,并且给蓄电池充电,励磁回路也由发电机供电,由他励转为自励。由于此时转速较低,加在稳压管VD1两端的电压仍低于稳压管VD1的稳定电压值,VD1依然截止,输出电压未达到调节电压值,VT6仍然截止,VT7、VT8仍然导通,发电机的端电压可以随转速和自励电流的增大而升高,逐渐提高输出电压。 (3)发动机转速进一步升高,直到转速升至一定值使输出电压达到调压值时,经分压器加至稳压管VD1两端的电压达到稳定电压值,VD1反向击穿导通,使VT6导通,VT7、VT8截止,断开了励磁电路,发电机端电压下降。当发电机端电压下降到调压值以下时,经分压器加至稳压管VD1两端的电压又低于稳定电压值,使VT6再次截止,VT7、VT8再次导通,再次接通了励磁电路,发电机端电压又上升。如此循环反复,调控发电机的端电压保持恒定。 4.集成电路电压调节器 集成电路电压调节器简称IC电压调节器,是将二极管、三极管的管心都集成在一块基片上,这样就实现了电压调节器的小型化,将其装在发电机内部,减少了外部线,缩小了整个充电系统的体积。 夏利汽车发电机内装集成电压调节器及充电系统电路如图1-27所示。该发电机调节器装于发电机内部,构成整体式交流发电机。 图1-27 夏利轿车用整体式交流发电机电路原理图 调节器工作过程如下:T1控制励磁回路的接通和断开;T2控制充电指示灯的接通和断开。调节器根据各个检测点的信号控制T1、T2的基极电压。 (1)点火开关S接通且发动机起动时,蓄电池端电压经接线柱IG输入单片集成电路,使三极管T1、T2均有基极电流流过,T1、T2同时导通。T1导通,发电机由蓄电池进行励磁,磁场绕组中有电流流过,电流流向为:蓄电池“+”→接线柱B→磁场绕组→T1→搭铁→蓄电池“—”;T2导通时,充电指示灯亮,充电指示灯电路为:蓄电池“+”→点火开关S→充电指示灯→T2→搭铁→蓄电池“—”。 (2)发动机运转后,发电机输出电压逐渐升高,发电机由他励转为自励,并向蓄电池充电。P点检测的是定子绕组的输出电压,反映发电机的输出电压情况。由P点输入单片集成电路的发电机的输出电压,发电机运转后,输出电压逐渐升高,直到高于蓄电池电压而小于调节电压时,使三极管T1继续导通,T2截止。T1导通,磁场绕组中仍有电流流过,发电机的端电压可以随转速和自励电流的增大而升高,提高输出电压,励磁电路与上述相同;T2截止,故充电指示灯会熄灭,表示发电机工作正常。 (3)当发电机电压随转速升高到调节电压时,单片集成电路通过P点检测出该电压,于是T1由导通变为截止,磁场绕组电流中断,发电机电压下降。当电压下降到低于调节电压时,单片集成电路使T1再次导通,如此反复,使发电机输出电压将被控制在规定电压范围内。 单片集成电路检测各点的信号,当各点信号消失或者超出检测范围,判断此时电路出现了异常后,控制VT2导通,点亮充电指示灯。 5.晶体管电压调节器的检测 由于晶体管式电压调节器分为内搭铁型和外搭铁型两类,两类线路联接不同,为此检测前必须明确其类型。国产晶体管调节器从外观上看两类调节器无法区分,一般均有“+”、“F”和“-”或“B”、“F”和“E”三个接柱。其判别方法是模拟调节器的工作电路,用试灯进行判别。 1)晶体管调节器类型的判别 (1)将晶体管调节器的“+”、“-”分别接蓄电池分压器或直流稳压电源的“正”、“负”极。将电压调至12V,如图1-28所示。 图1-28 晶体管电压调节器类型的判别与性能检测接线图 (2)用一试灯代替发电机磁场绕组,一端接调节器的“F”接柱上,另一端先后触试调节器的“+”和“-”接柱: 当试灯接“+”接柱时试灯亮,而接“-”接柱时试灯不亮,则调节器为外搭铁型。 当试灯接“-”接柱时试灯亮,而接“+”接柱时试灯不亮,则调节器为内搭铁型。 2)电子调节器性能及故障检测 在判定调节器的类别后,应进一步检测调节器的好坏及调节电压。检测方法步骤如下: (1) 内搭铁型调节器按图1-29(a)所示连接线路,试灯接“-”接柱和“F” ;对于外搭铁型调节器按图1-29(b)所示连接线路试灯接“+”接柱和“F”。 图1-29 电子调节器检测电路 (2)接通开关,然后由零伏逐渐调高直流电源电压U,观察小灯泡的工作情况: 若小灯泡L的亮度随电压的升高而增强,且当电压U调高到调节电压值(14V调节器为13.5V~14.5V)或略高于调节电压值时,小灯泡熄灭,则调节器工作正常。 若小灯泡L始终发亮,则说明调节器已损坏。 若小灯泡L始终不亮(灯泡未坏),说明调节器已损坏。

    时间:2020-05-08 关键词: 晶体管 电压调节器 交流发电机

  • 中科院研发出了一种2nm及以下工艺的新型晶体管

    中科院研发出了一种2nm及以下工艺的新型晶体管

    近日,中科院对外宣布,中国科学家研发除了新型垂直纳米环栅晶体管,这种新型晶体管被视为2nm及一下工艺的主要技术候选。这意味着此项技术成熟后,国产2nm芯片有望成功“破冰”,意义重大。 目前最为先进的芯片制造技术为7nm+Euv工艺制程,比较出名的就是华为的麒麟990 5G芯片,内置了超过100亿个晶体管。麒麟990首次将将5G Modem集成到SoC上,也是全球首款集成5G Soc,技术上的确实现了巨大突破,也是国产芯片里程碑式的意义。 而继华为之后,中科院研发出了2nm及以下工艺所需要的新型晶体管——叠层垂直纳米环栅晶体管。据悉,早在2016年官方就开始针对此类技术开展相关研究,历经重重困难,中科院斩获全球第一,研发出世界上首个具有自对准栅极的叠层垂直纳米环栅晶体管。 同时这一专利还获得了多项发明专利授权,中科院的这项研究成果意义很大,这种新型垂直纳米环栅晶体管被视为2nm及以下工艺的主要技术候选,可能对国产芯片制造有巨大推动作用。如今在美国企业的逼迫下,国产企业推进自主可控已成为主流意识,市场空间将被进一步打开。相信在5年的时间内,在技术方面将实现全面突破。切断对于华为的技术提供,这将是中国整体研发芯片的一个里程碑式转折,中国将不再过于依赖美国所提供的相关芯片及其技术。

