一颗能买一套房,盘点全球最贵的5颗电子芯片!13个常用的电路基础公式

滤波器 2020-11-27


1. 一颗能买一套房,盘点全球最贵的5颗电子芯片!

一颗卫星/飞船的商业、军事价值,包括其衍生的品牌价值,民族自豪感,所谓芯片的天价,其实都是微不足道的。况且,这些芯片,基本上都是有市无价,花钱都不一定能买得到!!


美国Xilinx有一款宇航级FPGA,号称具有10级抗辐射性能,属于全球最机密的芯片之一。江湖传言,这颗芯片的价格超过500万元。


以下榜单芯片,堪称芯片极品中的王中王;当然,由于笔者水平和眼界所限,榜单仅供参考,不过价格基本靠谱哦!


1、XQR5VFX130-1CF1752V

品牌:XILINX

封装:BGA

用途:宇航级/抗辐射

外形尺寸:裸片mm价格:》120万

说明:原厂的价格为3-4万美元,有供应商报价400万人民币,但是据说都没有办法供货。


2、XQR4VSX55-10CF1140V 

品牌:XILINX

封装:CLCC

用途:宇航级/抗辐射

价格:》50万

说明:原厂的价格为2.5万美元左右,现在的市场价格基本上翻了3-10倍左右,有人愿意出130万以上的买价,可见芯片的不菲价值。


3、XQR2V6000-4CF1144H 

品牌:XILINX

封装:BGA

类型:宇航级/抗辐射

价格:》80万

说明:原厂的价格为2-3万美元,中国渠道市场报价大约在100万人民币左右,据说中国只有一个孤品了。


4、AT697F-KG-E 

品牌:Atme

l封装:MQFP256

用途:宇航级/抗辐射

单元架构:SPARCV8高性能低功耗的32位体系结构

性能:86MIPS(Dhrystone的2.1)

消耗功率:1W在100MHz

价格:》60万

说明:原厂报价在2-3万美元,市场报价在50-70万元之间。


5、TSC695F 

品牌:Atmel

封装:MQFP256

类型:宇航级CPU

外形尺寸:裸模

单元架构:SPARCV7高性能RISC架构整数单元

性能:20MIPS/5MFLOPS(双精度),在系统时钟为25MHz

核心功耗:1.0W典型值

质量等级:ESCC与9512/003和QML-Q或V带5962-00540

价格:》45万

说明:原厂报价在2万美元左右,市场报价在6-8万美元。


为什么这么贵?

对于外太空和空间应用的芯片而言,除了要具有高速计算能力,还要具有抗辐射等特殊性能。因为宇宙空间环境极为复杂,大量的空间粒子辐射会导致星上电路性能退化甚至功能失效,对卫星造成致命打击。所以,抗辐射难度就全部转移到了芯片设计上,而抗辐射芯片设计又是个世界性难题。另外,除了芯片高速计算、存储、逻辑能力、协同处理等本身的高性能,还提出了几个特别要求:

1、平整度,目前芯片的平整度远远达不到航天的要求,所以需要特殊高精尖的设备和生产封装水平。

2、加固,宇航级芯片必须要经过特殊的加固措施,才能保持其在空间的使用,否则一旦上星,便会被射线、粒子影响,出现故障导致无法运转。

3、散热、可靠性、耐高温,电路在地面应用时,热量的释放主要依靠热辐射和热传导;在空间的真空状态下,导热效率极低,要将芯片工作时产生的热量尽快释放出去。


全球的难题

航天型号研究和使用的周期长决定了元器件产品更新慢,这有可能会造成技术的落后。即使高可靠元器件产品价格是同种商业产品的10倍,也无法弥补产品更新换代速度慢造成的技术落后和市场占有率的下降。综合评估,军用和航天高可靠元器件市场已经逐渐失了对元器件市场的影响。


在这种背景下,美国的元器件供应商已经越来越不愿意支持一个需要单独的生产线,复杂的检测试验程序,相当高的管理费用和较低的经济效益的市场。越来越多的传统高可靠元器件供应商逐步退出了利润较低的军用和航天市场。从1992年开始,至少有12家大型元器件供应商,包括飞思卡尔、英特尔等,已经退出了军用市场。


美国的航天预算

在美国,航天元器件项目专项基金中,14%用于改进FPGA(现场可编程门阵列),12%用于改进存储器,8%用于先进的混合信号电路。这些都是芯片世界级难题中的难题,也是天价芯片头牌里的头牌。在欧洲和日本,同样有重金投入航天元器件专项基金。


都是管控惹的祸

这些国宝级的芯片,也是美欧科技工作者的技术结晶,所以,美国人对这些芯片的渠道管控,比人口管控还要严格。中国是受控的国家之一,也是美国严防死守的竞争对手。本来在美国不算天价的芯片,能够运到中国来,已经是奇迹了,至于价格,真不是问题。




