Mnoho elektronických zariadení už dosiahlo takmer optimálny tvar z hľadiska ergonómie - budúca miniaturizácia sa preto bude čoraz viac zameriavať na zvyšovanie zložitosti, výkonu a prieniku produktu na trh.
Všetko má svoju cenu
Miniaturizácia si zvyčajne vyžaduje určité zvýšenie výrobných nákladov, takže je najvhodnejšia pre výrobky, u ktorých cena nehrá tú najdôležitejšiu úlohu. Zvýšenie nákladov najskôr znesú oblasti ako prístrojové vybavenie, bezpečnosť, armáda, letecký priemysel a najmä lekárska elektronika. Naopak, na zvýšenie ceny by mohli doplatiť hlavne súčasné telekomunikačné produkty. Pokrok v miniaturizácii preto závisí od výrobcov a dizajnérov, ktorí budú musieť riešiť problémy spojené s elektronikou, fyzikou a chémiou chladenia, výrobou plošných spojov, distribúciou energie a prenosom RF signálu.
Celok verzus komponent
Pri zmenšovaní elektronických zariadení nejde iba o celkové zmenšenie produktu. Miniaturizácia jednej časti výrobku zvyčajne odhalí obmedzenia a prekážky v iných častiach celku a limity vo výrobnom procese. Progres teda často prichádza nerovnomerne, pretože úspechy vo vývoji konkrétnej technológie (napr. výroba polovodičov, plošné spoje, napájanie, výroba a balenie) sú základom pre zlepšenia v iných technológiách. Pre celkové zmenšovanie výrobkov sú preto rozhodujúce čiastkové úspechy v niekoľkých iných oblastiach, ako sú napríklad matrice s integrovanými obvodmi.
Materiál je základ
Typický príklad „nepriamej“ miniaturizácie predstavuje v oblasti pasívnych súčiastok zavedenie modelu „0201“ (20x10 mil) pre povrchovo montované zariadenia (SMD). Tieto takmer mikroskopické komponenty zaberajú 25% plochy plošných spojov a menej ako 20% objemu predchádzajúcich 40x20-mil. dielcov. Toto zmenšenie umožnil vývoj a použitie lepidiel namiesto spájky. Postupné vyraďovanie spájky na báze olova bude mať ďalekosiahle účinky na celý elektronický priemysel. Iný príklad - vývoj v oblasti čipových technológií prispel v oblasti integrovaných obvodov k vytvoreniu dizajnu CMOS, ktorý pracuje s nižším napätím a umožňuje tak ďalšiu miniaturizáciu zmenšením zdrojov napájania.
Technológie na hrane
So zmenšovaním veľkostí prvkov je stále ťažšie udržiavať rozmerové tolerancie a dlhodobú spoľahlivosť, pretože leptanie má tendenciu podrezávať kov pod stopovou maskou. Nový aditívny proces využíva elektroformovanie na vytváranie kovových stôp na podložke plošných spojov a podporuje výrobu otvorov s priemerom 25 mikrometrov a 10 mikrometrov širokých pruhov na plošných spojoch. Tieto čísla znamenajú 75- až 80-percentné zníženie nároku na priestor oproti leptaným doskám s plošnými spojmi.
Nepriateľ teplo
Tepelný manažment taktiež predstavuje vážnu prekážku miniaturizácie, najmä pri zvyšovaní operačnej rýchlosti zariadení a hustote osadenia prvkami. Očakáva sa, že rastúcemu tepelnému zaťaženiu už čoskoro nebudú postačovať techniky chladenia, zavedené niekedy v rokoch 2003 alebo 2004. Vývojári momentálne sústredili pozornosť na lokalizované aktívne stratégie chladenia, ktoré poskytujú veľmi nízky tepelný odpor, na využitie schopností okolitého prostredia, a na priame bodové chladenie tokových oblastí vysokého tepla integrovaných obvodov.
Najskôr si to spočítajte
Podstatné pre väčšinu postupov v miniaturizácii je, či trh bude alebo nebude akceptovať náklady na dosiahnutie danej úrovne a výkonnosti. Súčasťou zvýšených nákladov sú najmä nové zariadenia a montážne stroje, ktoré musia dosahovať vyššiu presnosť. Podľa niektorých odhadov je pre dosiahnutie ziskovosti miniaturizovaného výrobku potrebný výnos minimálne 98%. Jeho dosiahnutie môže agresívnejšia miniaturizácia spomaliť a ďalej tak zvýšiť náklady až do momentu vyzretia výrobnej technológie. Ďalším problémom v prípade zmenšovania výrobkov je rastúca náročnosť úprav a opráv. Niektoré miniaturizačné procesy navyše vylučujú testovanie pred uvedením do prevádzky a správnosť fungovania komponentov sa dá overiť až po finálnej montáži dosky plošných spojov.
Zaujímavé fakty z mikrosveta
Zatiaľ čo počet polovodičov v smartfónoch, počítačoch, tabletoch a televízoroch bude v nasledujúcich rokoch približne rovnaký, s nástupom autonómneho jazdenia sa zvyšovať bude najmä v autách
Polovodičové čipy sa osadzujú na kremíkové alebo kremíkovo-uhlíkové disky – na jeden štandardný disk s priemerom 200 mm sa ich zmestí 50 000
Prvé zariadenie pre ukladanie dát, podobné súčasnému harddisku, uviedol v roku 1956 koncern IBM. RAMAC využíval magnetické disky na hliníkovom podklade. Prístroj vážil jednu tonu a mal kapacitu 5 megabytov (5 MB)...
