芯片里面的电路很细小,电流流过不会短路和断路吗?

现在生产的芯片,里面的电路都极其细小,很多芯片的里面的电路都是纳米级的。这样的芯片,如果没有保护措施,可能很快就会被烧毁。就是题主所说的短路或者断路了。

在我们的日常所见的设备中,靠保护而正常工作的芯片不在少数。这其中,最常见的就是家用台式电脑。

我们打开一台台式机,会发现主板上会好几个大小不等的风扇。这些个风扇,就是为了给发热的芯片降温而安装的。

特别是CPU风扇,在主板上最大。不仅它最大,而且风扇下面还有一个“巨大”的翅型散热器。有经验的人都知道,这是对于CPU的双重保护。

这种芯片里面的电路何其细小,小到了几乎经不起任何微小电流。一经投入工作,里面的电路立马就会发热。这些热量,必须要及时撒发掉。使其热量保持住可以正常工作的范围内。

在我们的日常生活中,还有很多是靠散热才能正常工作的设备。比如在生产中,因为各种条件限制,不可能将设备按照不发热的标准来制造。如果这样,体积庞大不说,更是一种浪费。因此,人们“投机取巧”,用大大小于发热要求的材料来制造这些设备。为了防止使用中设备损毁,采用外力散热的方法来维持设备的正常工作。

我们最常见的就是室外的电力变压器。电力变压器,靠的就是内部的变压器油的循环和外部空气流动来散热的。

总之,越精密的芯片,对散热的要求也越高。因为这些芯片里面的电路,已经细小到了我们难以想象的地步。

芯片里面的电路很细小,电流流过不会短路和断路吗?

首先虽然芯片里的线路很细,线路之间的间距很小,但流过的电流没有超过设计的极限就不会烧断,也就是不会断路或者短路。随着科技不断发展,芯片制造工艺的不断提高,现在的芯片制造工艺已经去到7nm了。线路越小,芯片就越容易断路,线路之间的间距越小,就越容易短路。这就是生产工艺的问题了,如果制程能力不足,不良率的确会很高,但是芯片出厂前都是经过多重检验的,会保证出厂的芯片都是良品。手机玩游戏的时候我们都可以感受到手机的严重发热了。因为玩游戏的时候CPU运行的频率特别高,说得通俗一点就是电流不断在芯片内部超级小的线路里不断的高速流动着。这时候如果外部散热系统设计的不好,再加上芯片没有自我保护的话,CPU是很容易烧掉的,烧掉的结果就内部线路断路或者短路了。欢迎关注我的头条号@电子产品设计方案 ,也可以给我留言评论,一起讨论学习哦!

芯片里面的电路很细小,电流流过不会短路和断路吗?

网上主流观点,芯片技术越来越先进,电压越来越低,做工越来越精细,所以一般不会出现短路和断路的情况。当然在特殊环境下(比如南北极和火山山口)或者CPU质量不行,应该不算在内。

而一般认为,苹果手机的芯片应该更好。下面我们可以以苹果公司的芯片为例,仔细分析一下,究竟是什么原因,让芯片能如此高质量运转而没有故障。

一、芯片背后下的笨功夫

其实芯片的耗电量至少在间接程度上与所用的电器有关,如果把最优质的芯片用在一个耗电量很大的手机上面,其效果也会大打折扣。

就算最高端的苹果手机,其自行研发的芯片也未必有多高明。但很多人打开苹果手机都会发现,他们打开的是一个高级的工艺品,甚至是艺术品。内部电路分布之精细,举世无双。

无论是芯片也好,还是被打开的苹果手机,芯片属于内功,是被精心打造的重中之重。

这在侧面进一步回答了,为什么芯片里那些密密麻麻,如头发丝一般的电路,出现短路和断路的情况概率极低。

以上,可以说是芯片电路问题就事论事最表面的答案。但,当我们仔细探究过芯片电路,及其背后的生产、发展和所需要的工体体系后,却有了不一样的新看法。

二、配合芯片的整个系统

芯片又叫微电路,一般都是内含集成电路的硅片。它可以说是电脑和手机的“灵魂”。

表面上,芯片的发明人有两个,一个是美国德州的仪器工程师杰克·基尔比,另一位是美国物理学博士罗伯特·诺伊斯。但他们发明的芯片,仅仅是将电路中的元件都组合到半导体硅片里,其工艺水平还很粗糙。

而如果要大规模使用研发芯片,需要的一整套工业体系的支持。其实,仅仅是一个制造芯片的光刻机,就在很长时间内,难倒了GDP已经世界第二的中国。光刻机,在宏观上来讲,是世界工业体系百年积累的结晶。据说,光刻机整个机器需要三万余个零件。其中,每一个零件的位置和大小等,都不能有丝毫的偏差。否则,那么多细微的电路,就不可能一丝不乱地分布在小小的硅片上,以致最终被做成合格的芯片。

而在早期只有发达如美国,才有如此的科研力量和工业生产体系。如果不是这样的背景,即使苹果和乔布斯,也不能有后来强大而优秀的芯片。所谓“巧妇难为无米之炊”。

三、互联网时代下的“魅力思维”

没有强大的工业科研生产体系,没有乔布斯和苹果早期下的笨功夫,都不可能有苹果手机中那种高质量芯片。

这就像女人喜欢打扮自己,但是如果没有化妆品等辅助支持系统, 美女再没也不可能是“女神”。那如果有了条件,如何让自己“魅力”,像女神那样吸引人?

