Puslaidininkiniai gaminiai apima viską nuo pagrindinių diodų ir tranzistorių iki sudėtingų integrinių grandynų ir mikroprocesorių. Šie gaminiai atlieka lemiamą vaidmenį elektroniniuose įrenginiuose, įskaitant tranzistorius, skirtus stiprinti ir perjungti srovę, diodus, skirtus ištaisyti ir stabilizuoti įtampą, ir atminties įrenginius, tokius kaip DRAM ir „flash“ atmintis duomenims saugoti ir apdoroti. Integrinės grandinės, tokios kaip mikroprocesoriai ir ryšių lustai, yra šiuolaikinių elektroninių technologijų pagrindas, leidžiantis atlikti sudėtingas duomenų apdorojimo ir ryšio funkcijas. Puslaidininkių gamybos ir pakavimo technologijos pažanga padarė šiuos gaminius efektyvesnius ir miniatiūrinius, o tai paskatino visos elektronikos pramonės plėtrą.
puslaidininkinis įtaisas
tranzistorius
Tranzistoriai yra pagrindiniai puslaidininkių technologijos komponentai, plačiai naudojami stiprinimo ir perjungimo grandinėse. Pagrindiniai tipai yra lauko efekto tranzistoriai (FET) ir bipoliniai tranzistoriai (BJT). Lauko efekto tranzistoriai dominuoja skaitmeninėse ir analoginėse grandinėse dėl didelės įėjimo varžos ir mažo energijos suvartojimo charakteristikų. Pavyzdžiui, metalo oksido puslaidininkiniai lauko efekto tranzistoriai (MOSFET) yra šiuolaikinių integrinių grandynų pagrindas. Dvipoliai tranzistoriai vis dar yra svarbūs galios stiprinimui ir aukšto dažnio taikymams dėl jų didelės spartos perjungimo galimybės ir didelės srovės galios.
diodas
Diodai yra patys pagrindiniai puslaidininkiniai įtaisai, daugiausia naudojami vienakrypčiui srovės laidumui. Įprasti tipai yra lygintuvų diodai ir įtampos reguliatoriai. Lygintuvų diodai paprastai naudojami kintamajai srovei paversti nuolatine srove, o įtampos reguliatoriai naudojami stabiliam įtampos lygiui palaikyti ir grandinės viršįtampiui išvengti. Pagrindiniai šių diodų parametrai yra tiesioginė srovė, atvirkštinė gedimo įtampa, energijos suvartojimas ir perjungimo greitis.
Optoelektroniniai prietaisai
Optoelektroniniai prietaisai yra svarbi puslaidininkių technologijos šaka, daugiausia apimanti šviesos diodus (LED) ir šviesai jautrius įrenginius. Dėl didelio efektyvumo, ilgo tarnavimo laiko ir patikimumo LED yra plačiai naudojamas apšvietimo ir ekranų technologijose. Šviesai jautrūs įrenginiai, tokie kaip fotodiodai ir fototranzistoriai, atlieka svarbų vaidmenį automatinio valdymo ir ryšio sistemose.
Saugojimo įrenginiai
Atminties įrenginiai yra duomenų saugojimo technologijos, įskaitant dinaminę laisvosios kreipties atmintį (DRAM) ir „flash“ atmintį, pagrindas. DRAM yra plačiai naudojama kaip pagrindinė atmintis kompiuterių sistemose dėl didelio greičio pranašumo. „Flash“ atmintis, pasižyminti nepastoviomis ir didelio tankio charakteristikomis, dominuoja mobiliuosiuose įrenginiuose ir kietojo kūno diskuose. Pagrindiniai šių saugojimo įrenginių parametrai yra atminties talpa, skaitymo ir rašymo greitis, energijos suvartojimas ir eksploatavimo trukmė.