    时间:2020-05-08 关键词: 晶体管 麒麟990 5g芯片

  • 基于IMST技术的IPM模块解决白家电的设计问题

    基于IMST技术的IPM模块解决白家电的设计问题

    由于世界各国不断关注节能问题,使节能型消费类产品的需求持续上升,尤其是电冰箱、洗衣机和空调等白家电产品。除了节能,白家电设计的挑战包括尺寸、散热、可靠性、噪声及外观设计等。如今,在白家电设计中具有显着节能、低噪声和优异变速性能等特性的无刷直流(BLDC)电机(或称“马达”)应用越来越广泛。据统计,高档电冰箱中可能会使用5个或以上电机,空调的室外机及室内机各使用2个,洗衣机/烘干机、洗碗机等通常也会使用2个电机,这就需要高能效的电机驱动/控制方案。 变频器技术的开发旨在高能效地驱动用于工业及家用电器的电机。此技术要求像绝缘门双极晶体管(IGBT)、快速恢复二极管(FRD)这类的功率器件,以及控制IC和无源元件。智能功率模块(IPM)将这些元器件高密度贴装封装在一起(见图1),高能效地驱动电机,配合白家电对低能耗、小尺寸、轻重量及高可靠性的要求。IPM内置高击穿电压的驱动器IC、高击穿电压及大电流IGBT、快速恢复二极管、门极电阻、用于驱动上边IGBT及IGBT门极电阻的启动二极管、用于检测发热的热敏电阻、用于过流保护的分流电阻等,用于变频器电路。IPM提供低损耗,包含多种封装类型,电流范围宽。 图1:典型变频器IPM将多种元器件封装为模块 图2显示的是用于空调的典型电源电路模块。在这个示例中,变频器IPM用于驱动空调压缩机及室外风扇。变频器IPM采用微控制器(MCU)来工作。IPM模块高速开关电源,提供更精密控制,实现更高能效的空调工作。 图2:用于空调的变频器IPM应用示例 安森美半导体变频器IPM技术特征及优势 安森美半导体积极推动高能效创新,推出了用于工业及消费应用包括白家电电机控制及驱动的一系列新的IPM产品,能驱动从10 A至50 A输出负载电流。这系列IPM产品相配宽广阵容的分立电机控制元器件(包括电机控制器、IGBT及MOSFET),为客户提供更多的选择。 安森美半导体是全球第一家开发出变频器IPM使用绝缘金属基板技术(IMST?)基板技术的公司。此技术在铝板,也就是在金属基板上搭建电子电路。IMST技术使多种元件能够封装在同一个模块IC中,包括电阻和电容等分立无源元件、二极管和晶体管等分立有源元件,以及更复杂的IC或专用集成电路(ASIC),如门极驱动器、数字信号处理器(DSP)、逻辑元件等。IMST也能使功率输出电路、控制电路及其外围电路贴装在相同基板上。 图3:安森美半导体基于IMST技术的IPM结构示意图 图3中从底到顶的典型横截面显示提供极佳热性能和机械性能的高热导率铝基板,覆盖在铝基板上面的是绝缘层,再上面是用于电气布线的铜箔。这横截面图也揭示了IMST技术的一项独特特性,那就是不存在任何用作绝缘体或机械基板的陶瓷层。因此,IMST技术的接地性能优于任何基于陶瓷的混合电路。贴装在功率模块上的元器件可能会遇到焊点可靠性的问题:要么是在无源器件到基板的接口,要么是在裸片至基板的接口。为了提高可靠性,安森美半导体使用嵌件(over-molding)技术,加强机械粘合性。这就大幅增强可靠性,减小焊点的机械应力。因此,安森美半导体基于IMST技术的IPM具结构上的优势。 把安森美半导体的IPM所采用的IMST结构与竞争公司的框架结构比较(见图4),可以看出竞争公司使用的框架(frame)结构因为布局和布线问题,难于集成片式电阻及片式电容等无源元件。但安森美半导体的IPM可以在铝基板上直接贴装任何元器件,只需极少绕线。此外,还可以在板上贴装分流电阻,能够减小模块尺寸并减少元器件数量。 图4:安森美半导体IPM的IMST结构能降低总成本 不仅如此,跟分立器件方案相比,安森美半导体IPM使用的IMST技术还提供更灵敏、更高精度的温度检测,实现更可靠的散热保护。IMST技术能够从铝板的高热传导率受益。热保护取决于控制器件检测到热变化的距离和时间。分立器件方案的温度检测距离较远,导致检测延迟。IMST技术在模块中内置热敏电阻,故以高度受控的方法监测检测时间及针对快速发热事件的灵敏度,因而延迟时间短,检测性能高,提供可靠的散热保护,参见图5。 图5:IMST技术提供更优异的温度检测,提供更可靠的散热保护 IMST技术的另一项重要优势是其电路功能。由于内置了用于检测电流的分流电阻,就可以在不超过3微秒时间内实现短路保护,因为用于电流保护的元件在模块内的布局位置很近。安森美半导体的IMST技术能够将不同元器件贴装在PCB上,因此,能够减小PCB,使PCB易于设计,缩短终端产品的设计时间。 安森美半导体的IMST IPM能够帮助大幅减少元件数量,帮助降低系统总成本以安森美半导体的STK551U362A-E IPM为例,仅需电容、电阻及二极管等外围元件11颗,而相同功能的竞争产品的外围元件数量可能高达23颗。 其它的IMST IPM优势,还包括噪声抑制、降低浪涌电压等。降低电机噪声是白家电设计工程师面对的设计挑战之一。安森美半导体的IMST技术有效降低开关EMC/EMI噪声,因为铝金属基板与铜箔图案之间的绝缘树脂产生了分布式电容。此外,像IPM这样的高压、大电流器件,在进行脉宽调制(PWM)开关工作期间,开关关断时会产生由布局及绕线中寄生电感导致的瞬态高压尖峰。但IMST基板本质上会抑制高压并降低噪声,因为模块内的布线经过了预测试,固有寄生参数极小,能够降低浪涌电压。 安森美半导体的IPM在能效性能方面则更有优势。在相同条件下的测试结果显示,安森美半导体的IPM模块的能耗更低,能效高出10%甚至更高。更高能效的方案在本质上帮助减小散热片尺寸,提升可靠性,解决白家电的设计挑战。 图6:安森美半导体的IPM能耗更低,能效更高 安森美半导体的IPM 采用单列直插式封装(SIP)型封装,这种封装提供贴装的灵活性,能够以引线成形方式将模块水平或垂直贴装。采用垂直贴装时,由于占位面积及PCB面积相应较少,故提供空间的优势。SIP结构简化布局,有利于缩短PCB设计时间。安森美半导体为符合不同的客户需求,也规划提供双列直插封装(DIP)封装的IPM. 安森美半导体变频器IPM产品阵容 安森美半导体提供一系列创新的IPM,既包括单分流电阻型,也包含3分流电阻型。公司的创新、智能及高集成度的方案,帮助设计工程师解决他们面对的挑战。此外,安森美半导体的产品满足UL标准认证要求,可帮助客户缩短设计及评估时间。 表1:安森美半导体的变频器IPM产品阵容 总结: 安森美半导体基于IMST技术的IPM提供多重技术优势,解决白家电设计工程师的各种设计问题。由于设计紧凑、占位面积少的IPM模块集成了多种内置特性及智能功能,工程师可以简化设计、减小电路板空间、提升可靠性、减少元器件数量及降低元器件总成本。

    时间:2020-05-02 关键词: 晶体管 电机 变频器

  • 三菱PLC源型和漏型的区别

    三菱PLC源型和漏型的区别

    源型和漏型,一般针对晶体管型电路而言,可以直接理解为IO电路向外提供/流出电流(源或称为source)或吸收/流入电流(漏或称为sink)。对于DO来说,一般PNP型晶体管输出为源型,输出模块内部已经接好电源,电流通过DO向外流出,不需要外接任何电源DO就可以直接驱动继电器。西门子300/400系列或欧系PLC惯于使用这类输出。日系、台系和西门子200系列和大部分国产PLC一般采用漏型DO,即NPN型,需要外部接线上拉至24V电源,电流从外部继电器等流向输出模块。 三菱PLC源型和漏型的区别如下所述: 1、漏型逻辑。当信号输入端子流出电流时,信号变为ON,为漏型逻辑。 电流是从端子流进去的,具NPN晶体管输出特性。 2、源型逻辑。当信号输入端子流入电流时,信号变为ON,为源型逻辑。 电流是从端子流出来的,具PNP晶体管输出特性。 以正电源为例: 1、当信号端子发出“ON”信号时,如果此时其电压为低电平(0V),则为漏型逻辑; 2、当信号端子发出“ON”信号时,如果此时其电压为高电平(PLC、变频器等一般为24V),则为源型逻辑。 3、源型输入就是高电平有效,意思是电流从输入点流入,漏型输入是低电平有效,意思是电流从输入点流出。 三菱plc源型和漏型的区别,咱们先说下三菱plc的基本单元的输入驱动电源有两种,一种是交流电源100V输入驱动(少见),一种是直流电源24V输入驱动(常见的),交流型的不存在漏源型之分,只有直流输入才分源型输入和漏型输入。同样对于输出也是一样,有继电器、晶体管、晶闸管类型输出,其中只用晶体管输出才分源型和漏型。那么具体怎么区分三菱PLC的类型,我们得从它的铭牌入手如下图所示: 主要看PLC型号的后两位字母,具体型号可以参考上图中的标注,那么漏型和源型有什么区别呢,在三菱plc中定义当DC输入信号是从输入(X)端子流出电流然后输入时,称为漏型输入;当DC输入信号是电流流向到输入(X)端子的输入时, 称为源型输入,从接法上看主要是区分公共端S/S是接电源正极还是负极,如果是接24V则是漏型输入,如果接0V则是源型输入。因此在一些三线制传感器时需要注意:连接晶体管输出型的传感器输出等时, 漏型输入可以使用NPN集电极开路型晶;, 源型输入可以使用PNP集电极开路型晶体管输出。 那么输出也有漏源型之分,它呢主要针对晶体管类型的,当负载电流流到输出(Y)端子, 这样的输出称为漏型输出,当负载电流从输出(Y)端子流出, 这样的输出称为源型输出。 接线刚好和输出相反,输出公共端接负极时为漏型输出,公共端接正极时为源型输出。 在接线时一定要注意电源极性。切记交流型的中继和接触器不能直接串入输出回路,接触器必须通过直流型的中继驱动,禁止交流电源接入输出回路。

