Микроконтроллер и Микропроцессор

Введение

Когда заказчик присылает нам заказ, мы смотрим на позиции в BOM. И одна из побочных задач, которая возникает - это определить, перед нами микроконтроллер или микропроцессор?

В чём смысл этого разделения:

1. Комплектация. Микропроцессор (MPU) почти всегда требуют «обвязку» (внешнюю память, сложные стабилизаторы питания). Если заказчик забыл указать их в BOM — плата работать не будет.

2. Стоимость рисков и сложность монтажа. Микропроцессор  обычно на порядок дороже Микроконтроллера (MCU) и чаще всего в BGA-корпуса (характерные для MPU) требуют рентген-контроля. Это трудозатратнее, чем визуальный контроль LQFP (характерного для MCU).

3. Риски при пайке. MPU с шагом 0,4-0,5 мм боятся перекоса при оплавлении гораздо больше, чем массивные MCU.

4. Тестирование. "Прозвонить" тестером выводы MCU можно, а под BGA микропроцессора — нет, только питание.

Часть 1. Микроконтроллер (MCU) — что мы монтируем

Что внутри. Это "компьютер на одном чипе", если считать набор транзисторов компьютером. Внутри окорпуса уже есть: процессор, память (RAM), память для прошивки (Flash) и куча периферии (порты, АЦП).

Как это выглядит в BOM. Чаще всего это корпуса LQFP, QFN, TQFP (ногевые или с контактами по бокам). Подробнее про способы монтажа можно прочесть в этой статье.

Что это значит для SMT-линии:

• Пайка: Стандартная. Хорошо стоят на пасту.

• Контроль: Легко проверить визуально (AOI) или тестером "ножки" на КЗ.

• Комплектация: Обычно это 1 позиция в BOM на "мозг". Память уже внутри.

Риски для контрактного производителя:

• Подделки. MCU — самый популярный компонент для перемаркировки (например, под видом STM32F103 продают более дешевый аналог).

• Влажность (MSL). Уровень чувствительности к влаге у MCU обычно MSL 3.

Вывод по MCU: Предсказуемый компонент. Основная задача — закупить оригинал.

Часть 2. Микропроцессор (MPU) — что мы монтируем

Что внутри. Внутри — только мозг (ядро). Нет ни памяти для прошивки, ни оперативной памяти. Это голый вычислитель. Но очень мощный!

Как это выглядит в BOM. Почти всегда это BGA (массив шариков снизу). Реже — LGA.

Что это значит для SMT-линии:

• Пайка: Сложная. Требует хорошая трассировки платы и точность термопрофиля.

• Контроль: Визуально не проверить. Требуется рентген-контроль (X-ray), чтобы увидеть, не слиплись ли шарики под корпусом. Но и у рентгена есть ограничения подробнее в этой статье.

• Комплектация: MPU — это "матрёшка". Чтобы он заработал должны быть:

  • Сам MPU

  • *DDR3/DDR4 память (рядом)*

  • eMMC или SPI Flash (для прошивки)

  • PMIC (сложная микросхема питания)

Риски для контрактного производителя:

1. Коробление платы. MPU в BGA-корпусе очень требователен к геометрии платы. Если плату "повело" при оплавлении — часть шариков отойдет. Это невидимый брак.

2. Качество пасты. Для MPU с шагом 0,4 мм нужна трафаретная паста с частицами Type 4 или 5.

3. Закупка. MPU производят под заказ.

Вывод по MPU: Высокорисковый компонент. Требует рентгена. Стоимость сборки такого проекта всегда выше из-за контроля и брака.

Часть 3. Как это влияет на работу отдела закупок и качества

• MCU: Можно смотреть на открытом рынке у проверенных поставщиков. Внимание на маркировку (дата-код, lot number). Много подделок, если брать из неизвестных источников.

• MPU: Закупаем только у поставщиков 1-го эшелона. Проверенные годами и именно в этой номенклатуре. Серый рынок для MPU — это 90% брака (в основном связан с неправильным хранением).

Рекомендации

Если вы отдаете нам плату в производство, то желательно обратить внимание менеджера на сложные и дорогие компоненты. Это позволит правильно и заблаговременно оценить риски.Ы