№5 / 2017 Статья 2 Эволюция маркировки активных электронных компонентов

Георгий Келл (г. Самара)

В истории маркировки электронных компонентов и непростой текущей ситуации, сложившейся в этой области электронной индустрии, помогает разобраться известный специалист по электронному рынку Георгий Келл.

Рис. 1. Маркировка электровакуумной лампы

Рис. 1. Маркировка электровакуумной лампы

Цифробуквенная маркировка электронных компонентов используется в отрасли с давних времен. А началось все с электровакуумных ламп. В 1944 году две американские отраслевые ассоциации – Radio Manufacturers Association (RMA) и National Electrical Manufacturers Association (NEMA) – создали Joint Electron Tube Engineering Council (JETEC). В обязанности этого Совета входила координация маркировки электровакуумных ламп. Тогда и появилась маркировка (рисунок 1), состоящая их нескольких букв и цифр (6AL5, 6J6, 6SL7 и так далее), несущая информацию и о функциональном назначении, и о некоторых параметрах ламп.

Спустя 14 лет, в 1958 году, буква “T” (Tube) в аббревиатуре Совета была заменена на “D” (Device), отразив наступление эры полупроводников. И уже в 1960 году была принята система маркировки полупроводниковых диодов EIA370, состоявшая из префикса 1N и порядкового номера (1N4007, 1N4148, …). JEDEC стала «законодателем» маркировки дискретных полупроводников на американском континенте. Европейская система обозначения Pro Electron появилась в 1966 году. По ней условное обозначение формировалась из двух или трех букв, характеризующих тип материала и функциональное назначение компонента, и порядкового номера (BC358, BY399, BAV99, …). Примерно тогда же японский Институт Промышленных Стандартов (Japanese Industrial Standards) выпустил стандарт JIS-C-7012, установивший привычное обозначение японских транзисторов (2SAxxxx, 2SCxxxx, 2SKxxxx, …).

Нет ничего удивительного, что система обозначения полупроводниковых дискретов унаследовала принципы, заложенные в маркировку электровакуумных ламп. При правильном выборе символов такая система была бы способна отображать определенные характеристики приборов и помогать в их оперативной идентификации. Однако массовое производство полупроводников и в первую очередь – микросхем, функциональное многообразие которых на порядки превышало многообразие диодов и транзисторов, поставило крест на благом намерении гармонизировать систему обозначений полупроводниковых приборов. В странах Запада, да и в Японии, при всей приверженности к порядку, вторым препятствием стала рыночная экономика и быстро растущее число производителей полупроводников, которые ни в коей мере не хотели тратить время и ресурсы на согласование наименований своих изделий с конкурентами, пусть и внутри одной страны. Таким образом, к началу 70-х система JEDEC в определенной мере продолжала действовать в США для дискретных полупроводников, а обозначение микросхем общего назначения стало формироваться в соответствии с принципами, выбранными для этого частными компаниями-производителями. Именно тогда сложился шаблон обозначения американских ИС, которого придерживается большинство компаний:

  • префикс из двух-трех букв обозначал принадлежность к конкретному производителю и, зачастую, функциональное назначение;
  • 3-4 цифры были порядковым номером разработки (первая цифра могла характеризовать и температурный диапазон);
  • суффикс из 1-2 букв характеризовал некий параметр, температурный диапазон или тип корпуса.

Конечно, как и у любой «стихийной» системы, у этой существует множество исключений, но известные всем электронщикам LM358N, UC2842BD, NE555N и тысячи других наименований ИС хорошо подтверждают правило.

На этом фоне исключительно эффективной выглядит принятая еще в СССР отечественная система обозначения полупроводниковых приборов. Не секрет, что большинство электронных компонентов, производимых в СССР, имели зарубежные прототипы, но их обозначения в нашей стране всегда были уникальными. И если эта уникальность для электровакуумных ламп, полупроводниковых диодов и транзисторов не слишком выделялась на фоне обозначений по системе JEDEC, то единая система обозначений для микросхем была очень информативной и удобной.

Первый норматив по условным обозначениям отечественных полупроводниковых микросхем НПО.034.000 появился в 1968 году (то есть «вполне на уровне» европейской системы ProElectron). Спустя пять лет он был «прописан» в стандарте ГОСТ 18682-72. В 1980 году появилась и просуществовала 20 лет привычная для большинства российских электронщиков система обозначения микросхем по ОСТу 11.073.915-80. Государственное управление электронной промышленностью СССР, выразившееся в создании в1965 году соответствующего министерства (МЭП), предполагало и централизованную систему отраслевой стандартизации. Обязанность по формированию условных обозначений полупроводниковых приборов (включая ИС), была возложена на созданное в 1968 году зеленоградское ЦКБ «Дейтон». Справочники под редакцией руководителей этой организации Б.В.Тарабрина и С.В.Якубовского были одними из немногих качественных источников информации о характеристиках полупроводниковых приборов советской поры.

