CHIPS

• Haberler ve fuarlar

Başta bilgisayarlar olmak üzere birçok modern elektronik cihazın kalbi “Integrated Circuit” (IC) adı verilen entegre devrelerdir. Bir bebek tırnağından büyük olmayan birkaç milimetrekarelik alan üzerindeki bu devreler binlerce fonksiyona sahipti Elektroniğin ilk çağlarında ise aynı işlevler için çok daha büyük elemanlar kullanılmaktaydı. Örneğin Intel firmasının 1971 yılında ürettiği ilk 4004 mikrochip'inin boyutları 0,32 x 0,42 santimetrekare idi. Devrenin üzerinde 2300 tane MOS transistör bulun! yordu ve bunların işlem kapasiteleri ancak 1946 yılında üretilen ilk bilgisayarınki (ENLAC) kadardı. Yalnız aradaki tek fark ENLAC'ın 110 metreküplük bir hacime sahip olmasıydı. İlk mikroişlemci olan Intel 4004 bir saniye içerisinde 60000 işlem yapabiliyordu. Buna karşılık aynı firmanın 1986 yılında piyasaya çıkardığı 80386 mikro işlemcisi Benchmark testlerinde saniyede 3 ile 4 milyon işlem arası bir performans gösteriyordu. Ne kadar karmaşık olurlarsa olsunlar, her türlü kumanda ve yönlendirme prosesleri bu ufacık elektronik devrelerle -genellikle Chip olarak adlandırılırlar- kolaylıkla halledilebilir.

1) Intel 80386 mikroişlemci. 2) Gövde üzerindeki çubuklar entegrenin kendi ısısının dışarı verilmesinde kullanılmaktadır. 3) Siemens 8086 mikroişlemci 4) Dört tarafında da bacağı olan bir entegre kılıfı 5) 4-Bit Piggy- Pack Micro processor 6) İntel 8088 mikroişlemci, 16 Bit 7) Intel 80286 mikroişlemci, 16 Bit 8) Saplama tekniği kullanan bir kıhf 9)Tek sıra bacaklı bir entegre 10) NEC'in tipik SO- kılıfı 11) Motorola 68000 mikroişlemci, 64 bacaklı DIL kılıf 12) Intel 27010 Megachip 13) NEC'in bir PLCC kılıfı 14) 32 Bit mikroişlemci 15) Buraya Chip kondansatörleri yerleştirilebilir 16) Single Chip 8-Bit Mikro computer 17) Pencereli Intel D27C64 18) Siemens Mikropack

Her iki Chip'inde 124 bacağı vardır, yalnız sağdaki PCC kılıfı soldaki

Tape Pak'ten 5 kez daha büyüktür.

Yeni Chip Kılıfız

Chip elemanlarının integrasyonu yeni kılıfların ve montaj tekniklerinin geliştirilmesiyle devam etmektedir. Bu alandaki son icatlar Siemens'in Mikropack'i ve National Semiconduktor'un Tape Pak'idir. her ikisi de oldukça küçüktür ve çok sayıda bağlantıya sahiptir. Örneğin Tape Pak'lar 7,6 milimetre-

DIP Dual inline Pakage (DIP)

Bağlantı bacakları dik olarak aşağıya uzanmakta ve kart üzerindeki deliklere girmektedir.

Flat-Pack Bağlantı bacakları oldukça uzundur ve dışarı doğru kıvrılmıştır.

Leadless Ceramic Chip Carrier Kılıf seramikten imal edilmiştir. Bu tipte bağlantı bacaklarının yerini bağlantı yüzeyleri almıştır. Ağır şartlarda çalışmaya (Motor kabininde) oldukça uygundur. 48 ve 22,9 milimetrede ise 220 bacağa sahiptirler. Buna karşılık standart DIL kılıflarında ise aynı boyutlardaki bacak sayısı bunun onikide biri kadardır. Micropack'in bir diğer özelliği ise Chip'in bir folyo üzerine tutturulmuş olması ve özel bir lehim yöntemiyle kullanılacağı karta bağlanmasıdır.

Değişik Kılıf Türleri kabininde) oldukça uygundur.

