Judulnya mungkin cukup bagus, tapi saya selalu bertanya-tanya mengapa tutup decoupling tidak dibangun ke dalam chip atau setidaknya kemasan IC?
Judulnya mungkin cukup bagus, tapi saya selalu bertanya-tanya mengapa tutup decoupling tidak dibangun ke dalam chip atau setidaknya kemasan IC?
Jawaban:
Mengintegrasikan kapasitor pada sebuah chip mahal (mereka membutuhkan banyak ruang) dan tidak terlalu efisien (Anda terbatas pada kapasitor yang sangat kecil).
Kemasan tidak menawarkan ruangan juga, kapasitor akan menghalangi ikatan.
sunting
miniaturisasi paket IC didorong oleh pasar ponsel (ratusan layanan megade setahun, jika tidak gigadevice). Kami selalu menginginkan paket yang lebih kecil, baik di area maupun tinggi. Buka saja ponsel Anda untuk melihat apa masalahnya. (Ponsel saya setipis 1 cm, yang mencakup atas dan bawah perumahan, layar, baterai 5 mm, dan di antaranya ada PCB dengan komponen.) Anda dapat menemukan paket BGA kurang dari satu mm tinggi ( paket SRAM ini 0,55 mm (!)). Itu kurang dari ketinggian kapasitor decoupling 0402 100 nF.
Juga khas SRAM adalah bahwa ukuran paket tidak standar. Anda menemukan 8 mm * 6 mm, tetapi juga 9 mm * 6 mm. Itu karena paketnya cocok dengan cetakan sedekat mungkin. Hanya die plus di masing-masing sisi sepersekian mm untuk ikatan. (BTW, BGA dies diikat pada PCB terintegrasi, yang merutekan sinyal dari tepi ke grid bola.)
Ini adalah contoh ekstrem, tetapi paket lain seperti TQFP tidak meninggalkan ruang lebih banyak.
Ini juga jauh lebih murah untuk memilih dan menempatkan kapasitor pada PCB; Anda tetap melakukan ini untuk komponen lainnya.
Bahan yang digunakan dalam chip dioptimalkan untuk semikonduktor, bukan untuk hal-hal yang diperlukan dalam kapasitor (yaitu konstanta dielektrik yang sangat tinggi). Dan bahkan jika mereka, kapasitor on-chip masih akan menggunakan banyak ruang, membuat chip sangat mahal. Area yang relatif besar untuk kapasitor on-chip harus melalui semua langkah proses rumit yang diperlukan untuk fungsionalitas chip asli. Oleh karena itu, satu-satunya kapasitor yang dibangun di atas struktur chip adalah mereka yang bisa sangat kecil atau mereka yang harus dipangkas dengan tepat sesuai dengan apa yang dimaksudkan oleh IC, misalnya kapasitor redistribusi muatan dari analog-ke-berturut-turut. -digital converter yang bahkan harus dipangkas saat chip masih diproduksi.
Untuk hal-hal seperti decoupling dari supply rail chip atau buffering node referensi-nya, di mana nilai tepat kapasitor tidak terlalu penting tetapi di mana produk C * V yang tinggi diperlukan, lebih baik menempatkan beberapa kapasitor di sebelah IC. Ini dapat dibuat dari bahan elektrolit atau keramik yang dipangkas untuk banyak tegangan kapasitansi dalam volume kecil, dan dibuat dalam proses yang ideal untuk persyaratan ini.
Kemudian, tentu saja ada beberapa teknik kemasan hibrida di mana kapasitor keramik ditempatkan ke atau ke dalam paket yang sama dengan IC, tetapi ini adalah pengecualian di mana panjang konektor dari cetakan melalui paket IC standar dan soket ke penutup pada papan akan sudah terlalu panjang dan memiliki terlalu banyak induktansi, atau di mana produsen IC tidak ingin bergantung pada desainer papan untuk benar-benar membaca lembar data dan catatan aplikasi mereka tentang di mana tutup harus ditempatkan sehingga IC dapat memenuhi nya spesifikasi.
Dulu ada soket IC dengan kapasitor decoupling built in. Belum pernah melihatnya bertahun-tahun, tho
Jika pertanyaannya adalah mengapa decoupling cap's tidak dienkapsulasi bersama dengan die dalam kemasan, saya akan mengatakan bahwa alasan utama adalah ekonomi - dalam banyak kasus, tidak ada banyak peningkatan kinerja untuk membawa kapasitor ke papan (sebagai gantinya memilikinya di PCB) - sehingga biaya tambahan (dalam pengembangan proses, pengujian, dan harga pokok) tidak membawa manfaat bagi konsumen dan hanya menambah biaya perangkat.
Proses pengemasan yang ada harus dimodifikasi untuk mengakomodasi chip dalam paket juga. Itu akan menambah jumlah biaya yang signifikan untuk modifikasi baru atau perkakas yang ada (mesin, cetakan, peralatan inspeksi, dan seterusnya) --- hanya untuk menambah kapasitor tambahan.
Adapun menempatkan kapasitor secara langsung pada die - bahwa ruang mati lebih berharga sebagai transistor daripada sebagai kapasitor. Sekali lagi, untuk kapasitansi, Anda lebih baik dengan itu di luar kemasan inti mati.