    时间:2020-04-29 关键词: 晶体管 plc 驱动电源

  • 三菱PLC源型漏型接线区别

    三菱PLC源型漏型接线区别

    源型、漏型是指直流输入/输出型plc而言,针对于PLC的是输入点/输出点的公共端子COM口,当公共点接入负电位时,就是源型接线;接入正电位时,就是漏型接线。 或者换种说法源型是高电平有效,漏型是低电平有效。   源型输入是指输入点接入直流正极有效 漏型输入是指输入点接入直流负极有效。  源型输出是指输出的是直流正极 漏型输出是指输出的是直流负极。 源型与漏型的选择决定了使用那种传感器,他决定了COM端口的电压为正或是为负。 PLC的输入类型是分漏式和源式的,前者指的是正信号输入(可直接用PNP),后者指的是负信号输入(可直接用NPN),否则必须用继电器转换后输入。 源型(source),电流是从端子流出来的,具PNP晶体管输出特性;漏型(sink),电流是从端子流进去的,具NPN晶体管输出特性。欧美一般是源型,输入一般用PNP的开关,高电平输入。而日韩好用漏型,一般使用PNN。源型输出是指输出的是直流正极,漏型输出是指输出的是直流负极。三菱plc,输入既有源型又有漏型,但多为漏型。漏型输入对应接的接近开关是NPN型PLC。 AC电源型 DC电源型 AC电源型 DC电源型 总结:三菱plc输入是源型还是漏型,取决于S/S端子连接的是0V还是24V。如果S/S端子连接的是0V,那么输入是源型。如果S/S端子连接的是24V,那么输入是漏型。

    时间:2020-04-29 关键词: 晶体管 plc 三菱

  • 比官方宣传还猛 台积电5nm晶体管密度比7nm提高88%

    比官方宣传还猛 台积电5nm晶体管密度比7nm提高88%

    一般来说,官方宣传数据都是最理想的状态,有时候还会掺杂一些水分,但是你见过实测比官方数字更漂亮的吗? 台积电已在本月开始5nm工艺的试产,第二季度内投入规模量产,苹果A14、华为麒麟1020、AMD Zen 4等处理器都会使用它,而且消息称初期产能已经被客户完全包圆,尤其是苹果占了最大头。 台积电尚未公布5nm工艺的具体指标,只知道会大规模集成EUV极紫外光刻技术,不过在一篇论文中披露了一张晶体管结构侧视图。 WikiChips经过分析后估计,台积电5nm的栅极间距为48nm,金属间距则是30nm,鳍片间距25-26nm,单元高度约为180nm,照此计算,台积电5nm的晶体管密度将是每平方毫米1.713亿个。 相比于初代7nm的每平方毫米9120万个,这一数字增加了足足88%,而台积电官方宣传的数字是84%。 虽然这些年摩尔定律渐渐失效,虽然台积电的工艺经常面临质疑,但不得不佩服台积电的推进速度,要知道16nm工艺量产也只是不到5年前的事情,那时候的晶体管密度才不过每平方毫米2888万个,5nm已经是它的几乎六倍! 另外,台积电10nm工艺的晶体管密度为每平方毫米5251万个,5nm是它的近3.3倍。

    时间:2020-04-24 关键词: 晶体管 芯片 台积电 5nm

  • 比官方宣传还猛!台积电5nm晶体管密度比7nm提高88%

    比官方宣传还猛!台积电5nm晶体管密度比7nm提高88%

    一般来说,官方宣传数据都是最理想的状态,有时候还会掺杂一些水分,但是你见过实测比官方数字更漂亮的吗? 台积电已在本月开始5nm工艺的试产,第二季度内投入规模量产,苹果A14、华为麒麟1020、AMD Zen 4等处理器都会使用它,而且消息称初期产能已经被客户完全包圆,尤其是苹果占了最大头。 台积电尚未公布5nm工艺的具体指标,只知道会大规模集成EUV极紫外光刻技术,不过在一篇论文中披露了一张晶体管结构侧视图。 WikiChips经过分析后估计,台积电5nm的栅极间距为48nm,金属间距则是30nm,鳍片间距25-26nm,单元高度约为180nm,照此计算,台积电5nm的晶体管密度将是每平方毫米1.713亿个。 相比于初代7nm的每平方毫米9120万个,这一数字增加了足足88%,而台积电官方宣传的数字是84%。 虽然这些年摩尔定律渐渐失效,虽然台积电的工艺经常面临质疑,但不得不佩服台积电的推进速度,要知道16nm工艺量产也只是不到5年前的事情,那时候的晶体管密度才不过每平方毫米2888万个,5nm已经是它的几乎六倍! 另外,台积电10nm工艺的晶体管密度为每平方毫米5251万个,5nm是它的近3.3倍。

    时间:2020-04-24 关键词: 晶体管 摩尔定律 工艺 台积电 5nm

  • Rds(on)开关随温度变化概述

    Rds(on)开关随温度变化概述

    现在的电子元气见越来越高效,直接比较为半导体技术提供的总体性能数据有时可能会产生误导。像Rds(on)这样的参数在动态条件下(如温度)的可变性揭示了这个故事更加复杂。 我们生活在一个世界里,在这个世界里,一切事物都在四维空间里相对地、持续地运动着。支持弦理论的物理学家可能会扩展这一理论,表明我们可能同时存在于至少10个维度中,如果包括时间的话,可能存在于11个维度中。然而,从工程师的角度来看,尤其是在评估半导体时,关注的维度是时间;设备如何在动态电气条件和外部影响下工作,如工作温度的变化。 数据表提到的主要性能数据通常是针对“典型”温度给出的,通常在脚注中定义,且总是25°C。尽管这几乎是不现实的,尤其是对于功率半导体而言,但这种做法是整个行业的标准做法。不过,它至少可以在竞争对手的设备之间进行初步比较。其他有用的优点(FoMs)结合了在实际应用中很重要的特点。一个例子是RdsA,它是晶体管上(或漏源)电阻(Rds)和模具面积(A)的乘积。一个很低的Rds对于传导损耗来说是很好的,但是如果这是以很大的模具面积为代价的话,器件的电容就会变高,开关损耗就会增加。一个相关的FoM是Rds*Eoss,是Rds和转换过程中能量损失的乘积。 Rds(on)和Eoss的值可以在设备数据表中找到,或者至少可以从设备数据表中找到,但是这个额外的温度维度确实应该被考虑进去。例如,650V UnitedSiC UF3C065040B3 SiC cascode器件的Rds(on)最大值为52毫欧姆(42个典型值),可以与同一d2pak3 l包中的650V Si-Superjunction MOSFET进行比较,该包的Rds(on)最大值为45毫欧姆(40个典型值)。乍一看,SJ器件似乎更好,特别是在25°C时其最大漏电流为46A(相比之下,SiC FET仅为41A)。但是在150°C时,SJ器件的Rds(on)数字通常是96毫欧姆,而SiC FET部分大约是67毫欧姆,而在175°C时通常只有78毫欧姆(图1)。 很明显,在更高的温度下,当功率元件真正工作时,SiC FET器件的性能要优于SJ MOSFET。这不仅仅是器件评级方式的一个怪癖,这是硅和碳化硅场效应晶体管材料之间的固有区别;在掺杂水平上——碳化硅场效应晶体管的掺杂水平通常高10-100倍——电子迁移率下降的速度随温度而加剧。 这里的关键点是,表面上相似的部件在更高的温度下会表现出很大的不同,SiC FET器件的导电损耗更低,这意味着它在150°C下比SJ部件耗散的功率少了30%。实际上,应用程序将定义当前级别,而不是开关中消耗的功率。这意味着,对于给定的电流,SiC fet的表现可能比Si更好,因为SiC的热阻比Si低,所以温度更低。较低的开关损耗和碳化硅场效应晶体管的体二极管损耗也降低了整体封装损耗,使得相对结温升更低,相对Rds(on)值更低。考虑到碳化硅场效应晶体管器件的门极费用较低,再加上相应的节能措施,例如采用更小的缓冲器,好处就会大大增加。 在选择半导体开关时,应该仔细研究数据表规范的细节,特别是像Rds(on)这样的关键参数是如何随温度变化的。这些额外的尺寸是他们在现实生活中操作的地方,可能会有一些惊喜等着工程师考虑碳化硅的选择。以上就是Rds(on)开关如何随温度变化的解析,希望对大家有所帮助。 我们生活在一个世界里,在这个世界里,一切事物都在四维空间里相对地、持续地运动着。支持弦理论的物理学家可能会扩展这一理论,表明我们可能同时存在于至少10个维度中,如果包括时间的话,可能存在于11个维度中。然而,从工程师的角度来看,尤其是在评估半导体时,关注的维度是时间;设备如何在动态电气条件和外部影响下工作,如工作温度的变化。 数据表提到的主要性能数据通常是针对“典型”温度给出的,通常在脚注中定义,且总是25°C。尽管这几乎是不现实的,尤其是对于功率半导体而言,但这种做法是整个行业的标准做法。不过,它至少可以在竞争对手的设备之间进行初步比较。其他有用的优点(FoMs)结合了在实际应用中很重要的特点。一个例子是RdsA,它是晶体管上(或漏源)电阻(Rds)和模具面积(A)的乘积。一个很低的Rds对于传导损耗来说是很好的,但是如果这是以很大的模具面积为代价的话,器件的电容就会变高,开关损耗就会增加。一个相关的FoM是Rds*Eoss,是Rds和转换过程中能量损失的乘积。 Rds(on)和Eoss的值可以在设备数据表中找到,或者至少可以从设备数据表中找到,但是这个额外的温度维度确实应该被考虑进去。例如,650V UnitedSiC UF3C065040B3 SiC cascode器件的Rds(on)最大值为52毫欧姆(42个典型值),可以与同一d2pak3 l包中的650V Si-Superjunction MOSFET进行比较,该包的Rds(on)最大值为45毫欧姆(40个典型值)。乍一看,SJ器件似乎更好,特别是在25°C时其最大漏电流为46A(相比之下,SiC FET仅为41A)。但是在150°C时,SJ器件的Rds(on)数字通常是96毫欧姆,而SiC FET部分大约是67毫欧姆,而在175°C时通常只有78毫欧姆(图1)。 很明显,在更高的温度下,当功率元件真正工作时,SiC FET器件的性能要优于SJ MOSFET。这不仅仅是器件评级方式的一个怪癖,这是硅和碳化硅场效应晶体管材料之间的固有区别;在掺杂水平上——碳化硅场效应晶体管的掺杂水平通常高10-100倍——电子迁移率下降的速度随温度而加剧。 这里的关键点是,表面上相似的部件在更高的温度下会表现出很大的不同,SiC FET器件的导电损耗更低,这意味着它在150°C下比SJ部件耗散的功率少了30%。实际上,应用程序将定义当前级别,而不是开关中消耗的功率。这意味着,对于给定的电流,SiC fet的表现可能比Si更好,因为SiC的热阻比Si低,所以温度更低。较低的开关损耗和碳化硅场效应晶体管的体二极管损耗也降低了整体封装损耗,使得相对结温升更低,相对Rds(on)值更低。考虑到碳化硅场效应晶体管器件的门极费用较低,再加上相应的节能措施,例如采用更小的缓冲器,好处就会大大增加。 在选择半导体开关时,应该仔细研究数据表规范的细节,特别是像Rds(on)这样的关键参数是如何随温度变化的。这些额外的尺寸是他们在现实生活中操作的地方,可能会有一些惊喜等着工程师考虑碳化硅的选择。以上就是Rds(on)开关如何随温度变化的解析,希望对大家有所帮助。

