EN
Գրիգ Հղումներ
Արտադրման գործընթացների ընթացքում տեղի ունեցող փոփոխությունները իրականում ազդում են նրան, թե արդյոք IC չիպերը համապատասխանում են դրանց թույլատրելի սահմաններին: Այստեղ դեր են խաղում ±5 նմ-ի շուրջ լիտոգրաֆիայի անհամապատասխանությունը, մոտ ±3%-ով դոպինգի կոնցենտրացիայի փոփոխությունները և մոտ ±0,2 Å-ով օքսիդային շերտի հաստության տարբերությունները: Չնայած ստատիստիկական գործընթացի վերահսկողությունը օգնում է նվազեցնել այս պարամետրերի տատանումները, փոքր փոփոխությունները դեռևս կարող են զգալիորեն ազդել տրանզիստորների բետա արժեքների վրա՝ երբեմն դրանք փոխելով 10-20% ստանդարտ CMOS արտադրության դեպքում՝ համաձայն Intel-ի 2022 թվականի հայտնաբերումների: Նայելով նորագույն 5 նմ FinFET տեխնոլոգիային՝ բազմակի նմուշային տեխնիկաները իսկապես բարելավել են ճշգրտության մակարդակները: Այնուամենայնիվ, դեռևս պահպանվում է դրանց երկարության տատանումների հետ կապված խնդիրը, որը առաջացնում է կորուստների հոսանքի տարածում մինչև 15% անալոգային սխեմաներում, ինչը շարունակում է ներկայացնել մարտահրավեր այս առաջադեմ հանգույցների վրա աշխատող նախագծողների համար:
2023 թվականի կիսահաղորդիչների ինժեներիայի ուսումնասիրությունը վերլուծել է 10,000 օպերացիոն համարժեք, բացահայտելով նշաձողի սպեցիֆիկացիաներից զգալի շեղումներ.
| Պարամետր | Նշված թույլատրելիություն | Չափված տարածում | Համակարգի ազդեցություն |
|---|---|---|---|
| Օֆսեթ լարում | ±50 µՎ | ±82 µՎ | 24-բիթանոց ADC-ում 0,4% խզում |
| CMRR | 120 դԲ (տիպիկ) | 114–127 դԲ | pSRR-ի 11% նվազում |
| GBW | 10 ՄՀց (±5%) | 8,7–11,3 ՄՀց | փուլի արժեքի 16% նվազում |
Այս շեղումները հանգեցրեցին սարքավորման 18% հավելարձակի նորոգման՝ ISO 7628 սիգնալի ամբողջականության ստանդարտներին համապատասխանելու համար:
Ճշգրիտ անալոգային շղթաները պահանջում են խիստ տարրերի թույլատվություններ, քանի որ փոքր շեղումները պասիվ և ակտիվ տարրերում կարող են հանգեցնել համակարգային մակարդակի սխալների:
Դիմադրությունների հանդուրժողականությունը ազդում է լարման բաժանման, կայուն շահույթի պահպանման և շղթաներում ջերմային աղմուկի կառավարման ճշգրտության վրա: Երբ հակադարձ կապի դիմադրությունների միջև տարբերությունը մոտ 1% է, սա կարող է դիֆերենցիալ հարբակների ճշգրտությունը կրճատել մոտ 1,8%-ով՝ համաձայն 2022 թվականին IEEE-ի հետազոտության արդյունքների: Այս փոքր անհամապատասխանությունները խնդիրներ են ստեղծում ինչպես սենսորների, այնպես էլ ADC-ների համար: Վերլուծելով իրական հետազոտական տվյալները՝ տեսնում ենք, որ ստանդարտ 5% ածխածիքային թաղանթային դիմադրություններից անցնելը բարձր ճշգրտության 0,1% մետաղական թաղանթային տարբերակներին շատ ավելի կայուն է դարձնում սիգնալային շղթաները: −40°C-ից 125°C ընդգրկված ջերմաստիճաններում կատարված փորձարկումները ցույց են տվել մոտ 42% կատարողականի բարելավում, ինչը շատ կարևոր է այն արդյունաբերական կիրառություններում, որտեղ պայմանները հաստատ փոփոխվում են:
