Что такое микросхемы и какая их главная задача

Википедия гласит, что микросхема — это материальное воплощение электрической схемы, которое выполняет определенную функцию. Эта формулировка также подходит к чипам — маленьких плоских кусочков, на поверхности которых, собственно происходит весь процесс.

Микросхемы обрабатывают информацию, которая выражена двоичным кодом (бинарным кодом) единицами и нулями. Они работают на основе транзисторов — радиоэлектронных полупроводниковых элементов, которые управляют входным током. В одной микросхеме помещается до миллиарда транзисторов, что дает нам огромные вычислительные мощности. Сегодня, на микросхемах построены современные компьютеры, смартфоны и вся умная электроника.

Как работает микросхема

Так как микросхемы является основой всех гаджетов, что нас окружают, следовательно, технология достаточно массовая. В ее основе лежит специальный материал — монокристаллический кремний, на нем и формируется инженерами микросхемы с электронных элементов: конденсаторов, резисторов и транзисторов.

во избежании неприятностей, микросхемам нужен диэлектрик, который служит для изоляции транзисторов друг от друга и металлические проводники для соединения. Иными словами говоря, транзистор превращает входной ток и передает информацию в виде 01001 110 000111 010101… и тому подобное.

Как изготовляют монокристаллический кремний

В современных микросхемах на одном кристалле кремния расположены миллиарда транзисторов, поэтому их размещением занимается компьютер, а не человек.

Кристаллы для микросхем выращивают специальным способом, к сплаву кремния кладут небольшой кусочек самого кремния, и медленно его вращают, пока не начнет застывать. Из этого следует цилиндр монокристаллического кремния, который нарезают на несколько пластин. К кремнию добавляют атомы различных элементов, формируя ключевой элемент транзистора — p-n-переход. Пленка из оксида кремния изолирует транзисторы, а металлические развязки соединяют их между собой.

Быстрая и правильная обработка информации – главная задача микросхем

Выше говорилось, что микросхемы выполняют вычислительные функции. Они обрабатывают двоичный код, трансформируя его в электрический сигнал и наоборот. С микросхем созданы различные устройства — от датчиков движения к средствам машинного зрения и разумных бытовых приборов.

Что такое закон Мура?

Основатель корпорации Intel Гордон Мур вычислил, что количество транзисторов на монокристалле удваивается каждые два года. Это происходит благодаря уменьшению самих транзисторов, однако у этого процесса есть предел, который рано или поздно придется пересечь, что есть проблемой, так как неизвестно как это сделать.

Производство центральных процессоров, внутри наших устройств, имеет ограничения. Дело в том, что общая вычислительная мощность возрастает, если распределять задачи между ядрами процессора. Логичное решение — создание многоядерных процессоров — позволило сделать рывок в микроэлектронике 10 лет назад, когда Intel представила двухъядерный процессор Core Duo.

Впрочем, этот же закон вводит ограничения на рост производительности от этой многоядерности.

Угрозу видят в том, что на фоне стремительного роста технологий микросхем предыдущие технологии будут слишком быстро и «искусственно-принудительно» устаревать. Через токсичные материалы, которые используют в производстве современных компьютеров, чрезмерный моральный износ без разумного регулирования имеет вредное воздействие на окружающую среду и может привести к катастрофе.

Мировая микроэлектроника, следуя закону Мура, до сих пор всегда опровергала опасения инженеров, что вот-вот упремся в непреодолимые физические ограничения, после которых отрасль или застрянет навсегда, или должна будет перейти на принципиально новые материалы и технологии.

Виды конструкций, параметры микросхем и их главные различия

11 Марта 2022г.

Микросхемы, они же интегральные схемы или микрочипы, – это устройства, которые содержат в себе множество транзисторов, диодов, резисторов и прочих элементов. Английское слово chip в переводе означает «тонкая пластинка». Это относится к пластинке (или даже пленке) кристалла – полупроводниковой основы микросхемы. Большинство этих изделий выпускается в корпусах, но есть и бескорпусные модели.