Pin Grid Array

Saplama bağlantı bacakları kare şeklindeki bir yüzey üzerinde birkaç sıra halinde dizilmiştir. Plastic Leaded Chip

Bu kılıf yüzey montajları için oldukça idealdir. Bağlantı bacakları içe doğru kıvrıktır ve “J” şeklindedir.

Quad-Flat-Pack Her dört kılıf kenarındaki ba-

Çamaşır ve bulaşık makinesi gibi dijital çalışan birçok elektrikli aletin temelinde bu ucuz ve çevreye zarar vermeyen chip'ler yatmaktadır. Mikroişlemcisi olmayan bir bilgisayarın lafı bile edilmez. Kısacası bu ufacık entegre devreler kol saatlerinden uzaktan kumandalı oyuncaklara, fotoğraf makinelerinden televizyon alıcılarına, elektronik müzik aletlerinden endüstriyel robotlara kadar her tür cihazda kullanılmaktadır. Entegre devrelerin hikayesi 1958 yılında Amerika'da Texas Instruments'de başlamıştır. Jack St. Clair adındaki bilim adamı transistörlerin üretiminde kullanılan yarı iletkenlerden düşük kapasiteli kondansatörler ve dirençlerin de yapılabileceğini keşfetmişti. Ayrıca tüm bu elemanlar kolaylıkla bir yarı iletken yüzey üzerinde bir araya getirilebiliyordu. Böylelikle ilk entegre devre ortaya çıktı. Günümüzde halen Intel, Motorola, Texas Instruments, National Semiconductor, NEC ve diğer birçok firma devre elemanlarını daha fazla entegre etmeye yani daha fazla fonksiyonu daha küçük hacme sığdırmaya çalışmaktadırlar. Bu alandaki en son icatlar 4-M Chip, 3,56x3,56 santimetrekarelik bir alanda tam 28 milyon devre elemanını kapsayan Süper Chip'ler, Gallium-Arsenid tekniği ile üretilen ve bacakları dışarı doğru kıvrılmaktadır. Small-Outline(SO)

Kılıf kare biçimindedir dışa doğru kıvrık bağlantı bacakları vardır. Lehim yerleri görülebilir ve bu şekilde optik olarak kontrol edilebilir.

Surface Mount Device (SMD)

Yüzey montaj tekniği. Parçalar kart üzerindeki deliklere yerleştirilmez (DIP'de olduğu gibi), aksine doğrudan bağlantı yolları üzerinde sabitleştirilir ve lehimlenir.

komut için sadece 5 nano saniyeye yani saniyenin 5 milyarda biri kadar bir süreye ihtiyaç duyan RISC-Prosesorlardır. Bunlar 200 Megahertz ile çalışmaktadırlar ve işlem hızları normal Silisyum IC'lerden on kat fazladır.

Tüm bunların yanında günümüzde artık tek bir Chip'ten oluşan bilgisayarlar da vardır. Bunların ilki olan TMS 1000 yine Texas Instruments tarafından 1971-1974 yılları arasında üretilmişti. Bu Chip'in en yeni modeli sadece 3x3 milimetre boyutlarındadır ve buna kapsayan dış kap ise 2,5 santimetredir. Bu entegre devre üzerinde bir bilgisayarda bulunan tüm birimler mevcuttur: Bir sabit bellek (ROM), bir doğrudan erişilebilir bellek (RAM), bir mikroişlemci yani yönetme ve işlem birimi, sistem saat frekansı kaynağı ve bir giriş çıkış birimi. Bu küçük One-Chip Microcomputer'ler genellikle gelişmiş cep bilgisayarlarında bulunmaktadırlar. Amerika'dan gelen son bilgilere göre, normalde hafızasının büyüklüğüne göre aşağı yukarı 300 entegre devre ile gerçekleştirilen IBM-PC/XT türü bilgisayarlar artık sadece 7 Chip ile yapılabilmektedirler. Zaten minyatür boyutlara ulaşmış bilgisayarların daha ne kadar ufalacağı merak konusudur. Öyle ki günümüzde bir PC'nin sahip olduğu hemen hemen tüm özellikleri üzerinde taşıyan cep bilgisayarları piyasaya sürülmüştür.

Soldaki 60 parça bugün tek bir Chip içinde toplanmıştır.

