Integrated Circuit (IC)

ในโลกที่เชื่อมโยงถึงกันในปัจจุบัน อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์มีบทบาทสำคัญในชีวิตของเราเกือบทุกด้าน ตั้งแต่เครื่องใช้ในครัวเรือนไปจนถึงดาวเทียมสื่อสาร อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กลายเป็นส่วนสำคัญของกิจวัตรประจำวันของเรา แม้แต่การนอนหลับของเราก็ยังได้รับอิทธิพลจากเทคโนโลยีดิจิทัล ด้วยฟีเจอร์ต่างๆ เช่น เสียงดิจิทัล การตอบรับการสัมผัส และการวิเคราะห์ข้อมูล แม้ว่าระบบอิเล็กทรอนิกส์เหล่านี้จะมีฟังก์ชันที่หลากหลาย แต่ทั้งหมดก็อาศัยส่วนประกอบพื้นฐานทั่วไป นั่นก็คือ วงจรรวม

แล้ววงจรรวม (IC) คืออะไรกันแน่? มักเรียกกันว่า "ชิป" IC ถูกสร้างขึ้นจากวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่เรียกว่าซิลิคอน ภายในซิลิคอน ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ขนาดจิ๋วที่เรียกว่าทรานซิสเตอร์นั้นถูกสร้างขึ้นอย่างประณีตและเชื่อมต่อถึงกันโดยใช้การเชื่อมต่อแบบหลายชั้นบนพื้นผิวซิลิกอน

ไอซีทำอะไร?

วงจรรวมซึ่งเป็นชิปอิเล็กทรอนิกส์ขนาดกะทัดรัดที่ประกอบด้วยส่วนประกอบที่เชื่อมต่อถึงกัน เช่น ตัวต้านทาน ทรานซิสเตอร์ และตัวเก็บประจุ ถือเป็นแกนหลักของเทคโนโลยีมากมาย หากไม่มีพวกเขา สังคมที่พึ่งพาเทคโนโลยีของเราจะสูญเสีย

วงจรรวมที่สร้างขึ้นจากวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ชิ้นเดียว เช่น ซิลิคอน สามารถประกอบด้วยส่วนประกอบตั้งแต่หลายร้อยถึงพันล้านชิ้นที่ทำงานร่วมกันเพื่อจ่ายพลังงานให้กับอุปกรณ์ต่างๆ การใช้งานมีความหลากหลายตั้งแต่ของเล่นเด็กและรถยนต์ไปจนถึงคอมพิวเตอร์และโทรศัพท์มือถือ โดยพื้นฐานแล้ว อุปกรณ์ใดๆ ที่มีสวิตช์เปิด/ปิดมักจะต้องอาศัยวงจรรวมสำหรับการทำงานทางอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งทำหน้าที่เป็นไมโครโปรเซสเซอร์ เครื่องขยายเสียง หรือหน่วยความจำ

วงจรเหล่านี้สร้างขึ้นโดยใช้การพิมพ์หินด้วยแสง ซึ่งเป็นกระบวนการที่ใช้แสงอัลตราไวโอเลตเพื่อพิมพ์ส่วนประกอบลงบนพื้นผิวเดียวในคราวเดียว วิธีการที่มีประสิทธิภาพนี้ช่วยให้สามารถผลิตวงจรรวมที่คุ้มค่าและเชื่อถือได้ ข้อดีบางประการของวงจรรวมได้แก่ ขนาดที่เล็กมาก ซึ่งทำให้มีอุปกรณ์ขนาดกะทัดรัด ตลอดจนความน่าเชื่อถือสูง ประสิทธิภาพความเร็วสูง และความต้องการพลังงานต่ำ

วงจรรวมประเภทต่างๆ

วงจรรวม (ICs) สามารถแบ่งได้เป็นหลายประเภทตามความซับซ้อนและฟังก์ชัน ไอซีทั่วไปบางประเภทมีดังนี้:

- ไอซีดิจิทัล: สิ่งเหล่านี้ใช้ในอุปกรณ์เช่นคอมพิวเตอร์และไมโครโปรเซสเซอร์ ใช้สำหรับหน่วยความจำ การจัดเก็บข้อมูล หรือการดำเนินการทางลอจิคัล ไอซีดิจิทัลมีความคุ้มค่าและออกแบบตรงไปตรงมาสำหรับการใช้งานความถี่ต่ำ

- ไอซีแอนะล็อก: ไอซีเหล่านี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อประมวลผลสัญญาณต่อเนื่อง โดยที่ขนาดสัญญาณแตกต่างกันไปตั้งแต่ศูนย์ไปจนถึงแรงดันไฟฟ้าเต็ม ใช้ในการประมวลผลสัญญาณแอนะล็อก เช่น เสียงหรือแสง ไอซีแอนะล็อกประกอบด้วยทรานซิสเตอร์น้อยกว่าเมื่อเทียบกับไอซีดิจิทัล แต่มีการออกแบบที่ซับซ้อนกว่า โดยพบการใช้งานในแอมพลิฟายเออร์ ตัวกรอง ออสซิลเลเตอร์ ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า และวงจรการจัดการพลังงาน และมักพบในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เช่น อุปกรณ์เครื่องเสียง เครื่องรับส่งสัญญาณความถี่วิทยุ (RF) การสื่อสาร เซ็นเซอร์ และเครื่องมือทางการแพทย์

- ไอซีสัญญาณผสม: ไอซีเหล่านี้รวมวงจรดิจิทัลและแอนะล็อก และใช้ในการใช้งานที่ต้องการการประมวลผลทั้งสองประเภท เช่น หน้าจอ เซ็นเซอร์ และแอปพลิเคชันการสื่อสารในโทรศัพท์มือถือ รถยนต์ และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบพกพา

- หน่วยความจำไอซี: ไอซีเหล่านี้ใช้เพื่อจัดเก็บข้อมูลชั่วคราวหรือถาวร ตัวอย่างของ IC หน่วยความจำ ได้แก่ หน่วยความจำเข้าถึงโดยสุ่ม (RAM) และหน่วยความจำแบบอ่านอย่างเดียว (ROM) ไอซีหน่วยความจำเป็นหนึ่งในไอซีที่ใหญ่ที่สุดในแง่ของจำนวนทรานซิสเตอร์ และต้องการเครื่องมือจำลองความจุสูงและรวดเร็วมาก

- วงจรรวมเฉพาะแอปพลิเคชัน (ASIC): ASIC ได้รับการออกแบบมาเพื่อทำงานเฉพาะอย่างมีประสิทธิภาพ ไม่ใช่ไอซีสำหรับวัตถุประสงค์ทั่วไปที่สามารถนำไปใช้ในแอปพลิเคชันส่วนใหญ่ได้ แต่เป็นการปรับแต่งระบบบนชิป (SoC) แทนเพื่อดำเนินการฟังก์ชันเป้าหมาย