Советская система условных обозначений микросхем отличалась продуманностью и наглядностью. Особенно хорошо это видно на примере микросхем логики. Так, типовые западные микросхемы, как 74-й, так и 4000-й серий содержали просто порядковый номер разработки, а также признак используемой технологии – 74LSxxx (маломощная Шоттки) или 74ACxx (быстродействующая КМОП для более поздних клонов), и суффикс, обозначавший тип корпуса. Обозначение аналогичной отечественной логики было гораздо более информативным (рисунок 2):

Рис. 2. Обозначение микросхем логики отечествен- ного производства

Рис. 2. Обозначение микросхем логики отечественного производства

Префикс

1a – буква «Э» обозначала экспортное исполнение (дюймовый шаг выводов). Встречалась редко.

1b – буква «К» говорила о предназначении для гражданской продукции. В микросхемах военного и космического применения отсутствовала.

1c – буква, характеризующая исполнение корпуса для ИС гражданского назначения: «Р» – dip, «Ф» – soic, «М» – керамика, «А» – планарный и так далее.

Серия

2a – технология изготовления: «1», «5» или «6» – монолитная ИС, «2», «4» или «8» – гибридная ИС, «7» – чип-исполнение (бескорпусное), «3» – иные ИС.

2b – в более поздней 4-хзначной нотации обозначала сферу применения: «0» – бытовая техника, «1» – аналоговые схемы, «4» – операционные усилители, «5» – цифровые схемы, «6» – память, «8» – микропроцессоры.

2c – собственно номер серии.

Функциональная группа

3a – основная группа, 3b – подгруппа. Именно эти две буквы говорили о функциональном назначении микросхемы. И список сочетаний был весьма внушительным: «УД» – операционный усилитель «ЛА» – логические И-НЕ, «ЕН» – линейный стабилизатор, «ПВ» – АЦП, «СА» – компаратор и так далее.

Порядковый номер в подгруппе иногда совпадал с порядковым номером западного прототипа. Например, MC10117 – К500ЛК117.

Суффикс

5a – указывал на наличие определенной версии микросхемы с отличающимися от стандартной характеристиками.

Отраслевой стандарт ОСТ 11.073.915-2000, принятый в 2000-м году, немного скорректировал предшественника. Совсем свежий ГОСТ РВ 5901-005-2010 также внес изменения, но в целом преемственность с советской системой условных обозначений сохранилась.

Безусловно, запоминание буквенных сочетаний функциональных групп требовало определенных усилий, но запоминание цифровых кодов импортных микросхем – еще больших. Хотя наличие в то время у многих электронщиков набора data-books облегчало задачу, а появление Google сделало поиск функционального описания микросхемы совсем тривиальным делом, оперативность идентификации компонента с «советской» маркировкой, по мнению автора – выше.

Все изменила миниатюризация электронных компонентов. Если на всех корпусах размера TO и DO и микросхемах DIP, SOIC, PLCC и QFP разместить полное условное наименование компонента не представляло труда, то с появлением smd-корпусов типа SOT, SC, MSOP, QFN и прочих малая площадь поверхности стала главной проблемой.

В СССР с ней впервые столкнулись еще при производстве первого (и наиболее популярного) транзистора в пластмассовом корпусе – КТ315. На корпусе размером 7х6 мм удавалось разместить только суффикс, характеризовавший коэффициент усиления (у левого края), логотип производителя и код даты. Когда появился комплементарный КТ361 в таком же корпусе, проблему решили просто – буквенный суффикс на них стали наносить по центру (рисунок 3).

Рис. 3. Маркировка транзисторов

Рис. 3. Маркировка транзисторов

В дальнейшем на советских заводах научились наносить полное наименование на корпуса типа TO92, но большую популярность c 80-х годов, видимо, из соображений экономии, получила маркировка цветными точками и условными символами (рисунок 4). Огромную популярность тогда приобрели справочники с расшифровкой такого вида маркировки. Да и теперь на Интернет-форумах обсуждение идентификации тех или иных отечественных дискретов с цветовой маркировкой занимает заметное место.

Справедливости ради следует сказать, что экономить на длине маркировки начали еще японские производители транзисторов. Они традиционно не наносили на корпус префикс «2S» и на любых корпусах, даже самых больших TO247, TO3P и TO218 значилось, к примеру, просто A1538.

Рис. 4. Цветная маркировка транзистора отечест- венного производства

Рис. 4. Цветная маркировка транзистора отечественного производства

Все драматически изменилось с появлением SMD-корпусов (рисунок 5), геометрические размеры которых имеют неуклонную тенденцию к уменьшению.

Технология поверхностного монтажа была впервые продемонстрирована компанией IBM в 1960 году, однако ее массовое внедрение началось только в конце 80-х. На классическом корпусе SOT23 размером 2,9х1,3 мм, даже используя лазерную гравировку, не удавалось разместить более четырех символов с сохранением читабельности невооруженным глазом. Тогда и появился новый вид маркировки полупроводниковых приборов – SMD-коды.