Разновидности микросхем и их главные различия

Корпус микросхемы (МС) призван защитить ее функциональность, прикрывая полупроводниковые элементы и контакты от внешних воздействий (пыли, влаги, механических повреждений). Главная его задача – это отвод и рассеивание выделяемого тепла. Есть множество разновидностей корпусов МС:

• керамические,
• металлокерамические,
• металлопластмассовые,
• металлостеклянные,
• пластмассовые,
• полимерные,
• стеклянные.

Для массового тиражирования по большей части применяется 2 вида корпусной защиты – керамические и сделанные из пластика. Они стандартизованы для облегчения технологического процесса, и их количество исчисляется сотнями!

Бескорпусные микросхемы – это полупроводниковые кристаллы, покрытые защитным лаком либо компаундом.

Залитые компаундом, они выглядят как черные кляксы, из-за чего их прозвали «капельками».

После решения ЕС запретить неремонтопригодную технику судьба таких микросхем предрешена.

Виды конструкций микросхем

• Металлостеклянными корпусами герметизируют МС повсеместно, т.к. они просты в производстве, надёжны, недорогие, но по электрическим параметрам уступают металлокерамическим. Их используют при производстве крохотных гибридных интегральных микросхем высокой степени безопасности НЧ и ВЧ диапазонов, герметизируя лазерной сваркой.
• В металлополимерных кожухах используются крышки из металла, а выводы платы герметизируются путём заливки компаундом холодного отверждения, что обеспечивает малую усадку.
• Сейчас для герметизации плат применяют по большей части металлокерамические оболочки, т.к. они надёжны, прочны и в пределах СВЧ отличаются незначительными потерями. Недостаток металлокерамики – сложная технология производства, трудоемкость получения сырья, высокая цена. Однако МС в металлокерамической защите очень любят военные. Стойкие к радиации, они широко используются в космонавтике.
• Пластмассовые корпуса обладают такими достоинствами: доступность и дешевизна сырья, технологичность сборки, малый вес. К недостаткам пластиковой защиты относят: гигроскопичность, и как следствие – слабые влагозащитные свойства и подверженность к растрескиванию. Пластмасса и металл имеют существенную разницу в показателях теплового растяжения, поэтому их соединение не отличается надежностью. Еще один недостаток – слабый теплоотвод.
• Керамические оболочки получают из искусственно синтезированных материалов при спекании порошковидных либо зернистых неорганических соединений. Чаще используют оксид алюминия (90-99% состава) с небольшим включением оксидов кремния, кальция, железа, магния, циркония. МС в керамике в первую очередь востребованы в областях, где требуются повышенные эксплуатационные характеристики (космос, военная сфера, спецтехника).

Динамические параметры микросхем

Это характеристики МС в режиме переключения, в основном это время:

• перехода из логического 0 в 1, и наоборот;
• задержки сигнала в момент включения и выключения микросхемы

К числу динамических характеристик нужно отнести также помехоустойчивость, т. е. способность противостоять воздействию импульсных помех. Количественно этот показатель характеризуется амплитудой и продолжительностью импульса помехи.

Микрочипирование вашей собаки | Клиника для животных VCA

Что такое микрочип?

Сегодня технология микрочипов используется повсеместно: от компьютеров и сотовых телефонов до имплантатов, вживляемых в диких животных для отслеживания их движений, и до микрочипов для домашних животных, предоставляющих идентификационную информацию. Различные типы микросхем работают по-разному, в зависимости от их назначения.

Микрочипы, используемые для домашних животных, предназначены для обеспечения постоянной идентификации. Эти имплантированные микрочипы называются метками радиочастотной идентификации (RFID). Они крошечные, размером с большое рисовое зернышко, размером пассивный . Это означает, что они пассивно хранят уникальный идентификационный номер и не передают активно никакой информации. Микрочип, имплантированный в вашу собаку, не имеет батареи и внутреннего источника питания, поэтому он неподвижно сидит в собаке, пока не будет прочитан сканером микрочипа.

Как микрочип вживляется в мою собаку?

Перед введением стерильный микрочип сканируется в упаковке, чтобы убедиться, что идентификационный код транспондера совпадает с кодом, указанным на этикетке со штрих-кодом на упаковке.