    时间:2020-03-27 关键词: 半导体 晶体管 eoss

  • 氮化镓晶体管的InnoSwitch3 IC解析

    氮化镓晶体管的InnoSwitch3 IC解析

    集成电路不断推动者=着电路的创新,为社会的前进推动着,深耕于高压集成电路高能效功率转换领域的知名公司Power Integrations(纳斯达克股票代号:POWI)今日发布新款InnoSwitch™3系列恒压/恒流离线反激式开关电源IC,产品阵容进一步扩大。 新款INN3x78C器件集成了尺寸较小的“8号”750 V PowiGaN晶体管,可设计出外形轻巧的高效率电源,在无需散热片的情况下能够提供27 W至55 W的输出功率。与基于氮化镓的InnoSwitch3系列中更大型号的器件(最大目标功率为120 W)一样,这些IC也采用符合安规的大爬电距离的InSOP™-24D封装。 PowiGaN技术以优异的效率而著称 - 在任何输入电压和负载条件下效率均可高达94%,其极高的可靠性能够保证电源在市电电压不稳的地区使用时耐受输入浪涌和电压浮动的冲击。这样OEM厂商只需一个电源设计即可满足全球通用的要求。新器件到应用范围非常广泛,包括用于移动设备的USB PD和大电流充电器/适配器,以及机顶盒、显示器、网络设备、游戏产品和家电 - 尤其适合于那些旨在满足计划中的欧洲能效标签指令要求的产品。 Power Integrations产品营销总监Chris Lee表示:“我们看到集成了高可靠性750 V氮化镓晶体管的高效率AC-DC变换器IC的市场需求在不断增长。由于硅MOSFET的击穿电压和与COSS相关的开关损耗之间存在相关联的关系,因此很难同时满足电气耐压强度和高效率的要求。 我们高电气强度的PowiGaN晶体管具有极小的COSS,因此可以实现94%以上的效率,进而可以非常直观地降低亚热带产品应用环境的市场返修率。”以上就是Power Integrations推出多款集成了高可靠性750 V氮化镓晶体管的InnoSwitch3 IC,产品阵容进一步扩大。

    时间:2020-03-26 关键词: 晶体管 power integrations 变换器

  • 宜普电源转换公司(EPC)推出基于车规级氮化镓(eGaN®)技术的飞行时间(ToF)演示板,可在高达28A并具1.2纳秒脉宽的脉冲电流驱动激光

    宜普电源转换公司(EPC)推出基于车规级氮化镓(eGaN®)技术的飞行时间(ToF)演示板,可在高达28A并具1.2纳秒脉宽的脉冲电流驱动激光

    宜普电源转换公司(EPC)宣布推出15V、28A大电流脉冲激光二极管驱动电路板(EPC9144)。在飞行时间(ToF)系统,对侦测物件的速度及准确性非常重要。EPC9144演示板展示出通过AECQ101认证的车规级EPC2216氮化镓场效应晶体管具备快速转换性能,与等效MOSFET相比,EPC2216的功率脉冲可以快速10倍的速度,驱动二极管、VCSEL或LED,而且具有小尺寸、低能量及低成本等优势。由于氮化镓场效应晶体管及集成电路提供大电流脉冲、超窄脉宽及小尺寸,所以可以实现不昂贵并且高性能的激光雷达系统。窄脉宽可实现更高分辨率,而小尺寸及低成本等优势使得氮化镓场效应晶体管成为广泛ToF应用的理想器件,包括车用、工业自动化、医疗保健,以至智能广告、游戏及安防等应用领域。EPC9144发货时内付中介层载板,包含可取出的5毫米乘5毫米的PCB及给不同的激光及射频连接器使用的占板面积,以及测试不同负载的占板面积。这样,可以安装不同激光或负载,从而测试不同应用的负载要求的性能。氮化镓器件可以实现不昂贵并且高性能的激光雷达系统,所以使得需要高准确性的应用得以进一步发展,例如全自动驾驶汽车,以及其它的飞行时间(ToF)应用,包括人面识别、自动化仓库、无人机及地图制作。EPC9144也可以用于需要接地eGaN FET的应用,例如E类或类同的电路。价格及发货EPC9144演示板的单价为378美元。EPC9144板所采用的EPC2216(2500个并以卷盘形式发货)的单价为0.532美元,都可以立即在Digikey公司购买。

