Dlaczego cewki nie można wyprodukować w układzie scalonym?

Wytwarzanie cewek bezpośrednio w układach scalonych (IC) jest trudne, głównie ze względu na ich rozmiar fizyczny i złożoność. W przeciwieństwie do rezystorów i kondensatorów, które można zminiaturyzować za pomocą procesów półprzewodnikowych, cewki indukcyjne wymagają znacznej ilości miejsca i zazwyczaj obejmują uzwojenia z drutu wokół rdzenia. To sprawia, że ​​niepraktyczne jest zintegrowanie ich w zwartej i gęsto upakowanej strukturze układów scalonych bez znaczącego zwiększenia rozmiaru i kosztu układu scalonego.

W elementach układów scalonych często unika się cewek indukcyjnych z kilku powodów. Po pierwsze, ich rozmiar i potrzeba stosowania rdzeni magnetycznych sprawiają, że są one niekompatybilne z planarnymi procesami wytwarzania stosowanymi w układach scalonych. Po drugie, cewki mogą wprowadzać niepożądane szumy i zakłócenia w obwodach wysokiej częstotliwości, wpływając na ogólną wydajność i niezawodność układu scalonego. W rezultacie projektanci wolą stosować metody alternatywne, takie jak obwody aktywne lub zewnętrzne komponenty dyskretne, aby osiągnąć podobną funkcjonalność bez uszczerbku dla zwartości i wydajności układu scalonego.

W obwodach IC i RC (rezystor-kondensator) cewki indukcyjne zwykle nie są używane ze względu na trudności w ich integracji bezpośrednio z podłożem półprzewodnikowym. Procesy wytwarzania układów scalonych są zoptymalizowane pod kątem tworzenia warstw materiałów przewodzących i izolacyjnych, które dobrze nadają się do tworzenia rezystorów i kondensatorów, ale nie cewek. Cewki są również bardziej podatne na zmiany w procesach produkcyjnych, co może mieć wpływ na ich spójność działania w porównaniu z rezystorami i kondensatorami wytwarzanymi w układach scalonych.

Niektórych komponentów, takich jak przełączniki mechaniczne lub duże elementy pasywne, takie jak transformatory, nie można wytworzyć bezpośrednio w układzie scalonym ze względu na naturę procesów produkcyjnych półprzewodników. Przełączniki mechaniczne obejmują ruchome części, których nie można zintegrować ze strukturą półprzewodnikową układów scalonych, podczas gdy transformatory wymagają skomplikowanego uzwojenia cewek i rdzeni magnetycznych, które nie są kompatybilne z płaskimi warstwami używanymi w produkcji układów scalonych. Komponenty te są zwykle używane zewnętrznie w połączeniu z układami scalonymi w celu osiągnięcia określonych funkcji w obwodach elektronicznych.

Jedną z rzeczy, których nie da się wytworzyć na układzie scalonym, jest trójwymiarowa struktura, taka jak przełącznik mechaniczny lub złożone urządzenie elektromagnetyczne, takie jak transformator. Procesy wytwarzania układów scalonych są zasadniczo planarne, co oznacza, że ​​obejmują warstwy materiałów osadzonych i ułożonych na płaskim podłożu. Tworzenie trójwymiarowych struktur lub urządzeń z ruchomymi częściami przekracza możliwości standardowych technik produkcji półprzewodników stosowanych w układach scalonych. Dlatego komponenty wymagające takich konfiguracji muszą być wdrażane oddzielnie od samego układu scalonego.

Recent Updates

Related Posts