ピン互換性

電子機器において、ピン互換デバイスとは、共通のフットプリントを共有し、同じピンに同じ機能が割り当てられているか、または使用できる電子部品（一般的には集積回路または拡張カード）のことです。[ 1 ]ピン互換性は、プリント基板^を再設計せずに製品を更新できるため、コストを削減し、市場投入までの時間を短縮できるため、システムインテグレータが望む特性です。

ピン互換のあるデバイスは共通のフットプリントを共有していますが、必ずしも電気的または熱的に互換性があるわけではありません。その結果、メーカーはデバイスをピンツーピンまたはドロップイン互換として指定することがよくあります。^[2]ピン互換デバイスは通常、単一の製品ライン内でのアップグレードを可能にしたり、寿命の終わったデバイスを新しい同等品に交換したり、他のメーカーの同等製品と競合したりするために製造されます。

ピン互換デバイスは、ピンへの機能の割り当てを共有しますが、電気的特性 (供給電圧、発振器周波数) や熱特性 ( TDP、リフロー曲線、 温度許容範囲) が異なる場合があります。その結果、システムで使用するには、電力供給サブシステムなどのシステムの一部を新しいコンポーネントに合わせて調整する必要がある場合があります。

電気的に互換性がない可能性があるピン対ピンの互換性のあるデバイスの一般的な例としては、 7400 シリーズの集積回路があります。7400 シリーズのデバイスは、さまざまな製造プロセスで製造されていますが、ピン配置は一貫して同じです。たとえば、すべての 7405 デバイスは 6 つのNOT ゲート(またはインバータ) を提供しますが、電源電圧の許容範囲に互換性がない可能性があります。

• 7405 – 標準TTL、4.75～5.25 V。
• 74C05 – CMOS、4～15 V。
• 74LV05 – 低電圧 CMOS、2.0～5.5 V。

その他のケース、特にコンピューターの場合、デバイスはピン同士の互換性があっても、市場の細分化の結果として互換性がなくなることがあります。たとえば、Intel SkylakeデスクトップクラスのCoreおよびXeon E3v5プロセッサはどちらもLGA 1151ソケットを使用しますが、C230シリーズチップセットを使用するマザーボードはXeonブランドのプロセッサとのみ互換性があり、Coreブランドのプロセッサでは動作しません。^{[3] [4]}

ドロップイン互換デバイスとは、デバイスが属していたシステムに補正変更を加えることなく、別のデバイスと交換できるデバイスです。このデバイスは、同じピンで同じ機能を使用でき、電気的および熱的に互換性があります。このようなデバイスは、交換可能なデバイスと完全に一致しない場合があります。たとえば、電源電圧または温度許容範囲が広い場合があります。

ソフトウェア互換デバイスとは、ソフトウェアを事前に変更することなく、同じソフトウェアを実行して同じ結果を生成できるデバイスです。

マイクロコントローラ、FPGA、およびその他のプログラム可能なデバイスは、デバイス上のプログラムの観点からはピン間の互換性があっても、ハードウェアの観点からは互換性がない場合があります。たとえば、デバイスはピン X の信号を受け取り、それを否定し、結果をピン Y に出力する場合があります。ピンの構成方法は同じままで、デバイスのパッケージ( TSSOPやQFNなど) が変わると、プログラムは引き続き機能しますが、プログラムが動作するピンの物理的な位置が変わる可能性があります。

デバイスは、ピン互換であってもソフトウェア互換性がない場合があります。これは、デバイスが異なる命令セットを使用している場合、またはデバイスのピンにマルチプレクサが接続されていて (たとえば、ピンをGPIOとして駆動するかA/Dによって駆動するかを切り替えることができる)、そのマルチプレクサがデフォルトで、交換されるデバイスで選択されているものとは異なる入力ソースを選択する場合に発生することがあります。

ソフトウェア互換性のないデバイスの使用を容易にするために、メーカーはハードウェア抽象化レイヤーを提供することがよくあります。これらの例としては、 ARM Cortex-Mプロセッサ用の CMSIS や、現在は非推奨となっているUNIX 系オペレーティング システム用のHALサブシステムなどがあります。

• 7400シリーズ集積回路
• プログラマブルロジック
• ロジックファミリー
• 半導体パッケージ

• 巨大なインターネット IC マスター データベース – 74'xx シリーズおよびその他の汎用チップのピン配置のリスト。