Kuriant puslaidininkinius įtaisus, pagrindiniai aspektai yra medžiagų pasirinkimas, gamybos procesas ir elektrinės charakteristikos. Pavyzdžiui, silicio medžiagos dominuoja puslaidininkiniuose įrenginiuose dėl jų ekonomiškumo ir brandžių gamybos procesų. Tačiau tobulėjant technologijoms, kitos medžiagos, tokios kaip galio arsenidas, parodė puikų našumą tam tikrose srityse. Renkantis puslaidininkinius įrenginius, be aukščiau paminėtų techninių parametrų, reikia atsižvelgti ir į kainą, dydį bei patikimumą.
integrinis grandynas
mikroprocesorius
Mikroprocesoriai yra šiuolaikinių skaičiavimo įrenginių smegenys, atsakingos už instrukcijų apdorojimą ir kitos aparatinės įrangos valdymą. Jų našumas dažniausiai matuojamas branduolių skaičiumi, laikrodžio dažniu (dažniausiai GHz diapazone), energijos sąnaudomis (nuo kelių vatų iki dešimčių vatų) ir proceso technologija (pvz., 7 nanometrai, 5 nanometrai). Didelio našumo mikroprocesoriai susiduria su energijos suvartojimo ir aušinimo iššūkiais, todėl jiems reikia efektyvių aušinimo sprendimų.
Saugojimo lustas
Saugojimo lustai yra pagrindiniai duomenų saugojimo komponentai, įskaitant statinę laisvosios kreipties atmintį (SRAM) ir dinaminę laisvosios kreipties atmintį (DRAM). SRAM turi didelės spartos ir mažo delsos privalumus, tačiau jos kaina yra didelė, o talpa nedidelė. DRAM suteikia didesnę atminties talpą ir mažesnes sąnaudas, bet lėtesnę spartą ir didesnį energijos suvartojimą. Pagrindiniai saugojimo lusto parametrai yra atminties talpa (svyruoja nuo kelių MB iki kelių GB), prieigos laikas (nanosekundėmis) ir energijos suvartojimas (nuo kelių milivatų iki kelių vatų).
Ryšio lustas
Ryšio lustas naudojamas belaidžio arba laidinio ryšio signalams apdoroti, o svarbiausia yra palaikyti skirtingus ryšio standartus, tokius kaip 5G, Wi-Fi, Bluetooth ir kt. Šių lustų našumo rodikliai apima perdavimo greitį (Mbps arba Gbps), dažnį. diapazonas, energijos vartojimo efektyvumo koeficientas (matuojamas energijos suvartojimu vienam bitui), taip pat palaikomi ryšio standartai ir protokolai.
Analoginis lustas
Analoginiai lustai konvertuoja iš skaitmeninių ir analoginių signalų, įskaitant analoginius į skaitmeninius keitiklius (ADC) ir skaitmeninius į analoginius keitiklius (DAC). Raktas į jų veikimą slypi konversijos greičiu (pavyzdžių skaičius per sekundę), tikslumu (bitų skaičius), energijos suvartojimu (dažniausiai milivatais) ir triukšmo lygiu (paprastai išreiškiamas signalo ir triukšmo santykiu). Analoginiai lustai vaidina svarbų vaidmenį apdorojant signalą ir jutiklių sąsajose.
Mišraus signalo lustas
Mišraus signalo lustas sujungia analogines ir skaitmenines grandines, galinčias apdoroti analoginius signalus ir naudoti juos skaitmeninėse sistemose. Šio tipo lustai ypač svarbūs mobiliuosiuose telefonuose, plataus vartojimo elektronikoje ir automobilių elektronikoje. Pagrindiniai jų parametrai apima integravimo lygį, energijos suvartojimą ir dydį (dažniausiai milimetrais) ² Skaičiavimas ir kaina. Mišrus signalo lustas reikalauja tikslios konstrukcijos, kad analoginės ir skaitmeninės dalys netrukdytų viena kitai.
Integrinių grandynų projektavimas ir gamyba yra labai sudėtingi ir brangūs procesai, kuriems reikia pažangių medžiagų, tokių kaip silicis ir galio arsenidas, taip pat pažangių gamybos technologijų, tokių kaip gilioji ultravioletinė litografija. Tobulėjant technologijoms, integrinių grandynų dydis ir toliau mažėja, o našumas ir toliau gerėja, tačiau tuo pat metu jie taip pat susiduria su tokiais iššūkiais kaip kaina, dizaino sudėtingumas ir fiziniai apribojimai.