Игла с микрочипом вставляется в пистолет для аппликации или шприц, и ваша собака готовится к инъекции. Для собак стандартным местом для размещения микрочипа является подкожная клетчатка вдоль средней линии спины (позвоночника) между лопатками собаки. Для правильного размещения ваша собака должна стоять или лежать на животе. Часть дряблой кожи между лопатками осторожно подтягивают и быстро вводят иглу. Спусковой крючок аппликатора нажимается, вводя микрочип в ткань.

После установки собака сканируется, чтобы убедиться, что чип считывается правильно.

Больно ли вставлять чип?

Процедура быстрая, безопасная и относительно безболезненная. Чипы обычно вставляются без происшествий даже самым маленьким щенкам. Игла для аппликации большая, и некоторые клиенты выбирают имплантацию микрочипа во время стерилизации или стерилизации, чтобы собаку можно было обезболить перед инъекцией. Однако в этом нет необходимости, и микрочип можно вживить в любое удобное время.

Есть ли что-нибудь еще, что я должен сделать?

После того, как ваш питомец будет чипирован, вы должны зарегистрировать его вместе с вашим именем и контактной информацией в соответствующем агентстве. Ветеринар предоставит вам соответствующие документы и контактную информацию, а также сообщит, требуется ли какая-либо плата. Отсутствие регистрации микрочипа вашего питомца сделает весь процесс бесполезным, так как номер микрочипа не будет ни с кем связан.

Если вы переедете или измените свою контактную информацию, обязательно обновите информацию о микрочипе вашего питомца. Если ваш питомец потерялся и нашелся, эта информация необходима, чтобы воссоединить вас с вашим питомцем.

Как обнаруживается микросхема?

Микрочип можно «прочитать» с помощью сканера микрочипов, который обнаруживает специальный электронный код, встроенный в чип, и отображает идентификационный номер на экране сканера.

Поскольку случайный микрочип может мигрировать или сместиться, считыватель микрочипов будет проходить по всему телу животного, чтобы обеспечить обнаружение чипа, если он присутствует.

«Большинство, если не все, общества защиты животных и приюты теперь имеют универсальные считыватели микрочипов и регулярно сканируют всех бездомных и раненых животных.»

Большинство, если не все, общества защиты животных и приюты для животных теперь имеют универсальные считыватели микрочипов и регулярно сканируют всех бездомных и раненых животных. Предпринимаются шаги по стандартизации ридеров и разработке легкодоступных баз данных.

Моя собака всегда носит ошейник с идентификационными бирками. Разве этого недостаточно?

К сожалению, ошейники могут сломаться, упасть или сняться. Когда идентификационные бирки новые, их легко читать. Однако по мере того, как они стареют и изнашиваются, становится сложно разобрать всю информацию, которая на них есть.

У моей собаки уже есть татуировка. Зачем мне чипировать его?

К сожалению, татуировки очень трудно прочитать. Обычно их располагают в области боков, где они могут быть скрыты волосами. Даже находясь в ушах, они со временем могут потускнеть, а цифры и буквы стать нечитаемыми. Они также могут быть легко изменены. Даже если они читабельны, получить информацию о питомце и его владельце может быть сложно, так как нет общих баз данных для этой информации.

«Микрочипы не могут быть неправильно считаны, а идентификационный номер защищен от несанкционированного доступа.»

Микрочипы не могут быть неправильно считаны, а идентификационный номер защищен от несанкционированного доступа. Информацию о домашнем животном и владельце обычно легко получить из базы данных.

Микрочипированные вакцины: 15-минутное исследование

3 июня 2021 г.

Сохраненные истории

Недавно я получил свою первую вакцину против COVID-19.

Весь опыт был чрезвычайно рутинным: я показал свою регистрацию, встал в зону ожидания, увидел медсестру, сделал прививку, подождал 15 минут на случай неблагоприятной реакции и ушел.

О, и у меня есть кнопка.

Период ожидания, конечно, был тогда, когда это случилось.

Джеймс , сказал ядовитый голос в моей голове, пока я пролистывал свой телефон. Джеймс!