Լազերային կտրված միաբյուրեղ դիմադրություն ցանցերը հասնում են å0.05% հարաբերական համընկնման՝ օգտագործելով ընդհանուր սուբստրատներ, որոնք նվազագույնի են հասցնում ջերմային գրադիենտները: Սա հնարավորություն է տալիս 24-բիթանոց ADC-ների համար հղման ցանցերին պահել ±2 ppm/°C հսկողությունը՝ բավարարելով բժշկական վիզուալիզացիայի համակարգերի խիստ պահանջներին:
Ճշգրիտ օպերացիոն միկրոսխեմաների JFET մուտքային ստորաբաժանումները ցուցաբերում են շեմային լարման տատանումներ՝ մինչև ±300 մՎ արտադրական լոտերի ընթացքում, ինչը պահանջում է դասավորում ցածր շեղման կիրառումների համար: Պարամետրային վերլուծությունը (2023) ցույց է տվել, որ GaAs JFET-ները, որոնք 150°C-ում ենթարկվել են 1000 ժամ տարեցության, ցուցաբերում են 12–18% ավելի մեծ պարամետրային շեղում, քան սիլիցիումային սարքերը, ինչը ընդգծում է ավիատիղանքների շրջակա միջավայրում վստահելիության հարցերը:
Ժամանակակից օպերացիոն միկրոսխեմաները օգտագործում են առաջադեմ միկրոսխեմաների վրա մեթոդներ՝ համապատասխանելու միկրոսխեմայի թույլատրելի շեղումների ստանդարտներին՝ պահպանելով արդյունավետ արժեքը:
Լազերային մշակումը ճշգրտորեն կարգավորում է թաղանթային ռեզիստորները արտադրման ընթացքում՝ հասնելով ±0,01 %-ի չափագրման ճշգրտության: 2023 թվականի կիսահաղորդչային արտադրության ամփոփման համաձայն՝ այս մեթոդը 75 % -ով բարելավում է ռեզիստորների համընկնման ճշգրտությունը՝ էականորեն բարձրացնելով կարևոր պարամետրերը, ինչպիսիք են խզման սխալը և CMRR- ն (ընդհանուր մոդուլի սեղմման հարաբերակցությունը):
Զրոյացման համակարգերն ու չոփերային կայունացումը դինամիկորեն ուղղում են շեղման լարումները՝ նվազեցնելով այն 1 միկրովոլտից ցածրի, ինչը ճշգրիտ օպերացիոն համեմատիչներում: Զրոյացման ճարտարապետությունները 90 %-ով կրճատում են ջերմաստիճանային շեղումը համեմատած անկոմպենսացված կառուցվածքների հետ, ապահովելով երկարաժամկետ կայունություն չափագիտական և բժշկական սարքավորումներում:
Ճշգրիտ օպերացիոն համարժեքները 2024 թվականի Աուդիո հաստատիչների շուկայի զեկույցում նշվածի համեմատ հինգ անգամ ավելի խիստ վերահսկողություն են ապահովում միջադիր լարման և կորելացված հոսանքի նկատմամբ, քան ընդհանուր նպատակների համար նախատեսված մոդելները: Ջերմային լարվածության պայմաններում ճշգրիտ տարբերակները պարամետրերի կայունությունը պահպանում են ութ անգամ ավելի լավ, ինչը հիմնավորում է դրանց կիրառումը ավիատիեզերական և արդյունաբերական կառավարման համակարգերում:
Կոմպոնենտների թույլատվությունները կարող են հանգեցնել համակարգային սխալների, որոնք գերազանցում են ±25%՝ ըստ եկամտի ճշգրտության և ջերմաստիճանային կայունության (Կառավարման համակարգերի տեխնոլոգիա, 2023): Ինժեներները այս մարտահրավերներին դիմում են երեք լրացուցիչ ռազմավարությունների միջոցով:
Հաստատուն նախագծումը սկսվում է լարման, ջերմաստիճանի և տեխնոլոգիական անկյունների վերաբերյալ ամենավատ դեպքի թույլատվության վերլուծությունից: Արդյունավետ մեթոդներից են.
