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update le 27/04/2008 (le lien et les images ne sont pas trouvés)

Qu’est-ce qu’un circuit intégré?

Un circuit intégré (integrated circuit, ou IC, en anglais) est un composant qui renferme (qui « intègre ») dans un unique petit boîtier, un nombre important de composants, notamment des transistors. Un processeur, par exemple, en intègre plusieurs millions!

L’avantage de cette intégration poussée est triple: gain de place sur la carte, gain de temps lors du montage, et surtout, performances optimisées. Un circuit intégré, en effet, est destiné à remplir de manière optimale, et au meilleur coût, une ou plusieurs fonctions génériques (amplification…) ou plus spécifiques (comptage, codage/décodage…).

Les circuits intégrés linéaires se présentent, dans la grande majorité des cas, sous la forme d’un minuscule boîtier rectangulaire noir, muni de broches, ou pattes (pins, en anglais), de chaque côté, d’où l’appellation DIL (Dual In Line). Une encoche en creux permet de déterminer l’emplacement de la broche 1, qui se trouve à gauche de cette encoche. La broche 2 se trouve au dessous; les autres broches sont numérotées dans le sens inverse des aiguilles d’une montre. En principe, le nom du fabriquant et la référence du modèle sont imprimés sur la face supérieure du boîtier.

Ci-contre, le schéma trouvé dans un datasheet et l’image réelle d’un CI DIL 14 (circuit intégré, forme DIL, avec 14 pattes).

Familles technologiques

L’évolution rapide des technologies de fabrication a engendré plusieurs générations de circuits intégrés, appartenant à des « familles » différentes et pas toujours compatibles entre elles…

La famille TTL (Transistor-Transistor Logic), l’une des plus anciennes, réclame une tension d’alimentation de 5 volts exactement. Son temps de réponse (ou de propagation) est bon: de l’ordre de 10 ns pour la version standard. En revanche, sa consommation est importante (10 mW) et sa fréquence d’utilisation ne dépasse pas 25 MHz environ.

De nombreuses variantes TTL sont ensuite apparues: la version L (low power, faible consommation), la version S (Schottky), plus rapide, la version LS (low Schottky), la version F (fast, rapide)…

Plus récente, la famille CMOS (Complementary Metal-Oxid-Semiconductor) présente des caractéristiques plus flatteuses: une tension d’alimentation généralement comprise entre 3 et 18 volts et une consommation bien moindre, de l’ordre de 0,1 mW. Les inconvénients des premiers CMOS logiques (temps de commutation assez long, fréquence limitée…) furent bientôt corrigées sur les versions HC (High Speed) et HCT (High Speed CMOS TTL compatible), qui offrent des temps de réponse très courts (15 ns) et autorisent des fréquences élevées (50 MHz). De plus, l’immunité au bruit est très bonne.

Les technologies les plus récentes (AL, AC, LV…), apparues depuis le début des années 1990, sont certes disponibles sur le marché grand public, mais encore onéreuses…

Ajoutons que l’on distingue souvent les circuits intégrés dits « linéaires » (AOP…) et les circuits intégrés dits « logiques ». Ces derniers font appel, à la base, aux opérations de la logique booléenne. Nous en reparlerons bientôt…

Marquage des circuits intégrés

La face supérieure du boîtier d’un c.i. porte toujours un certain nombre d’inscriptions alphanumériques, la plus importante étant la référence (le « nom ») du c.i. Déchiffrer ces inscriptions n’est pas toujours chose aisée, mais voici quelques renseignements utiles.

En règle générale, on trouvera un marquage du style: PPXXXXSS, où le PP représente le préfixe, qui peut désigner le fabricant (son logo est souvent imprimé) ou permettre d’identifier une version, XXXX est la référence du CI (model, en anglais), SS est un suffixe relatif au boîtier (D, FE, N…) ou à une version particulière du modèle.

Voici quelques préfixes de fabricants: ST pour STMicroelectronics, NE pour Philips Semiconductors, LM pour National Semiconductors, SN pour Texas Instruments, HA pour Harris…

On trouvera des suffixes tels que C (pour Ceramic Dual-in-Line Package, ou CERDIP), E (pour Plastic Dual-in-Line Package, ou DIP)…

Les préfixes ou suffixes servent aussi à distinguer différentes versions d’un même c.i.; les différences portent en général sur quelques paramètres, notamment la température de fonctionnement (de 0 à 70 °C, de -40 à 85 °C…) ou encore la tension d’alimentation.

Une lettre ou un groupe de lettres renseigne parfois sur la famille technologique: C pour CMOS, HC pour High Speed CMOS, HCT pour High Speed CMOS TTL compatible, LS pour Low Power Schottky…

Enfin, le nom du pays où le composant a été fabriqué est parfois inscrit (Portugal, Singapore, Malaysia…), ainsi que la date de fabrication, sous la forme AASS (9812 pour douzième semaine de 1998).

Bref, le marquage des c.i. a parfois de quoi laisser perplexe… On tâchera surtout de repérer la référence exacte, qui est l’information capitale, puis on se reportera, au besoin, au catalogue ou à la fiche technique du fabricant pour d’éventuelles précisions sur telle ou telle version particulière, identifiée par un préfixe ou un suffixe.