CHIP

İlk 32 Bit mikroişlemci

Entegre devrelerinin daha güçlenmeleri ve küçük boyutlara inmeleriyle birlikte yeni uygulama alanları da doğmuştur. Arabalarda kullanılan ve ani bir fren sırasında tekerleklerin kilitlenip durma mesafesinin uzamasını engelleyen Anti-Block-System'i (ABS) 1973 yılında üzerinde 1000 adet devreleri bulunan iki büyük karttan oluşmaktaydı. Arabalarda bu büyüklükte kartlar için yeterli kadar boşluk olmadığı için o yıllarda bu sistemin kullanılması imkânsızdı. On yıl sonra yani 1983'te ise aynı sistem sadece 60 entegre ile yapılmıştı ve alan olarak ilkinin onda biri kadardı. Günümüzde ise tasarımcılar her türlü trafik konumuna göre kendini ayarlayabilen tamamen kontrollü şoförsüz taşıtlar üzerinde çalışmaktadırlar.

Günümüzün modern Chip'leri aynı zamanda olumsuz şartlara dayanıklı olarak da tasarımlanmaktadırlar. Normalde entegre devreler derecenin altındaki sıcaklıklarda, aşırı rutubetli ortamlarda, hatta kendi çalışmaları sırasında ortaya çıkan sıcaklıklardan kolayca etkilenmekte ve fonksiyonlarını yitirmektedirler. Oysaki araba veya benzeri kullanım sahalarında entegre devreler oldukça zor şartlar altında çalışmak zorundadırlar, örneğin motor bölümünde ısı genellikle 100 derecenin üzerindedir. Böyle durumlarda Chip'lerin dış kılıfları özel sentetik maddelerden veya seramikten yapılmaktadır. Chip'leri oluşturan devre elemanlarının daha fazla entegre edilmesi ile birlikte dış koruma yani kılıf türleri de gelişmiştir. Burada en çok kullanılan model Chip'lerin bağlantı bacaklarının kartlar üzerindeki deliklere yerleştirildiği “saplama tekniği”dir. Standartlaşan Dual-Inline kılıfında bacaklar birbirlerine paralel iki sıra üzerinde bulunmaktadırlar. Bacak sayısı Motorola 68000 mikroişlemcisinde olduğu gibi en fazla 64 olabilir. Bunun yanında ayrıca bacakların tek bir sırada yer aldığı tipler olduğu gibi kare şeklinde bir kılıfın dört tarafında birkaç sıra bacağın olduğu entegreler de vardır. Şu anda üretilen en büyük Chip'in tam 300 adet bacağı bulunmaktadır. Yer kazancı ve kullanım kolaylığı açısından doğrudan kartın parça yüzüne monte edilen kılıf tipleri diğerlerine göre oldukça üstündür. Bu tiplerde bağlantı bacakları dışa doğru kıvrıktır veya gövdenin iç kısmına doğru harf biçimindedir. Siemens firmasının Micropack'i ve National Semiconductor'ın Tape Pak'i bu tür yapıdadır. Bu Chip'ler kullanıldığı kart üzerinde herhangi bir deliğe ihtiyaç duyulmaksızın doğrudan bağlantı yollarının üzerine monte edilebilir. Bu tür kılıfların diğer bir avantajı ise kartın her iki yüzeyine yerleştirilebilmeleridir. Chip üretiminde minyatürleştirme alanında yeni adımlar birbirini takip etmektedir. Seri üretimde kullanılan özel lazerler ile binlerce devre elemanının yer aldığı Chip yüzeylerine 0,5 mikrometre hassasiyeti ile ulaşılmaktadır. Bu şekilde modern Chip'lerin boyları 100 milimetrekareyi geçmemektedir. Bu alan üzerindeki eleman sayısı ise MOS tekniği için 10 milyar civarındadır. Chip üretiminde şu anda kullanılan temel madde silisyumdur. Fakat yakın bir gelecekte Gallium-Arsenid tekniğinin kullanımıyla birlikte entegre devrelerde oldukça yüksek hızlara erişilebilecektir. Optik ve Bio Chip'ler ise şimdilik sadece bilim kurgularda yer almaktadır.

Por r ork