    时间:2020-01-14 关键词: 晶体管 tof 氮化镓

  • 北京“芯”作为国家战略,现今状况如何

    北京“芯”作为国家战略,现今状况如何

    “芯”动不如行动,晚动不如早动。北京正坚定不移贯彻新发展理念,牢牢把握首都城市战略定位,以集成电路产业“承载国家战略、布局新兴前沿、支撑转型升级”为主线,集中资源、重点投入,实施“核心企业—关键领域—重点产品”突破战略,不断提高集成电路产业发展水平,为加快构建高精尖经济结构提供有力支撑。天谈的是北京市。北京市简称“京”,是中华人民共和国首都、也是中国 4 个直辖市之一,是世界著名古都和现代化国际城市。公元前 11 世纪中期,武王克商,分封诸侯,史载“封帝尧之后于蓟”、“封召公奭于燕”,从此,北京的历史迈入“方国都邑”的阶段。公元 1403 年(明永乐元年),明成祖朱棣永乐皇帝取得皇位后,将他做燕王时的封地北平府改为顺天府,建北京城,这是正式命名为北京的开始,至今已有 600 多年的历史。 北京是我国政治、经济、文化中心,历来重视集成电路产业发展。自 2000 年国务院 18 号文颁布以来,北京市集成电路产业进入了快速发展阶段,从 2000 年到 2019 年,北京集成电路产业销售收入从不足 5 亿元增长到 1000 亿元,排名全国第三,复合年均增长率达到 30%;其中集成电路设计产业销售收入从不足 2 亿元增长到 600 亿,集成电路设计公司数量从 2000 年的 23 家增加到 130 多家。北京集成电路产业经过十多年的发展,初步建立起产业链相对完备的产业格局,并呈现出制造带动、设计引领、装备材料稳步成长的态势,产业规模和技术水平一直在全国均占据着举足轻重的地位,已成为支撑我国集成电路产业创新发展的重要支柱力量。 北京是中国半导体产业的摇篮,在中国集成电路产业发展史上创造了无数的第一:1956 年研制成功第一支晶体管、1958 年成立第一个半导体器件生产厂 109 厂、1975 年试制成功第一块 1K DRAM、1986 年成立第一家设计公司北京集成电路设计中心、1993 年开发成功第一套自主知识产权的 CAD 系统、2004 年中芯国际第一条 12 英寸晶圆制造线投产、2004 年大唐首颗通信 SoC 芯片 COMIP 研发成功、2005 年中星微成为第一家登陆纳斯达克的中国集成电路设计公司、中芯国际首颗 65/45/28 纳米产品成功量产。 2017 年 12 月,北京市发布《北京市加快科技创新发展集成电路产业的指导意见》提出“优化产业布局。促进集成电路产业集中集约发展,支持在海淀区重点布局集成电路设计业和创新创业平台,在北京经济技术开发区重点布局工艺与制造创新平台以及集成电路制造业、装备业、先进封装制造业、特色集成电路设计业,在顺义区重点布局第三代半导体产业。支持集成电路材料产业和一般封装制造业在河北省发展,形成京津冀优势互补、共同发展格局。” 《指导意见》也提出“发挥本市集成电路先进制造工艺领先优势,支持制造企业知识产权库建设,提高对国内设计企业的服务能力。推进 12 英寸晶圆产线产能规模提升,加快先进、特色工艺平台建设,努力满足本地设计企业代工需求。支持 8 英寸晶圆产线、8 英寸微机电系统(MEMS)产线及第二、三代半导体产线建设。坚持市场需求与技术开发相结合,推动存储器、图像传感器等细分领域特色工艺研发与产业化,支持细分领域垂直整合制造(IDM)项目建设。” 下面就让我们一起了解北京芯历程。 一、109 厂:中国“芯”起步 1949 年 10 月 1 日,中华人民共和国成立。建国初期,经济基础极为薄弱,可谓一穷二白,百废待兴。同年 11 月,巴黎统筹委员会(Coordinating Committee for Export to Communist Countries,输出管制统筹委员会)成立,主要是限制成员国向社会主义国家出口战略物资和高技术,列入禁运清单的有军事武器装备、尖端技术产品和稀有物资等三大类上万种产品。新中国的半导体事业从一开始就面临重重困难。 1950 年代,王守武、黄昆、谢希德、成众志、高鼎三、吴锡九、林兰英、黄敞等大批半导体学者从海外学成回国,加入新中国半导体建设浪潮。 1956 年在中国现代科学技术发展史上是具有里程碑意义的一年。党中央发出了“向科学进军”的伟大号召。根据国外发展电子器件的进程,提出了中国也要研究半导体科学,把半导体、计算机、自动化和电子学这四个在国际上发展迅速而国内急需发展的高新技术列为四大紧急措施。同年,为了落实发展半导体规划,中国科学院物理研究所首先举办了半导体器件短期培训班,请回国的半导体专家讲授半导体理论、晶体管制造技术和半导体线路。在北京大学、复旦大学、吉林大学、厦门大学和南京大学五所大学开办了半导体物理专业,共同培养第一批半导体人才。在“重点发展、迎头赶上”和“以任务带学科”的方针指引下,我国半导体事业从无到有,有了长足的进展。 1956 年第一支晶体管在北京诞生,随后在 1958 年 8 月,为研制高技术专用 109 计算机,作为高技术半导体器件和集成电路研制生产中试厂的 109 厂在北京建成,这是新中国的第一个半导体器件生产厂,初期主要生产锗器件,1964 年全面转产硅器件。 109 厂在条件极其艰苦的情况,109 厂与国内各相关企业紧密合作,研制成功国内多种首台设备。1966 年与上海光学仪器厂协作,研制成功我国第一台 65 型接触式光刻机;和上海无线电 22 厂合作,在国内首先研制成功超声波铝丝压焊机;1969 年与丹东精密仪器厂协作,研制成功全自动步进重复照相机,套刻精度达 3 微米;1973 年开发成功我国第一台用于半导体器件生产的专用净化设备。为我国从晶体管计算机时代进入单块集成电路计算机时代作出重大贡献。 1975 年北京大学研制首颗 1K DRAM,1978 年 109 厂中国科学院半导体所研制首颗 4K DRAM,1981 年中国科学院半导体研究所研制首颗 16K DRAM,都在 109 厂试制成功。 1986 年,109 厂与中国科学院半导体研究所、计算技术研究所有关研制大规模集成电路部分合并,更名为中国科学院微电子中心,2003 年 9 月更名为中国科学院微电子研究所。 二、774 厂换新颜 774 厂(北京电子管厂)是在我国第一个五年计划(1953-1957)期间由苏联援助建设的 156 项重点项目之一。“一五”期间,全国电子工业总投资 5.5 亿元,774 厂就获得 1.03 亿元。774 厂于 1954 年 6 月开工建设,1956 年 7 月建成,10 月举行投产典礼,是中国第一座现代化的电子元器件厂,改变了中国电子管依赖进口的局面。 774 厂最初的筹备组隶属于军委总参通信兵部电信工业局,一开始规划为军工企业,没有考虑民用问题,而当时国家下达计划生产的军事通讯用电子管数量还不到工厂产能的 10%,生产吧,产品没有销路;不生产吧,产线极大浪费。在首任厂长的坚持下,决定生产没有技术含量但是却很有市场需求的收音机用电子管。 同时,774 厂作为首个电子管厂,还有一个最重要的任务是,承担了国家半导体晶体管建设援助任务,比如 878 厂(东光电工厂),比如 770 厂(曙光电子管厂)等。 774 厂作为中国电子工业和国防工业的骨干企业,也曾辉煌多年,但是改革开放以后,随着电子管技术被半导体技术取代,电子管受到很大的冲击,这个“万人大厂”因产品市场的萎缩而渐渐陷入危机。 1980 年代,774 厂决定从国外引进 3 英寸工艺设备,并于 1985 年成功建成了净化车间(811 车间),但是后期由于工程总体计划改变,774 厂工艺设备引进后并没有生产配套的大规模集成电路,于是 811 车间成了 774 厂最大的亏损来源。 774 厂于 1985 年由电子部下放给北京市后,就持续亏损,至 1992 年频临破产。新任的年轻厂长王东升带领员工自筹 650 万元种子基金进行股份制改造,创办北京东方电子集团股份有限公司(2001 年更名京东方),1997 年 6 月在学嘉实现 B 股上市。2003 年通过收购韩国 HYDIS 进入液晶市场,并实现了快速扩张。 原本消失在集成电路行业的 774 厂,终于在面板行业焕发了新的生机。 三、878 厂:老将谢幕 为了加速发展集成电路,四机部决定建设 877 厂(卫光电工厂,陕西商县,后迁至西安)、878 厂(东光电工厂)、879 厂(新光电工厂,四川青川,后迁至成都改名红光)三家集成电路专业化工厂。 为了争取时间,决定 878 厂建在北京,由 774 厂(北京电子管厂)抽人筹建,在北京无线电工业学校内合作建立 878 厂(国营东光电工厂)。1968 年开始建设,到 1970 年建成投产,到 1978 年建成我国第一条 2 英寸生产线,1980 年建成我国第一条 3 英寸生产线,到此国内第一家集成电路专业化工厂建成,陆续为国内军工和各工业部门提供愈来愈多的各类集成电路。 当时 878 厂采用集成器件制造模式(IDM),麻雀虽小,五脏俱全,自行设计电路、磨片抛光、外延、制版、加工芯片,直至封装测试,最后打印包装,连特种材料(包括四氯化硅和硅烷)、引线框架和外壳都由自己生产。 878 厂第一个集成电路产品是 SiO2 介质隔离的 DTL 型与非门电路,后来陆续开发生产模拟电路、TTL 中速电路、抗饱和型肖特基 TTL(S-TTL)高速电路、MOS 电路等。 878 厂鼎盛时期一直持续至 1980 年代中期。然而巅峰过后,在技术、资金等多种因素影响下,曾被业者誉为“北霸天”的 878 厂日渐衰落,逐步退出了集成电路舞台。 四、燕东“芯”创业 在 1985 年期间,国家进行体制改革工作,电子部将 170 个直属电子工厂下放给各省、直辖市,只留下为电视机配套的无锡 742 厂和咸阳 4400 厂,无锡 742 厂生产电视机集成电路,咸阳 4400 厂生产显像管。位于北京的 774 厂、878 厂和另外 10 个工厂都下放到北京市。 国家“七五”集成电路行业发展规划建设南北两个微电子基地,随后进一步明确上海和北京建设各建一条 4 英寸芯片生产线。南方微电子基地的主体是上海贝岭公司,在上海漕河泾地区新建项目,新建净化厂房、引进全新工艺设备,总投资 5000 万美元;北方微电子基地北京燕东公司,则是利用 878 厂已经引进的原仙童半导体的 4 英寸部分二手设备,以及北京市半导体器件二厂在建、而未建完的 5000 平方米净化厂房的技术改造项目,总投资规模仅 5000 万元人民币。 