Что это?

Что, если они чипируют вас? Вы знаете, Билл Гейтс, с 5G и Wi-Fi?

Заткнись, я смотрю кошачьи мемы.

Джеймс! Вы разрабатываете носимые устройства для жизни. Вы знаете, что микрочипирование кого-то возможно.

Да, конечно. Они этого не сделали.

Так что докажи это, большой мальчик.

Это правда, я главный научный сотрудник компании по обработке данных, которая производит носимые устройства. Я провел последние 15 лет, внедряя технологии в людей и в людей. Размышления о том, как работают нательные устройства, занимают в основном весь мой день, и одно из моих любимых умственных упражнений — посмотреть, смогу ли я извлечь практическую информацию из диких и безответственных концепций безмозглых мусорщиков в Интернете.

Ergo: Дядя Билл чипировал меня?

У меня было 15 минут, чтобы все обдумать. Вот что я знал:

* Я видел, как пустые шприцы наполнялись — явно, на глазах у всех — из многоразовых флаконов. Вакцина Pfizer, шесть прививок на флакон. Я видел, как медсестры наполняют шприцы, другие медсестры несут подносы с предварительно заполненными шприцами к столам, а шприцы используются. Делалось это довольно бессистемно, по мере необходимости.

* Шприцы были Monojects — модель, произведенная Cardinal Health, огромной транснациональной компанией. Monoject легко узнать по оранжевому пластиковому корпусу, в который вставляется игла после однократного использования. Это предотвращает травмы от укола иглой у медсестер, которым приходится использовать эти шприцы сотни раз в день. Хороший дизайн.

* Игла была узкой, я бы оценил 25 калибр. Стандартное измерение иглы (первоначально калибр проволоки Бирмингема) описывает ее диаметр — и, как и большинство имперских измерений, не имеет никакого смысла. Короче говоря, игла 25-го калибра имеет диаметр около полмиллиметра, а внутренний диаметр около четверти миллиметра. Калибр иглы меняется в зависимости от медицинского применения: когда вы сдаете кровь, она обычно выходит через иглу 16-го калибра (большего размера); когда вы вводите инсулин, он может пройти примерно через 30-калиберный (меньший).

* Длина иглы, вероятно, составляла 1,5 дюйма. При больших плечах однодюймовая игла будет слишком короткой для внутримышечных инъекций. Эти уколы должны пройти через вашу кожу, через подкожный жир, а затем в основную мышцу. Большие плечи, как у меня, требуют более длинных игл. Я видел, как мой выстрел прошел до конца. Никакой драмы.

* У меня не было никаких других контактов с людьми и, следовательно, не было никаких дополнительных возможностей для микрочипирования в любой момент моего визита для вакцинации, как можно было бы ожидать в медицинском учреждении, созданном для лечения инфекционного заболевания. Бесплатные объятия не раздавались и не поощрялись.

Все были в двойных масках, так что наличие бортового микрочипа (если это вообще возможно) тоже казалось маловероятным.

Так что же все это значит?

Начнем с того, что исключим возможность того, что мне подарили чип с функцией 5G. Самые последние чипы 5G имеют размер копейки и никогда не поместятся в эти иглы. (Это если оставить в стороне вопрос о том, как питать такой чип после его установки.)

Можно ли было получить другой, более универсальный тип микрочипа? Один из них определяется, скажем, как небольшое устройство с какой-либо цифровой емкостью хранения, передачи или пропускной способности? Если представить, что цель заговора — просто имплантировать всех, как своенравных котов, то единственным способом обеспечить разумное покрытие — не говоря уже о «курице в каждой кастрюле и по чипсу в каждом плече» — будет предварительное заполнение

шприцы , а не флаконы с вакциной, с полезной нагрузкой микрочипа .

Видите ли, в моем прививочном центре быстро делали полдюжины уколов из одного и того же многоразового флакона, поэтому, если предполагаемые микрочипы были в суспензии (то есть частицы, взвешенные в жидкости), вы никогда не могли быть уверены, что каждый шприц вытащил бы хоть один.