2. 13个常用的电路基础公式


1


欧姆定律计算


计算电阻电路中电流、电压、电阻和功率之间的关系。


▶欧姆定律解释:


欧姆定律解释了电压、电流和电阻之间的关系,即通过导体两点间的电流与这两点间的电势差成正比。


说明两点间的电压差、流经该两点的电流和该电流路径电阻之间关系的定律。该定律的数学表达式为V=IR,其中V是电压差,I是以安培为单位的电流,R是以欧姆为单位的电阻。若电压已知,则电阻越大,电流越小。




2


计算多个串联或并联连接的电阻的总阻值





3


计算多个串联或并联连接的电容器的总容值




4


电阻分压计算


计算电阻分压器电路的输出电压,以实现既定的阻值和电源电压组合。


什么是分压器?


分压器是一个无源线性电路,能产生一个是其输入电压(V1)一部分的输出电压(Vout)。分压器用于调整信号电平,实现有源器件和放大器偏置,以及用于测量电压。


欧姆定律解释了电压、电流和电阻之间的关系,即通过两点间导体的电流与这两点间的电势差成正比。


这是一个说明两点间的电压差、流经该两点的电流和该电流路径电阻之间关系的定律。该定律的数学表达式为V=IR,其中V是电压差,I是以安培为单位的电流,R是以欧姆为单位的电阻。若电压已知,则电阻越大,电流越小。




5


电流分流器-电阻计算


计算连接到电流源的多至10个并联电阻上流过的电流:




6


电抗计算


计算指定频率下电感器或电容器的电抗或导纳大小。


(1)感抗/导纳



(2)容抗/导纳




7


RC时间常数计算


计算电阻与电容的积,亦称RC时间常数。该数值在描述电容通过电阻器进行充电或放电的方程式中出现,表示在改变施加到电路的电压后,电容器两端的电压达到其最终值约63%所需的时间。同时该计算器也会计算电容器充电到指定电压所存储的总能量。


如何计算时间常数:


时间常数(T)可由电容(C)和负载电阻(R)的值确定。电容器(E)中存储的能量(E)由两个输入确定,即由电压(V)和电容(C)决定。





8


LED串联电阻器计算器


计算在指定电流水平下通过电压源驱动一个或多个串联LED所需的电阻。注意:当为此目的选择电阻器时,为避免电阻器温度过高,请选择额定功率是下方计算出的功率值的2至10倍之间的电阻器。




9


dBm转W换算




10


电感换算




11


电容器换算表


换算包括pF、nF、μF、F在内的不同量级电容单位之间的电容测量值。




12


电池续航时间


电池续航时间计算公式:

电池续航时间=电池容量(mAh)/负载电流(mA)


根据电池的标称容量和负载所消耗的平均电流来估算电池续航时间。电池容量通常以安培小时(Ah)或毫安小时(mAh)为计量单位,尽管偶尔会使用瓦特小时(Wh)。


将瓦特小时除以电池的标称电压(V),就可以转换为安培小时,公式如下:

Ah=Wh/V


安培小时(亦称安时),是一种电荷度量单位,等于一段时间内的电流。一安时等于一个小时的一安培连接电流。毫安小时或毫安时是一千分之一安培小时,因此1000mAh电池等于1Ah电池。上述结果只是估算值,实际结果会受电池状态、使用年限、温度、放电速度和其它因素的影响而发生变化。如果所用电池是全新的高质量电池,在室温下工作且工作时间在1小时到1年之间,则这种预估结果最贴近实际结果。



13


PCB印制线宽度计算


使用IPC-2221标准提供的公式计算铜印刷电路板导体或承载给定电流所需“印制线”的宽度,同时保持印制线的温升低于规定的极限值。此外,如果印制线长度已知,还会计算总电阻、电压降和印制线电阻引起的功率损耗。由此求得的结果是估算值,实际结果会随应用条件而发生变化。我们还应注意,与电路板外表面上的印制线相比,电路板内层上的印制线所需的宽度要大得多,请使用适合你情况的结果。


如何计算印制线宽度?


首先,计算面积:

面积[mils^2]=(电流[Amps]/(k*(温升[ ℃])^b))^(1/c)


然后,计算宽度:

宽度[mils]=面积[mils^2]/(厚度[oz]*1.378[mils/oz])


用于IPC-2221内层时:k=0.024、b=0.44、c=0.725


用于IPC-2221外层时:k=0.048、b=0.44、c=0.725


其中k、b和c是由对IPC-2221曲线进行曲线拟合得出的常数。


公值:厚度(1oz)、环境温度(25℃)、温升(10℃)。


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