北方基地筹建组为了资金可谓费尽心机,在电子部出资 830 万元后,北京市财政局及其所属投资公司和其他单位逐个承诺跟进投资燕东,并与市工商银行商谈申请贷款事项。 1993 年年底和美国 BIT 公司签订合同,收购其一条 4 英寸线的完整设备,1995 年安装调试完毕,于 1996 年 6 月底通过验收。 燕东公司 4 英寸线建设因为资金问题延续了差不多 10 年才建成,而同时起步的上海贝岭公司早在 1989 年就建成国内第一条 4 英寸线投产,北京首钢 NEC 建设的国内第一条 6 英寸线也于 1995 年投产。 为了避免和国内 5 大集成电路骨干企业无锡华晶、绍兴华越、上海贝岭、上海飞利浦、北京首钢日电去竞争,燕东管理层决定主攻半导体分立器件,兼作集成电路,这一战略决策使得燕东公司之后在国内外激烈的市场竞争中不倒而不断前进具有长远的意义。 1996 年投产,经历 8 年时间,2004 年燕东 4 英寸生产线才达到 20000 片的规模。之后,从 2005 年 12 月开始筹划采购 6 英寸设备,到 2007 年 3 月建成 6 英寸线开始投片,到 2013 年 12 月达到月产 6 英寸 30000 片,而且光刻和刻蚀设备已具备 0.5 微米的水准。 经过多年酝酿选择考虑,2017 年燕东公司作出重要战略抉择,提出“二次创业”目标:成为国内知名的高可靠器件供应商,决定就在北京建设特种工艺 8 英寸 0.11 微米芯片生产线。8 英寸芯片项目得到国家大基金的全力支持。根据北京市总体规划,新厂建在亦庄经济技术开发区。目前新的净化厂房已经完成,设备正在调试,预计年底投产。 燕东公司经过 30 年的艰苦历程,从 4 英寸起步,经过 6 英寸,正向 8 英寸专家进;从酒仙桥起步,到亦庄新发展;既生产分立器件,又生产集成电路;既有双极型工艺,又有 CMOS 工艺的 IDM 模式的半导体生产企业,连续多年获得中国半导体功率器件十强企业称号。 五、首钢“芯”梦弃 首钢涉足半导体事业始自 1980 年代末。当时首钢无法进一步扩大钢铁生产规模。在政府大力发展半导体产业政策的引导下,借鉴新日铁涉足半导体的示范作用,首钢开始把注意力转向集成电路制造领域。在首钢发展以芯片为龙头的高科技产业的背景中,曾经先后催生过支撑首钢芯梦的两大生产基地,一是首钢 NEC;二是华夏半导体。 为了弥补在技术和市场资源方面的不足,首钢选择 NEC 合资成立子公司的方式进军集成电路领域。首钢 NEC 于 1991 年 12 月正式成立,其中首钢占股 60%。新成立的首钢日电雄心勃勃,计划从 NEC 公司全面引进芯片设计、生产、管理技术并购买整套生产设备和 CAD、CAT 和 CAM 系统,以实现开发、设计、生产、销售、服务一条龙经营。 1994 年 12 月,国内首条 6 英寸 1.2 微米晶圆生产线在首钢 NEC 建成投产,全部采用 NEC 的原装设备及技术工艺,按照日方提供的图纸进行生产,主要生产国内最先进的最小线幅为 1.2 微米的 6 英寸 4M DRAM 芯片;1995 年底首钢与 NEC 协商决定,追加投资进行技术升级和扩产,生产技术水平由 1.2 微米提升到 0.7 微米,DRAM 的技术水平由 4M 提升到 16M。但为换取 NEC 的技术,首钢占股由 60%降到 49%,丧失了控股权,此时的首钢 NEC 成了 NEC 全球业务中的一颗棋子。 1996 年首钢 NEC 内部的 IC 设计部门开始接受国内外的 IC 委托设计,并于 1999 年开放代工产能,在代工领域上,首钢和 NEC 产生了分歧。由于 NEC 的订单无法满足首钢 NEC 的产能需求,NEC 在代工方面产生了妥协,同意首钢 NEC 对放提供代工产能。 2000 年首钢 NEC 完成 6 英寸 0.35 微米项目升级,2002 年计划将 6 英寸项目升级至 0.25 微米;并同时筹建一条 8 英寸生产线,但于 2003 年放弃。 首钢 NEC 的 6 英寸生产线最终因为股东方瑞萨电子全球生产基地调整的原因,终归关停,并将前工序机台出售给世纪金光。 其实在 2000 年,首钢、北京市国有资产经营公司以及美国 AOS 半导体公司等三家境外公司共同投资成立华夏半导体(HSMC),总投资额为 13.35 亿美元。根据首钢股份公告,资本金部分由首钢系出资 1.2 亿美元;美国 AOS 半导体公司提供知识产权部分,另两家境外公司分别出资 1 亿美元;北京市国有资产经营公司投入 4500 万美元,其余部分由银行贷款构成。 华夏半导体计划 2000 年动工兴建两条 8 英寸、0.25 微米的芯片生产线,2002 年投产,2004 年形成月投片达 4.5 万片的能力。但是 2001 年,受互联网泡沫破灭影响,全球半导体出现大,受此影响,美国 AOS 公司率先放弃华夏项目投资,致使该项目由其负责提供并承担知识产权责任的承诺无法兑现,影响了项目的进展;紧接着另外两家境外投资者也因为国际芯片市场低迷而撤资。期间,和新的合作伙伴的谈判未能取得实质性进展,收购韩国现代 DRAM 生产线未能实现,华夏半导体项目陷入僵局。2004 年 10 月 26 日,首钢股份以公告的形式宣布,原拟用募集资金投资的 8 英寸芯片项目,由于市场变化,外方公司放弃合作投资,公司本着谨慎原则,在进行多方努力仍达不到原投资方案目标的情况下,做出终止华夏项目投资的决定,并将用于该项目的 2.5 亿元募集资金投向“高等级机械用钢”技术改造项目。 华夏半导体项目和首钢 NEC 两个 8 英寸项目的终止,表明首钢对集成电路产业的“痴情”不在。 六、中芯北方:北京“芯”行动 2000 年 6 月 25 日,《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》(2000 年 18 号文)正式发布,国内掀起集成电路产业发展高潮。 2000 年 10 月 26 日至 27 日,在信息产业部、北京市人民政府的支持下,北京微电子国际研讨会在北京港澳中心首次举办,至 2019 年已经成功举办了 20 届。北京微电子国际研讨会的成功举办,对促进北京微电子产业的国际合作和推动北京微电子产业发展起到了很好的作用,活动也得到全球半导体专业国际组织的大力支持和长期参与,成为北京市开展高新技术产业交流和技术合作的重要平台之一,为北京乃至中国微电子产业的发展发挥了重要作用。 当年北京是中国最大的电子、通信产品研究、开发、生产基地和最大的应用市场。作为北京第一支柱产业的电子信息产业,2000 年实现销售收入 500 多亿元。北京电子信息产业的飞速发展,为北京微电子产业提供了广阔的市场空间。据有关数据分析,北京 IC 市场容量约占全国 IC 市场总容量的 20%以上,其中 60%左右是为北京地区整机产品配套的。 北京已初步形成从微电子技术研发、集成电路设计、芯片生产、封装测试、集成电路应用等比较完整的产业发展链,形成互动发展的产业格局,发展微电子产业的综合优势明显。北京 IC 设计实力全国第一,营收占有全国的 40%。 2001 年中芯国际首条 8 英寸生产线在上海投产,且正在上海建设另外两 8 英寸生产线。但管理层认为 12 英寸是未来的代工主流,希望快速上马 12 英寸生产线。导致董事会内有着不同的声音。 北京错过了 8 英寸生产线的建设,当然不希望再错过 12 英寸生产线。于是中芯环球在北京应运而生,在北京亦庄建设 12 英寸生产线。 首座 12 英寸工厂(B1)于 2002 年 9 月动工建设,至 2004 年 9 月正式投产,初期为英飞凌的 110 纳米、尔必达 100 纳米 DRAM 产品提供代工服务;2007 年下半年 DRAM 价格暴跌,于是中芯国际 B1 在 2008 年转型逻辑代工,中国首颗 90 纳米、65 纳米、45 纳米量产芯片都在北京 B1 工厂完成,自 2012 年第二季度首次实现盈利以来,已经持续盈利。B1 厂规划月产能 5 万片,目前已经处于满负荷生产状态。 2012 年,为了满足不断增长的市场需要,提高规模生产效益,提升技术水平,同时更好地服务于本土设计企业,为国内的半导体装备、材料及工艺开发商提供先进的支撑平台,中芯国际与北京市共同出资建设了中芯国际北京二期项目,也就是中芯北方项目。 2015 年中芯北方 B2A 厂投产,规划月产能 3.5 万片,主要生产 65 纳米、40 纳米和 28 纳米 Polysion 工艺产品,B2A 是国内代工厂首个实现 28 纳米芯片量产的工厂,目前产能已经接近满载。 为了加速中芯北方的产能扩张,力争实现月产能 7 万片,2015 开始了 B2B 厂的建设,2016 年引进新股东大基金,2017 年引进新股东亦庄国投。B2B 工厂已经于 2018 年顺利投产,B2B 厂具备 28 纳米 HKMG 工艺及更高技术水平,规划月产能 3.5 万片。 制造技术从 65 纳米到 28 纳米、国产设备从初次验证到加工晶圆产品突破一千万片次,中芯北方创造了一个又一个奇迹。 七、结语 2014 年 2 月,北京市政府颁布了关于《北京市进一步促进软件产业和集成电路产业发展若干政策》的通知,通知明确阐述推进集成电路产业聚集发展,在中关村科学城建设国家级集成电路设计产业基地,在南部高技术制造业和国家级新兴产业发展带建设集成电路产业园。 经过五年多时间的发展,北京已逐渐确立“南(亦庄)制造,北(海淀)设计”的集成电路产业空间布局。 北京亦庄已聚集了中芯国际、中芯北方、北方华创、威讯、英飞凌、集创北方等集成电路企业,形成了包括设计、制造、装备、材料、零部件及封装测试等完备的集成电路产业链,已成为国内重要的集成电路产业基地,产业规模占到北京的 1/2、全国的 1/10,率先在国内建成首条 12 英寸集成电路晶圆生产线。由中芯国际联合上下游合作单位共同创建的集成电路创新中心是一个开放性的、实体性的集成电路产业协作平台,将为北京地区设计企业、科研院所提供试制平台,为装备和材料企业提供验证平台,有助于加快北京打造全国集成电路产业的技术创新中心。 同时,设计业在以中关村集成电路设计园(IC PARK)为核心的海淀北部形成集聚效应,吸引包括比特大陆、兆易创新、兆芯、豪威科技、北京君正、久好电子、文安智能等 50 多家集成电路设计企业,约创造了北京市近 50%的集成电路设计产值。中关村集成电路设计园发起设立了开放性 IC 产业培训平台“中关村芯学院”,旨在落实国家集成电路产教融合要求,培养集成电路专业人才。通过芯学院可以给在职人员提供一条再提升的途径,通过实训课程企业员工可以扩展视野,增强实战技能,联通 IC 人才学校和企业间的最后一公里。