Мы можем смоделировать это: Разделите количество жидкости во флаконе, содержащем некоторое количество микрочипов, на шесть равных частей для набора в шприц случайным образом. Какова вероятность того, что в каждом розыгрыше у вас окажется хотя бы одна фишка? Если бы у вас было всего шесть микрочипов, это было бы меньше 2 процентов9.0063 . Удвойте это число до 12 микрочипов на флакон, и вероятность успеха составит около 45 процентов. Знаете ли вы, сколько чипов должно быть во флаконе, чтобы быть на 95 % уверенным в том, что каждый шприц содержит хотя бы одно сертифицированное государством устройство слежения?

Двадцать шесть.

Это было бы поразительно неэффективно. И что еще хуже: если предполагается, что это уникальные личные идентификаторы, представьте себе хаос системы, в которой один человек может носить несколько микрочипов, а у других, э-э, «овец» всего один.

Также было бы не идеально прикреплять неспецифический микрочип к концу каждой иглы, как, например, в случае с фотографией, взятой из недавно опубликованной (и бесполезно рассчитанной по времени) научной статьи и распространенной вне контекста на Facebook. В этом случае вы бы без необходимости взрывали свое оборудование в стволе шприца, когда вводили вакцину. Единственный разумный подход — и опять же, я говорю это как человек, который должен заставить все это работать, иначе мне не заплатят — это предварительно загрузить микрочип в цилиндр каждого шприца, а затем надеяться, что он выйдет наружу. .

Это подводит нас к геометрии внутренней части иглы. Любой чип будет иметь форму прямоугольного параллелепипеда — опять же, см. картинку в Facebook — и должен быть достаточно маленьким, чтобы пройти через иглу. Другими словами, осевая диагональ чипа — расстояние между двумя его противоположными углами — должна быть меньше внутреннего диаметра иглы.

За последние 10 лет мы достигли удивительных успехов в разработке и производстве крошечных полупроводников. Рассмотрим крошечную сборку потенциально инъекционного монитора температуры (в комплекте с процессором и оптической связью!) из Мичиганского университета. Хоть он и крошечный, осевая диагональ только базового чипа более чем в два раза превышает внутренний диаметр моей иглы.

Существуют даже более мелкие системы на кристалле. Например, этот от Verily Life Sciences, связанной с Google, мог воткнуться мне в плечо, как и тот, что показан на изображении Facebook, который, по словам его создателей в Колумбийском университете, подтолкнул «эффективность объема к предельный предел». Любой из этих способов сработал бы, если бы Биллу Гейтсу действительно нужно было знать внутреннюю температуру каждого человека.

Но не здесь заговор становится более правдоподобным — все наоборот. Теперь, когда мы действительно нашли что-то достаточно маленькое для инъекции, у нас есть две колоссальные проблемы.

1. Мы должны как-то запитать эту систему . После определенного момента крошечные, очаровательные цифровые устройства просто не могут уменьшиться до крошечных, очаровательных батарей, которые заставляют их работать. Как правило, они питаются от внешних источников, таких как свет или ультразвук, который проходит через кожу, а затем преобразуется в электричество. Хотя это очень круто, но также требует размещения довольно здоровенного источника энергии прямо возле места укола… что вы бы, без сомнения, заметили на 200 процентов. Кроме того, мой «чип» был бы слишком далеко внутри моей руки, чтобы это сработало. И говоря о том, что слишком глубоко…
2. Как нам получить данные с чипа? Микрочип или миниатюрная RFID-метка будут служить своей цели только в том случае, если они смогут общаться через дюйм мышц и связку кожи и жира. Мышцы, в частности, — гнилая штука для навигации, так как по сути это большой мешок с проводящей жидкостью, которая, как известно, фатальна для радиосигналов.

Здесь мы уперлись в пределы возможного, и когда мой 15-минутный период ожидания подходил к концу, я поймал себя на том, что представляю маленькую малоэффективную радиоантенну на чипе внутри моей руки, парящую во все стороны. в одиночестве, как астронавт в космосе, посылая бесполезные чириканье в бесчувственную пустоту моей дельтовидной мышцы.