Integrated Circuit (IC)

У сучасному взаємопов'язаному світі електроніка відіграє життєво важливу роль майже в кожному аспекті нашого життя. Від побутової техніки до супутників зв'язку - електронні пристрої стали невід'ємною частиною нашого повсякденного життя. Навіть на наш сон впливають цифрові технології з такими функціями, як цифровий звук, сенсорний зворотний зв'язок та аналіз даних. Незважаючи на різноманітні функції цих електронних систем, всі вони покладаються на спільний базовий компонент - інтегральну схему.

Отже, що таке інтегральна схема (ІС)? Мікросхему, яку часто називають "чіпом", виготовляють з напівпровідникового матеріалу, відомого як кремній. У кремнії мініатюрні електронні компоненти, які називаються транзисторами, складно сформовані і з'єднані між собою за допомогою шаруватих з'єднань на поверхні кремнію.

Що роблять ІС?

Інтегральні схеми, які є компактними електронними чіпами, що складаються з взаємопов'язаних компонентів, таких як резистори, транзистори та конденсатори, є основою багатьох технологій. Без них наше залежне від технологій суспільство було б розгубленим.

Інтегральні схеми, побудовані на одному шматку напівпровідникового матеріалу, такого як кремній, можуть містити від сотень до мільярдів компонентів, що працюють разом для живлення різних пристроїв. Їх використовують у різних сферах - від дитячих іграшок та автомобілів до комп'ютерів і мобільних телефонів. По суті, будь-який пристрій з вимикачем живлення, швидше за все, покладається на інтегральну схему, яка виконує функції мікропроцесора, підсилювача або пам'яті.

Ці схеми створюються за допомогою фотолітографії - процесу, який використовує ультрафіолетове світло для одночасного друку компонентів на одній підкладці. Цей ефективний метод дозволяє економічно ефективно та надійно виробляти інтегральні схеми. Серед переваг інтегральних мікросхем - надзвичайно малий розмір, що дозволяє створювати компактні пристрої, а також висока надійність, швидкісні характеристики та низьке енергоспоживання.

Різні типи інтегральних схем

Інтегральні схеми (ІС) можна розділити на різні типи залежно від їхньої складності та функцій. Нижче наведено деякі поширені типи мікросхем:

- Цифрові мікросхеми: Вони використовуються в таких пристроях, як комп'ютери та мікропроцесори. Вони використовуються для пам'яті, зберігання даних або логічних операцій. Цифрові мікросхеми є економічно вигідними і простими в розробці для низькочастотних застосувань.

- Аналогові мікросхеми: Ці мікросхеми призначені для обробки безперервних сигналів, коли величина сигналу змінюється від нуля до повної напруги живлення. Вони використовуються для обробки аналогових сигналів, таких як звук або світло. Аналогові мікросхеми складаються з меншої кількості транзисторів порівняно з цифровими мікросхемами, але вони більш складні за конструкцією. Вони застосовуються в підсилювачах, фільтрах, генераторах, стабілізаторах напруги та схемах керування живленням, а також широко використовуються в електронних пристроях, таких як аудіотехніка, радіочастотні приймачі, засоби зв'язку, датчики та медичні прилади.

- Мікросхеми змішаних сигналів: Ці мікросхеми поєднують в собі як цифрові, так і аналогові схеми і використовуються в додатках, де потрібні обидва типи обробки, наприклад, в екранах, датчиках і комунікаційних додатках в мобільних телефонах, автомобілях і портативній електроніці.

- Мікросхеми пам'яті: Ці мікросхеми використовуються для тимчасового або постійного зберігання даних. Прикладами мікросхем пам'яті є пам'ять з довільним доступом (RAM) і пам'ять тільки для читання (ROM). Мікросхеми пам'яті є одними з найбільших за кількістю транзисторів і потребують надзвичайно потужних і швидких інструментів моделювання.

- Прикладна інтегральна схема (ASIC): ASIC призначені для ефективного виконання конкретного завдання. Це не універсальні мікросхеми, які можуть бути використані в більшості застосувань, а системи на кристалі (SoC), налаштовані для виконання цільової функції.