    时间:2020-01-13 关键词: 半导体 集成电路 晶体管 晶圆 行业资讯

  • 作为工程师不得不知的5种PCB散热方法

    PCB( Printed Circuit Board),中文名称为印制电路板,又称印刷线路板,是重要的电子部件,是电子元器件的支撑体,是电子元器件电气连接的载体。由于它是采用电子印刷术制作的,故被称为“印刷”电路板。 PCB散热 . 对于电子设备来说,工作时都会产生一定的热量,从而使设备内部温度迅速上升,如果不及时将该热量散发出去,设备就会持续的升温,器件就会因过热而失效,电子设备的可靠性能就会下降。因此,对电路板进行很好的散热处理是非常重要的。PCB 电路板的散热是一个非常重要的环节,那么 PCB 电路板散热技巧是怎样的,下面我们一起来讨论下。 (一)通过 PCB 板本身散热目前广泛应用的 PCB 板材是覆铜 / 环氧玻璃布基材或酚醛树脂玻璃布基材,还有少量使用的纸基覆铜板材。这些基材虽然具有优良的电气性能和加工性能,但散热性差,作为高发热元件的散热途径,几乎不能指望由 PCB 本身树脂传导热量,而是从元件的表面向周围空气中散热。但随着电子产品已进入到部件小型化、高密度安装、高发热化组装时代,若只靠表面积十分小的元件表面来散热是非常不够的。同时由于 QFP、BGA 等表面安装元件的大量使用,元器件产生的热量大量地传给 PCB 板,因此,解决散热的最好方法是提高与发热元件直接接触的 PCB 自身的散热能力,通过 PCB 板传导出去或散发出去。 (二)高发热器件加散热器、导热板当 PCB 中有少数器件发热量较大时(少于 3 个)时,可在发热器件上加散热器或导热管,当温度还不能降下来时,可采用带风扇的散热器,以增强散热效果。当发热器件量较多时(多于 3 个),可采用大的散热罩(板),它是按 PCB 板上发热器件的位置和高低而定制的专用散热器或是在一个大的平板散热器上抠出不同的元件高低位置。将散热罩整体扣在元件面上,与每个元件接触而散热。但由于元器件装焊时高低一致性差,散热效果并不好。通常在元器件面上加柔软的热相变导热垫来改善散热效果。 (三)对于采用自由对流空气冷却的设备,最好是将集成电路(或其他器件)按纵长方式排列,或按横长方式排列。 (四)采用合理的走线设计实现散热由于板材中的树脂导热性差,而铜箔线路和孔是热的良导体,因此提高铜箔剩余率和增加导热孔是散热的主要手段。评价 PCB 的散热能力,就需要对由导热系数不同的各种材料构成的复合材料一一 PCB 用绝缘基板的等效导热系数(九 eq)进行计算。 (五)同一块印制板上的器件应尽可能按其发热量大小及散热程度分区排列,发热量小或耐热性差的器件(如小信号晶体管、小规模集成电路、电解电容等)放在冷却气流的最上流(入口处),发热量大或耐热性好的器件(如功率晶体管、大规模集成电路等)放在冷却气流最下游。

    时间:2020-01-13 关键词: 晶体管 PCB 温度 行业资讯

  • 美国封杀GAA半导体技术出口 中国突破3nm工艺要靠自己了

    由于众所周知的原因,美国正在收紧高科技的出口,日前美国政府制定了一份新的高科技出口禁令,包括量子计算机、3D打印及GAA晶体管技术等在内,这其中GAA晶体管技术是半导体行业的新一代技术关键。 大家都知道半导体工艺跟晶体管息息相关,目前台积电、三星、Intel、格芯量产的先进工艺普遍是基于FinFET鳍式晶体管的,从22nm工艺到明年才能量产的5nm工艺都使用了FinFET晶体管。 5nm往后半导体工艺制造愈发困难,要想获得性能及密度改进,晶体管就要转向新一代结构了,GAA环绕栅极晶体管就是最有希望的,三星去年就率先发布了3nm GAA工艺—;—;3GAE。 根据官方所说,基于全新的GAA晶体管结构,三星通过使用纳米片设备制造出了MBCFET(Multi-Bridge-Channel FET,多桥-通道场效应管),该技术可以显著增强晶体管性能,主要取代FinFET晶体管技术。 此外,MBCFET技术还能兼容现有的FinFET制造工艺的技术及设备,从而加速工艺开发及生产,最快2022年就能量产。 台积电及Intel还没有具体公开3nm及以下工艺的详情,不过5nm之后转向GAA晶体管技术也是板上钉钉了,所以GAA晶体管技术会成为未来几年里半导体工艺的新选择。 美国封杀GAA晶体管技术出口,国内最大的晶圆代工厂中芯国际及华虹半导体是没可能获得外援了。不过话说回来,即便没有美国的封杀,国内指望海外技术转移升级GAA工艺也是没可能的。 中芯国际今年可以量产14nm工艺,这是国产第一代的FinFET工艺,后续也有改进型的12nm FinFET工艺,该工艺相比14nm晶体管尺寸进一步缩微,功耗降低20%、性能提升10%,错误率降低20%。 根据中芯国际之前在财报会议上的信息,12nm工艺应该是他们的N+1工艺,后续还会有更先进的N+2代工艺,只不过官方没有明确N+2是否就是7nm节点。 总之,美国现在禁止出口GAA工艺显然是想封锁中国公司的半导体技术能力,不过这件事目前来说影响并不大,因为国内距离3nm工艺还有点距离,国内的半导体公司也早就认识到技术研发要以自己为主,加大投资、吸引更多人才自主研发才是解决问题的关键。