К сожалению, формирование SMD-кодов не подчиняется вообще никаким правилам. Каждая компания формирует их по своему усмотрению, используя зачастую совсем непонятные принципы. С учетом того, что по прогнозу аналитической компании IC Insights число отгруженных в 2018 году полупроводниковых приборов превысит 1 трлн. штук, а подавляющее число активных ЭК (да и пассивные от них не отстают) выпускается в SMD-исполнении, задача корректной идентификации SMD-компонентов становится практически невыполнимой.

Рис. 5. SMD-корпус

Рис. 5. SMD-корпус

К счастью, задача такой идентификации возникает не на «передовой линии» производства электронной техники, где «куется» основная прибыль глобальной электроники. Потребность в ней возникает у ремонтников, разработчиков, вовлеченных в обратный инжиниринг (reverse engineering) и просто у огромной армии электронщиков, занятых мелкосерийным производством электроники, что является популярным в нашей стране времяпровождением.

Автору данной статьи пришлось столкнуться с этой темой в начале XXI века, когда на сайте www.ecworld.ru началось формирование сводной таблицы, посвященной маркировке SMD-компонентов – SMD-коды. За эти годы там накопилось несколько десятков тысяч наименований полупроводниковых приборов, имеющих вид, показанный в таблице 1.

Безусловно, собранный материал отражает лишь доли процента от существующего на рынке числа SMD-кодов, но, с учетом того, что в таблицу включались наиболее популярные в нашей стране (да и в мире) активные ЭК, она может представлять значительную практическую пользу. Нельзя не признать, что «ручной» ввод данных в таблицу трудоемок и неизбежно связан с ошибками, которые, впрочем, обнаруживаются и исправляются, в том числе – благодаря обратной связи с посетителями раздела.

В заключении хотелось бы дать некие комментарии, помогающие более эффективно вести идентификацию ЭК по их SMD-кодам.

  • Автору известны лишь пять вендоров, на сайтах которых есть поиск по SMD-коду. Это Fairchild (теперь часть On Semi), Maxim Integrated, Micro Commercial Components, NXP (куплена Qualcomm’ом, а бизнес дискретов продан китайским производителям и теперь носит имя Nexperia) и Texas Instruments. Остальные крупные компании этим вопросом не озаботились, но у большинства из них SMD-код компонента указывается в документации. Но и из этого правила бывают исключения.
  • Очень многие вендоры включают в SMD-код служебные символы, идентифицирующие дату и место производства (fab) либо номер партии (lot). Эти символы, как правило, не расшифровываются. Приятным исключением является компания NXP, которая для обозначения страны производства использует три фиксированных буквы: “p” – Гонконг, “t” – Малайзия и “W” – Китай. Удручает то, что эти символы могут находиться как в начале, так и в конце SMD-кода. Отсутствие символа свидетельствует обычно о том, что компонент произведен в Гонконге.
  • У многих SMD-компонентов производства Infineon SMD-код заканчивается символом “s”. Это очевидный рудимент названия буквы материнской компании Siemens. Как правило, SMD-коды пишутся заглавными буквами и строчное “s” (иногда и повернутое на 90°) сразу идентифицирует производителя.
  • Некоторые вендоры активно используют надстрочные линии и подчеркивания, характеризуя ими RoHS-статус компонента. Компания MAXIM поступает по-другому: добавляется символ «+» или «#» в качестве префикса к SMD-коду.
  • Уникальным путем пошла компания International Rectifier, разместив однобуквенный SMD-код на нижней стороне (обращенной к печатной плате) корпусов SOT23-5 и SOT23-6. На верхней стороне корпуса указаны два символа data-кода и два символа lot-кода, идентифицировать которые невозможно, да и нет смысла. С такой маркировкой выпускаются, к примеру, PFC-контроллеры IRS2505L, датчики тока IRS25750L и драйверы МОП-транзисторов IRS20752L.
  • Главной опасностью при идентификации SMD-кода являются случаи маркировки совершенно разных компонентов различных производителей, но выполненных в одинаковом корпусе. Такие случаи встречаются все чаще, поскольку с уменьшением размеров SMD-компонента размещать на нем удается три, два или даже один символ, и число вариантов сужается.
  • Уменьшение размеров корпусов привело к появлению маркировки в виде условных символов. Получилось что-то наподобие маркировки отечественных биполярных транзисторов в корпусе TO92, но смасштабированное на корпус SC70. Такая маркировка замечена на дискретах компании Fairchild. К сожалению, в упомянутой выше таблице 1 такое отобразить не удастся.
  • Особое место в формировании SMD-кодов занимают азиатские производители, поскольку именно они сначала массово копировали западные дискреты, а затем стали выпускать и приборы собственной разработки. При этом иногда используются SMD-коды прототипов, а в большинстве случаев это не наблюдается, что приводит к еще большей путанице.

Такая вот непростая ситуация с этими, казалось бы, простыми SMD-кодами. Несбыточной мечтой представляется web-сервис, импортирующий фото SMD-компонента и выдающий перечень возможных вариантов полного наименования по убывающей релевантности.

Таблица 1. Пример наименования полупроводниковых приборов

A1x# TC1014-2.5VCT LDO 2.5 В/50мА sot23-5 Microchip x# – date-|lot-код