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混合电路和模块技术的进化与应用

2022-01-20 11:06分类:电子元器件 阅读:

 

伴随着 IC 的快速发展趋势, IC的应用提高了混和电源电路和板块的优点,能够确保商品可靠性和长期性易用性、稳定性等。ASIC 技术性的产生提供了领域改革,从全订制到现今的 COTS,在军工用系统软件中再次应用混和电源电路和板块的看法依然合理。

50 很多年来,混和电源电路和控制模块技术性一直在发展趋势,如今,控制模块使用了 COTS (商业现有有销售) 方式,为减少制定周期时间、缓解落伍取代难题及其解决 SWaP (规格、净重和输出功率) 挑戰作出了杰出贡献。大家来总结一下这类工艺的进步历史时间,探寻一些对航天航空和国防安全领域来讲十分关键的要素。

混合电路和模块技术的进化与应用

1初期的混和电源电路

上世纪 50 时代中后期,应用分立式晶体三极管的测算行业得到了巨大进步,可是线路板越来越日益繁杂了,有时候有数千个互联的晶体三极管、二极管、电阻和电力电容器。因而,必须一种解决方法来提升相对密度和稳定性。政府部门为试着各种各样混和电源电路核心理念给予了支助。

在这里一行业,国防部兴趣盎然,特别是在活跃性。1958 年,英国国防部支助的 RCA 企业开发设计“小型控制模块”定义。这类定义采用的办法是,应用从外界配备、统一尺寸的正方体,便于这种正方体可以互相固定不动在一起。在內部,各种各样分立式部件的小集成ic竖直并置,在其边缘处互联。从容积上看,部件相对密度增强了超过二倍,稳定性则提升了 6 倍,国防部很高兴,在下面的两年中又进一步项目投资。在 1962 年,一个 10 部件控制模块的价位为 52 美金,大概是基本分立式 PCB 解决方法价格的 2.5 倍。

虽然价格很高,可是 RCA 的小型控制模块十分取得成功,但是性命很短,集成电路芯片 (IC) 的问世毫无疑问促使了这类控制模块退位。初期 IC 的价位是混合式教学解决方法的 9 倍,这种 IC 经常是国防部或政府部门支持新项目的获益者,1962 年的一个知名新项目是,雷神1 (Raytheon) 企业为美国航空航天局 (NASA) 修建的“强仕制导技术电子计算机 (Apollo Guidance Computer)”。

伴随着 IC 的快速发展趋势,大家没多久就了解到 IC 相对性于混和电源电路和板块的优点。从这些方面看来,混和电源电路技术性仍然存有好像让人诧异。但是,国防部经常有更普遍的考虑到,包含相对性于自主创新和繁杂运作规定,考虑到商品可靠性和长期性易用性、稳定性、应用性等。这种要素与混和电源电路和板块的特殊技术性优点紧密结合,毫无疑问是混和电源电路技术性过去 50 年获得不断应用的因素之一。

2集成

在文中包含的这段时间,ASIC 技术性提供了领域改革。最开始,数以百计门的门阵列为军队供应了一条提升智能化处理速度的方式,伴随着门相对密度的快速增强和开发环境的改善,混和电源电路的日子好像屈指可数了。上世纪 80 时代中后期,军工用机器设备室内设计师了解到数据 ASIC 的顺利性,试着将同样的办法运用到混和数据信号电源电路。她们的行为关键由微型化要求核心,由于国防部必须愈来愈繁杂的系统软件,那时候那样的系统软件费用预算非常大。可是,调节为用户应用而彻底个性定制的设计工具难以,仿真模拟设计方案也很繁杂,这类艰难和多元性代表着,针对事实上彻底个性定制的制定来讲,混和数据信号 ASIC 依然会十分集中地消耗資源,并且高宽比依靠半导体材料生产商的设计部门。虽然仿真模拟 ASIC 设计工具和工艺现已获得了巨大进步,可是真实的世界的仿真模拟难题范畴开阔,依然无法用现有有销售的半订制电源电路一一处理。因而,当现有有销售的设备充分发挥不上功效时,混和电源电路为将各种各样选用不一样生产工艺生产制造的性能卓越仿真模拟和数据信号链接作用融合到单独封裝中给予了一条方式。

3特性

军工用和航天航空系统软件一般是以模块化设计分系统为基本制定的。比如,当场可拆换模块 (LRU) 简单化了服务项目和运作适用。LRU 互联借助 MIL-STD-1553 系统总线插口等规范。用混和电源电路、控制模块、ASIC 宏或在规范形式的电路板上完成这种作用早已变成优选方式,事实上,他们便是专用型规范商品 (ASSP) 和基本上预制构件。

这展示出2个主要要素。最先,不必要的再次创造发明是没什么独到之处,并且让室内设计师致力于系统软件的主要专利权才算是更合理的用工方法。次之,依照现在的规范,国防和航天航空也是半导体材料的小客户,与开发设计片式 IC 级 ASSP 对比,开发设计控制模块或线路板级解决方法是更为实际的认为。

传统式上,开关电源的功能规定也很好地与混和控制模块技术性保证了一致,这类工艺所运用的密封性金属桶封裝达到高溫、可靠性高国防使用的功率和发热量管理方法要求。伴随着大中型 FPGA 和微控制器的开关电源规定愈来愈高,对更高效率的开关电源构架和负荷点 (POL) 调整的要求早已造成 发生了新的控制模块解决方法。

一直以来,雷达探测等运用也一直借助混和电源电路和控制模块完成 RF 和微波加热解决方法。仅仅近些年,才发生了逐渐达到这类需要的片式 IC 商品,可是如今,新型高宽比平行面的相控阵雷达再度将注意力集中到控制模块解决方法上。

4安全系数

商品落伍取代对军工业生产来讲是个特别明显的难题。30 到 50 年的新项目使用寿命很普遍,因而国防和航天航空机器设备经销商持续寻找减少风险性的方法。混和电源电路和控制模块一直是一种试着防护国防安全领域与半导体业迅速改变的方式 。储存器控制模块是一个造成兴致的特殊行业,由于 DRAM 和 SRAM 技术性的使用寿命特别是在短。能够 维持规范尺寸和脚位合理布局的定义,与此同时能够升级控制模块内的储存器集成ic。这件事情写起來比具体做的时候非常容易得多,一部分是由于,在存取速度、构架和电源电压层面持续获得进度。另一方面,假如室内空间容许,应用规范形式的内嵌式CPU主控板可给予一种更高等级的方式 。但是规范尺寸的理念是许多落伍取代管理方法策略的关键,毫无疑问也是危害混和电源电路和控制模块解决方法使用寿命长度的一个关键要素。

混和电源电路和控制模块也是有优点,由于全订制控制模块可以用来掩藏与硬件开发相关的可贵的专利权,使反向工程更为难以达到。仅查询封裝上的元件总数不能对硬件开发编解码。除此之外,有一些集成电路芯片也很难在公开市场操作上购到。

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