2023 թվականի արդյունաբերական հարցման տվյալները ցույց են տվել, որ այս մոտեցումները կատարողականի տատանումները 15-25% կրճատում են համեմատած հասարակ մոտեցումների հետ
Փակ կապի մեխանիզմները թույլատվություն են տալիս իրական ժամանակում ուղղել կոմպոնենտների շեղումները: Հարմարվողական տոպոլոգիաները՝ ինչպես օրինակ ավտոմատ զրոյացման համարվորները և անջատվող կոնդենսատորային ֆիլտրերը, հասնում են <0.01% խզումի սխալի չնայած 5% ռեզիստորների թույլատվությանը: Ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ փակ կապի համակարգերը 40% ավելի բարձր թույլատվության դիմադրողականություն են ապահովում բաց կապի կոնֆիգուրացիաների համեմատ ճշգրիտ լարման ստանդարտներում:
Արտադրությունից հետո կատարվող կարգավորումը համընկնում է իրական կատարողականի և նախագծման նպատակների հետ.
| Տեխնոլոգիա | Թույլատվության բարելավում | Տիպիկ կիրառումներ |
|---|---|---|
| Լազերային կտրում | ±0.1% – ±0.01% | Լարման հաշվարկներ |
| EEPROM քալիբրավորում | ±5% – ±0.5% | Սենսորային սիգնալային շղթաներ |
| Պահանջարկի դեպքում կարգավորում | ±3% – ±0.3% | Ծրագրավորվող խոշորացման համակարգիչներ |
Առաջատար արտադրողները ներկայումս թվային կարգավորման ցանցեր են ներդնում IC փաթեթների մեջ՝ ապահովելով դաշտային կարգավորվող հատված հիմնված փոփոխությունների և շրջակա միջավայրի փոփոխությունների համար:
Այն բաղադրիչները, որոնց թույլատրելի սխալը ավելի փոքր է (մոտ կամ 0.1%-ից ցածր), սովորաբար 15-ից 40 տոկոսով ավելի թանկ են սովորական դասի մասերից, որոնց թույլատրելի սխալը 2-ից 5% է: Նախագծի համար մասեր ընտրելիս կարևոր է թույլատրելի սխալի պահանջները համապատասխանեցնել սխեմայի իրական կարիքներին: Օրինակ՝ օպերացիոն համեմատիչների փոփոխական լարման դեպքում այդ խիստ սահմանափակումները կարևոր են, քանի որ դրանք կատարման համար կարևոր են, սակայն նախագծի այլ մասերը կարող են աշխատել ավելի էժան տարբերակներով: Վերցրեք, օրինակ, ճշգրիտ անալոգային սխեմաները՝ դրանք բացարձակապես պետք է ունենան խիստ թույլատրելի սխալներ, որպեսզի պահպանվի սիգնալի որակը: Իսկ թվային համակարգերը? Դրանք սովորաբար շատ ավելի հեշտ են հարմարվում բաղադրիչների տարբերակներին, ինչի պատճառով շատ ինժեներներ այստեղ ընտրում են ավելի էժան տարբերակներ՝ առանց ֆունկցիոնալությունը կորցնելու:
Կարևոր է, որ բաղադրիչը ժամանակի ընթացքում շարունակի աշխատել ակնկալված ձևով: Երբ այն ենթարկվում է կրկնվող ջերմաստիճանային փոփոխությունների, ոչ հերմետիկ պատվածքներով բաղադրիչներում պարամետրերի տատանումները կարող են աճել մինչև եռապատկապես ի համեմատ սովորական մակարդակի հետ: Խոնավության հետ կապված խնդիրներն էլ այդքան վատ են՝ համաձայն նախորդ տարվա «Կիսահաղորդիչների հուսալիության զեկույցի», առաջացնելով կապակցված հոսանքների աճ սովորական մակարդակի կեսից մինչև կրկնապատիկը: Ռազմական ստանդարտներին համապատասխան պատրաստված՝ ճիշտ եռակցված և հիմկանային այրման փորձարկումների ենթարկված բաղադրիչները ցուցաբերում են մոտ 70 տոկոսով պակաս անսարքություններ հետագա օգտագործման ընթացքում համեմատ սովորական առևտրային մասերի հետ: Սա այդ բարձր որակի բաղադրիչները դարձնում է անհրաժեշտ օդանավերի համակարգերի կամ բժշկական սարքերի նման կարևոր կիրառությունների համար, որտեղ անսարքությունը հնարավոր չէ: Դիզայներները, ովքեր ստեղծում են շղթաներ դժվար պայմաններում, պետք է ուշադիր ուսումնասիրեն MTBF ցուցանիշները և իրականացնեն արագացված կյանքի տևողության փորձարկումներ՝ մինչև վերջնականապես ընտրելը բաղադրիչները: