{"id":28012,"date":"2022-04-14T07:00:00","date_gmt":"2022-04-14T07:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/knowhow.distrelec.com\/non-categorizzato\/miniaturizzazione-dei-componenti-elettronici-e-dei-sensori-industriali\/"},"modified":"2022-04-14T08:31:58","modified_gmt":"2022-04-14T08:31:58","slug":"miniaturizzazione-dei-componenti-elettronici-e-dei-sensori-industriali","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/knowhow.distrelec.com\/it\/produzione\/miniaturizzazione-dei-componenti-elettronici-e-dei-sensori-industriali\/","title":{"rendered":"Miniaturizzazione dei componenti elettronici e dei sensori industriali"},"content":{"rendered":"\n

I componenti elettronici sono sempre pi\u00f9 piccoli. Diversi fattori interconnessi spiegano questa tendenza. La pressione \u00e8 sui produttori finali per rendere i loro prodotti pi\u00f9 piccoli aumentando per\u00f2 le loro capacit\u00e0 e funzionalit\u00e0. Per raggiungere questo obiettivo, i produttori di componenti devono continuare a innovare le loro tecnologie per adattarsi a uno spazio pi\u00f9 piccolo. La ricerca e lo sviluppo tecnologico rendono questo possibile; un esempio eccellente \u00e8 il modo in cui i semiconduttori continuano a impacchettare miliardi di transistor in un ingombro sempre pi\u00f9 ridotto. Ma i semiconduttori non sono l’unico componente elettronico a dover diventare pi\u00f9 piccolo. Oggi, la maggior parte dei prodotti finali basati sull’elettronica possono contenere solo un numero inferiore a cinque semiconduttori, anche se le loro capacit\u00e0 sono enormemente aumentate. In ogni caso, i componenti di supporto altrettanto essenziali, quali i passivi (induttori, condensatori e resistenze), sono richiesti a centinaia.<\/p>\n\n\n\n

Ma le richieste di miniaturizzazione dei componenti non si limitano ai soli componenti elettronici. Lo spazio sul pavimento della fabbrica \u00e8 prezioso nel settore industriale, e lo spazio disponibile per ogni asset di produzione, sensore e attuatore \u00e8 limitato. Di conseguenza, la prossima generazione di ogni risorsa di produzione deve essere pi\u00f9 piccola e fornire pi\u00f9 funzionalit\u00e0.<\/p>\n\n\n\n

Questo articolo si concentra su come la continua miniaturizzazione dei componenti \u00e8 fondamentale in ambito industriale, sia che si tratti di un componente elettronico o di un sensore industriale.<\/p>\n\n\n\n

La miniaturizzazione dei componenti avanza<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Il cambiamento \u00e8 costante nell’industria elettronica. Dalla nascita del transistor alla fine degli anni 40, i ricercatori hanno intrapreso un percorso evolutivo che si concentra sulla miniaturizzazione. Un decennio dopo, il primo circuito integrato (IC) contenente quattro transistor fu sviluppato da Robert Noyce alla Fairchild Semiconductor. Arrivando ai giorni nostri, si trovano decine di miliardi di transistor nei processori pi\u00f9 avanzati. Il processo di fabbricazione di semiconduttori in un’area sempre pi\u00f9 piccola \u00e8 progredito in modo significativo. Tuttavia, i progressi nella progettazione e nella produzione di componenti hanno anche beneficiato l’industria elettronica pi\u00f9 in generale.<\/p>\n\n\n\n

L’impatto dei progressi tecnologici per i componenti elettronici<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Il primo prototipo di transistor era un oggetto di grandi dimensioni rispetto ai dispositivi di oggi e comunque era significativamente pi\u00f9 piccolo della tecnologia ereditata di quell’epoca, per esempio le valvole termoioniche. Non solo il transistor era pi\u00f9 piccolo, ma la sua disposizione della tensione di alimentazione era meno complessa di quella usata per le valvole. Inoltre, senza la necessit\u00e0 di un elemento riscaldante, il circuito funzionava a freddo. In una fase iniziale, gli ingegneri potevano vedere il potenziale di ci\u00f2 che l’integrazione dei transistor in un circuito integrato poteva raggiungere. Il viaggio per aumentare le capacit\u00e0 di un IC riducendo l’ingombro fisico era iniziato. Gordon Moore, il cofondatore di Intel, ha notoriamente previsto la sua “legge di Moore”, secondo la quale “il numero di transistor incorporati in un CI raddoppierebbe ogni due anni”.<\/p>\n\n\n\n

La ricerca e lo sviluppo nella progettazione e nello sviluppo di IC per semiconduttori continua a guidare l’industria elettronica oggi. Rendere i componenti elettronici pi\u00f9 piccoli sfida i produttori di apparecchiature di produzione automatizzata ad adattarsi a dimensioni pi\u00f9 piccole. Le dimensioni fisiche ora coinvolte sono sbalorditive. Per esempio, la dimensione di un nodo di processo dei semiconduttori avanzati \u00e8 attualmente di 5 nanometri (nm). Questa dimensione non si riferisce alla dimensione reale del transistor, ma \u00e8 usata dai produttori di semiconduttori per indicare la densit\u00e0 del transistor. Molti smartphone usano circuiti integrati basati sul processo a 5 nm, e la potenza di calcolo dei suoi 30 miliardi di transistor permette il funzionamento del telefono e di tutte le nostre popolari applicazioni.<\/p>\n\n\n\n

I transistor e i circuiti integrati a semiconduttore sono imballati secondo le specifiche di imballaggio standard a montaggio superficiale (SMT) gestite dalla JEDEC Solid State Technology Association. Lo stesso vale per i componenti passivi montati in superficie come condensatori, resistenze e induttori. Mentre i semiconduttori si riducono e le loro capacit\u00e0 aumentano, la necessit\u00e0 di ridurre le dimensioni dei loro componenti passivi di supporto \u00e8 fondamentale. Date un’occhiata a qualsiasi progetto di sistema integrato e noterete solo un paio di circuiti integrati complessi. Tuttavia, ci saranno molte centinaia di componenti passivi collocati intorno agli IC che sono fondamentali per il loro funzionamento.<\/p>\n\n\n\n

Un esempio di formato del pacchetto di transistor<\/a> \u00e8 SOT23-3 (S<\/strong>mall O<\/strong>utline T<\/strong>ransistor). Tipicamente usato per transistor di piccolo segnale di uso generale, ha tre terminali e misura 3 mm x 1,75 mm x 1,3 mm. Alcuni circuiti integrati utilizzano anche il pacchetto SOT-23, il ‘-x’ indica il numero di pin utilizzati. Per esempio, un SOT23-6 denota un IC con sei pin.<\/p>\n\n\n\n

I circuiti integrati hanno una grande variet\u00e0 di configurazioni di pacchetti diversi, alcuni con o senza piombo. In entrambi i casi, sono tutti montati in superficie. Alcuni sensori<\/a>, come i sistemi micro-elettromeccanici (MEMS), sono costruiti in popolari pacchetti di semiconduttori. Gli esempi includono:<\/p>\n\n\n\n