    时间:2020-01-10 关键词: 美国 半导体 CPU 晶体管 gaa

  • RX 5600,集成103亿个晶体管

    RX 5600,集成103亿个晶体管

    在这篇文章中,小编将为大家带来RX 5600的相关报道。如果你对本文即将要讲解的内容存在一定兴趣,不妨继续往下阅读哦。 RX 5600的核心规模从36个计算单元、2304个流处理器、144个纹理单元精简到32个计算单元、2048个流处理器、128个纹理单元,ROP单元保留全部64个,同时仍然高于最初对于RX 5600 XT 30个计算单元、1920个流处理器的预期,相当惊喜。 不仅如此,除了核心单元略有减少之外,RX 5600的规格和RX 5600 XT几乎完全相同:核心游戏频率最高1375MHz、核心加速频率最高1560MHz、显存192-bit 6GB GDDR6、显存频率12GHz、显存带宽288GB/s、功耗150W、支持DisplayPort 1.4与HDMI 4K60。 哦对了,RX 5600系列的核心当然都是RDNA架构和7nm工艺,集成103亿个晶体管,支持PCIe 4.0。 经由小编的介绍,不知道你对它是否充满了兴趣?如果你想对它有更多的了解,不妨尝试度娘更多信息或者在我们的网站里进行搜索哦。

    时间:2020-01-08 关键词: 晶体管 rx 流处理器 5600

  • 40万核心1.2万亿晶体管!世界第一芯片性能无与伦比

    40万核心1.2万亿晶体管!世界第一芯片性能无与伦比

    今年9月份,半导体企业Cerebras Systems发布的世界最大芯片“WSE”震撼行业,台积电16nm工艺制造的它拥有46225平方毫米面积、1.2万亿个晶体管、40万个AI核心、18GB SRAM缓存、9PB/s内存带宽、100Pb/s互连带宽,而功耗也高达15千瓦。 如此史无前例超大规模的芯片开发起来难,应用起来更难,尤其是如何喂饱它的计算能力,还得保证散热。 在此之前,Cerabras已经宣布和美国能源部达成合作,如今终于拿出了与美国能源部下属阿贡国家实验室合作、基于WSE芯片打造的一套系统“CS-1”。 该系统只有15个标准机架高度,也就是大约66厘米,需要三套才能填满一个机架,但性能方面十分恐怖,一套就相当于一个拥有1000颗GPU的集群,而后者需要占据15个机架空间,功耗也要500千瓦,同时相当于Google TPU v3系统的三倍还多,但功耗只有其1/5,体积则只有1/30。 一套CS-1系统的功耗为20千瓦,其中处理器本身15千瓦,另外4千瓦专门用于散热子系统,包括风扇、水泵、导热排等等,还有1千瓦损失在供电转换效率上。 系统还配备多达12个100GbE十万兆网口,并且可以扩展组成海量计算节点,而且测试过超大集群,能够以单个异构系统的方式进行管理,并行处理数据。 那么,这样一套系统能干什么呢?它主要会用来和传统大型超级计算机配合,后者处理完数据后,就会交给CS-1进行更深入的AI处理。 首页尾页

    时间:2019-12-16 关键词: 半导体 晶体管 芯片 wse

  • TTL电路简单介绍

    TTL电路简单介绍

    TTL电路是晶体管-晶体管逻辑电路的英文缩写,TTL电路是数字集成电路的一大门类。它采用双极型工艺制造,具有高速度低功耗和品种多等特点。 TTL电路以双极型晶体管为开关元件,所以又称双极型集成电路。双极型数字集成电路是利用电子和空穴两种不同极性的载流子进行电传导的器件。 它具有速度高(开关速度快)、驱动能力强等优点,但其功耗较大,集成度相对较低。 根据应用领域的不同,它分为54系列和74系列,前者为军品,一般工业设备和消费类电子产品多用后者。74系列数字集成电路是国际上通用的标准电路。其品种分为六大类:74&TImes;&TImes;(标准)、74S&TImes;&TImes;(肖特基)、74LS××(低功耗肖特基)、74AS××(先进肖特基)、74ALS××(先进低功耗肖特基)、74F××(高速)、其逻辑功能完全相同。 分立元件门电路虽然结构简单,但是存在着体积大、工作可靠性差、工作速度慢等许多缺点。1961年美国德克萨斯仪器公司率先将数字电路的元器件和连线制作在同一硅片上,制成了集成电路。由于集成电路体积小、质量轻、工作可靠,因而在大多数领域迅速取代了分立元件电路。随着集成电路制作工艺的发展,集成电路的集成度越来越高。 按照集成度的高低,将集成电路分为小规模集成电路、中规模集成电路、大规模集成电路、超大规模集成电路。根据制造工艺的不同,集成电路又分为双极型和单极型两大类。TTL门电路是目前双极型数字集成电路中用的最多的一种。 TTL门电路中用的最普遍的是与非门电路,下面以TTL与非门为例,介绍TTL电路的基本结构、工作原理和特性。 (1)TTL与非门的基本结构 图1是TTL与非门的电路结构。可以看出,TTL与非门电路基本结构由3部分构成:输入级、中间级和输出级。因为电路的输入端和输出端都是三极管结构,所以称这种结构的电路为三极管---三极管逻辑电路。 (2)工作原理 在下面的分析中假设输入高、低电平分别为3.6V和0.3V,PN结导通压降为0.7V。 ①输入全为高电平3.6V(逻辑1) 如果不考虑T2的存在,则应有UB1=UA+0.7=4.3V。显然,在存在T2和T3的情况下,T2和T3的发射结必然同时导通。而一旦T2和T3导通之后,UB1便被钳在了2.1V(UB1=0.7×3=2.1V),所以T1的发射结反偏,而集电结正偏,称为倒置放大工作状态。由于电源通过RB1和T1的集电结向T2提供足够的基极电位,使T2饱和,T2的发射极电流在RE2上产生的压降又为T3提供足够的基极电位,使T3也饱和,所以输出端的电位为UY=UCES=0.3V, UCES为T3饱和压降。 可见实现了与非门的逻辑功能之一:输入全为高电平时,输出为低电平。 ②输入低电平0.3V(逻辑0) 当输入端中有一个或几个为低电平0.3V(逻辑0)时,T1的基极与发射级之间处于正向偏置,该发射结导通,T1的基极电位被钳位到UB1=0.3+0.7=1V。T2和T3都截止。由于T2截止,由工作电源VCC流过RC2的电流仅为T4的基极电流,这个电流较小,在RC2上产生的压降也小,可以忽略,所以UB4≈VCC=5v,使T4和D导通,则有:UY=VCC-UBE4-UD=5-0.7-0.7=3.6V。 可见实现了与非门的逻辑功能的另一方面:输入有低电平时,输出为高电平。 综合上述两种情况,该电路满足与非的逻辑功能,是一个与非门。 一、TTL门电路一般由晶体三极管电路构成。对于TTL电路多余输入端的处理,应采用以下方法: 1、TTL与门和与非门电路: •将多余输入端接高电平,即通过限流电阻与电源相连接; •根据TTL门电路的输入特性可知,当外接电阻为大电阻时,其输入电压为高电平,这样可以把多余的输入端悬空,此时输入端相当于外接高电平; •通过大电阻(大于1kΩ)到地,这也相当于输入端外接高电平; •当TTL门电路的工作速度不高,信号源驱动能力较强,多余输入端也可与使用的输入端并联使用。 2、TTL或门、或非门: •接低电平; •接地; •由TTL输入端的输入伏安特性可知,当输入端接小于IKΩ的电阻时输入端的电压很小,相当于接低电平,所以可以通过接小于IKΩ(500Ω)的电阻到地。 二、CMOS 门电路一般是由MOS管构成,在使用CMOS门电路时输入端特别注意不能悬空 •与门和与非门电路:多余输入端应采用高电平,即可通过限流电阻(500Ω)接电源。 •或门、或非门电路:多余输入端的处理方法应是将多余输入端接低电平,即通过限流电阻(500Ω)接地。

    时间:2019-12-03 关键词: 晶体管 数字集成电路 ttl电路

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