这其实是一种互联网时代下的魅力思维,是“酒香不怕巷子深”的现代化版本:通过下苦功夫获得魅力,通过魅力来吸引用户主动前来。

很多早期的公众号大V ,都是在相关行业做写手或者编辑多年。只不过,通过偶然的机会,注册了公众号,并且在上面发表文章,才有了今天的成就。其实就算没有公众号,也会有后来的今日头条等媒体,可以发挥他们的才华。

这些幸运儿,不过是本着“但行好事,勿问前程”的心态,默默下苦功罢了。

老话说,“机会都是留给有准备的人”。关键在于,之前是否有长期下苦功的积累?

所谓“功不唐捐”,这应该才是芯片电路质量问题背后那一整套运行里,留给我们普通人关于个人发展最重要的启示。

芯片里面的电路很细小,电流流过不会短路和断路吗?

芯片在设计与工程制造时,首先就要考虑这个问题!

所以芯片制造就分微功耗型与功率级率芯片!

微功率芯片相对功率级的集成度高,复杂,用途甚广。但大多工作在前级。电压低,电流小,甚至还有防静电措施。所以不易发生你说的问题。

大规模,大功率芯片集成元件,引线时充分考虑了其特殊特性。其体积相应较大,单元体也较厚重。集成度相对也低一些。所以承受的电流大,电压也较高。

而且在设计应用时要根据技术要求,充分考虑其元件分布的合理性。注意通风,散热。采用过流,过压,稳压等电路措施!

特别情况下还要加液体交换散热器,幅射散热器,甚至专用风散散热器。比如电脑的中央外理器,大多就装有这类专用散热器件!

只要按规范正确使用这类芯片,其可靠性还远远高于传统的个体分立元件!

芯片里面的电路很细小,电流流过不会短路和断路吗?

芯片是会出现题主所说的这种情况的,只不过发生的可能性比较小,所以很多人都感觉不会有这种现象发生。而且一旦发生这样的情况,芯片就相当于是废了,必须要重新进行更换芯片才能使用。

芯片作为手机的核心,这几年技术要求特别的高,从原先的10nm到现在的7nm,可以说芯片是一点一点的在变的精致。这样的情况下,芯片的要求也在一点一点的提高,电路也一点一点的在缩小。

有句话叫有多大锅就下多少米,芯片制造也一样,相同功能的芯片,集成程度越高,电路越细,电路越细电压也就越小。所以不是电流来肆意通过芯片的集成电路,而是电路来选择你是否能通过。这样一来,就直接的限制了电流。

这也不代表不会出现这样的情况,比如说在电压不稳定的情况下,或者温度极端的情况下都会对芯片造成影响。这时候也就容易出现题主所说的这种问题了。但是这种事并不常见,所以基本上可以忽略。

所以,芯片越先进,线路也会更精细,电流也会越来越小,而且要求越来越高。随着技术的发展,这种情况会越来越少见……

芯片里面的电路很细小,电流流过不会短路和断路吗?

不会。我们公司设计的PCB板上,用了很多的芯片,如ARM处理器、FPGA、存储用的NVRAM、电源管理PMI等各种芯片,基本没有坏的。这就说明芯片的质量是有保障的,这主要得益于高精度的光刻机、精细的芯片制造工艺、更低功耗的晶体管技术、芯片在PCB上应用时电源VDD的保护管理设计等几方面措施,保证了即使用纳米级的光刻,芯片也能持久正常工作而不被烧坏。

以下主要以芯片内部结构的发展变化、外部电源保护两方面说明芯片的耐用性、防损坏技术。

芯片内部供电。光刻机、芯片内晶体管大小技术由微米um级向纳米nm级发展,晶体管功耗降低,电流由毫安向微安发展,刻线宽度nm级与电流微安级对应,从技术上保证不会出现短路、断路。

光刻机技术从微米um级到90nm、65nm、28nm、7nm乃至小于5nm的纳米级发展;芯片的基础晶体管从CMOS到SOI、FD SOI、finFET,逐渐向功耗更低、开关速度更快的方向发展,以适应芯片更高执行频率的需要。

从下图可以看出,随着技术节点向14nm以下发展,晶体管的栅极材料及栅介质由多晶硅,SiO2向金属方向发展。通断控制力成倍提升,漏电显著降低,无论高低负载状况功耗都会显著降低。

更低的晶体管供电电压V ,可有效降低芯片的发热功耗。

功耗P计算 P=V²/R

可以得出,芯片的内部功耗是与电压成平方的关系,电压的降低,可以极大的减少功耗。

功耗低,电流小,从技术上杜绝了发生短路、断路的可能。

如下两图,指示了处理器芯片近五十年的发展,单个芯片的晶体管数量从1000发展到1000000000数量级。

芯片外部的供电保护。处理器级别的芯片,在设计PCB时,都会用专用的电源管理芯片PMI进行供电管理,使得芯片工作在”舒适”的电源环境,防止芯片的电流过载烧坏。

处理器芯片向高速开关、高可靠性方向发展,外部电源的微小干扰都对芯片的性能有影响,这就需要对系统电源进行稳压、滤波等处理。电源管理芯片由此产生。

如,我们的一种产品中,会用到高速单片机C8051F124,采用7233Q芯片进行供电管理。一直都未出现问题。如下图手指所指芯片:

小米MIX2主板,采用高通Qualcomm的PMI8998芯片进行电源管理,如下图:

还有苹果、三星、华为的手机处理器,PC机的处理器,无一例外地都需要PMI电源管理芯片。

总结:芯片里的线路由um级发展为nm级,晶体管有效栅长也相应地发展为nm级,功耗随之降低;芯片外部有PMI电源管理芯片,进行精准的电源管理,保证了高频率芯片的正常工作环境。芯片内、外措施结合,防止了短路、断路的发生的可能。

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