آی سی چیست؟
آی سی یا ic که مختصر شده (Integrated circuit) است و نام فارسی آن مدار مجتمع است، به مجموعه ای از مدار های الکترونیکی قرار داده شده بر روی چیپ هایی ساخته شده با مواد نیم رسانا میگویند. غالب وسایل الکترونیکی که در طول روز استفاده میکنیم دارای آی سی هستند که کاربرد های مختلفی دارند.
آی سی (ic) با نام های دیگر مدارات مجتمع، تراشه و یا مدار یکپارچه به مجموعه از مدارات الکترونیکی میگویند. این مدار با مواد نیمه رسانا در سایزهای بسیار کوچک کمتر از یک سانتی متری تولید و عرضه میشود. از این قطعه ی الکترونیکی در خیلی از ابزارها استفاده میشود حتی میتوان گفت ابزار حیاتی در بسیاری از ابزارها همچون موبایل محسوب میشود.
مدارات الکتریکی به طور عمده از تعداد بسیاری ترانزیستور، سلف، خازن و مقاومت تشکیل شده اند و که با توجه به این که ic ها از مدارات الکتریکی تشکیل شده اند در نتیجه میتوان گفت که اجزای کلی آن ها ترانزیستور است که با استفاده از فناوری پیچیده ای در داخل یک لایه سیلیکن همگونه با ضخامت یکنواخت تزریق شده است. حال به سوال آی سی چیست؟ پاسخ داده ایم.
کاربرد آی سی ها چیست؟
مهمترین کاربرد آی سی ها در ساخت CPU های کامپیوتر به شمار میرود. با توجه به این که هر ic دارای چندین ورودی و خروجی میباشد که با پردازش ورودی ها، خروجی ها را تولید میکند و در اختیار بخش خروجی خود قرار میدهد به همین دلیل از این قطعه ی الکترونیکی در مهمترین بخش کامپیوتر یعنی پردازش مرکزی یا همان cpu استفاده میشود.
کاربرد بعدی آی سی ها استفاده از آنها به عنوان حافظه است. مدارات مجتمع به گونه ای طراحی شده اند که حافظه های PROM که از نوع قابل برنامه ریزی فقط خواندنی می باشند. کار این نوع حافظه ها به گونه ای است که اطلاعات آن ها فقط قابل خواندن هستند و نمیتوان آنها تغییر داد. در ضمن حافظه ی نام برده شده در CPU کامپیوتر قرار دارد.
انواع آی سی ها
آی سی ها در دنیای الکترونیک دارای انواع متنوعی است که آن ها را میتوان بر اساس تکنولوژی ساخت، کاربرد و تکنولوژی ریزتراشه ها به طور جزئی تر دسته بندی کرد که همین انواع مختلف باعث شده است قیمت آی سی متفاوت باشد. در ادامه با آنها بیشتر آشنا خواهید شد.
انواع آی سی ها بر اساس کاربرد
بر اساس کاربرد، آی سی ها به سه دسته ی کلی تقسیم میشوند که این سه نوع به شرح زیر است:
- مدار مجتمع دیجیتالی
مدارهای مجتمع دیجیتالی عمده ترین نوع ic را به خود اختصاص می دهند زیرا شامل مدار های منطقی و حافظه میشوند که این نوع ها در کامپیوتر، حسابگرها و ریزپردازنده ها کاربرد اساسی دارند. همچنین طراحی این مدل ساده تر از دیگر مدل ها است زیرا مدار های دیجیتالی فقط به قطع و وصل ترانزیستور ها نیاز دارد .
- مدار مجتمع آنالوگ
مهم ترین وظیفه ی مدار های مجتمع آنالوگ یا خطی تقویت خطی روی سیگنال ها میباشد . به طور عمده تقویت کننده های ساده، تقویت کننده های عملیاتی و مدارهای مخابراتی قیاسی نمونه های از ic های خطی به شمار میروند.
- مدار مجتمع آنالوگ- دیجیتال
آخرین نوع دسته بندی بر اساس کاربرد مدار مجتمع آنالوگ-دیجیتال است که در این مدل هم قطعات آنالوگ هم دیجیتال کنار هم قرار میگیرند و تشکیل یک نوع ic را میدهد.
انواع آی سی ها بر اساس تکنولوژی ساخت
آی سی ها همچنین بر اساس تکنولوژی ساخت به دو دستهی کلی تقسیم میشود که این دو نوع به شرح زیر است:
- مدارهای یکپارچه
آی سی هایی که روی یک تراشه ی نیمه رسانا که معمولا سیلیسیوم است به طور کامل قرار میگیرند به مدارهای یکپارچه معروف هستند. مهمترین مزیت این مدل این است که تمام عناصر در این یک ساختار محکم و منفرد و با امکان تولید گروهی قرار میگیرند، که همین موضوع باعث نام گرفتن این نوع به یکپارچه است.
- مدارهای آمیخته
مدارهای آمیخته متشکل از یک یا چند مدار یکپارچه یا ترانزیستور های جداگانه هستند که همراه با اتصالات داخلی مناسب به یک بستر با خازنها، مقاومتها و سایر عناصر مداری پیونده داده شده است. همچنین این مدارها با داشتن عایقی بین عناصر، امکان استفاده از مقاومتها و خازنهای دقیق را فراهم میکند.
انواع آی سی ها بر اساس تکنولوژِی ریزتراشه ها
- مدل های BJT
این مدل ic ها از ترانزیستور های BJT تشکیل شده است و از مزایای این مدل میتوان به سرعت بالا آن اشاره کرد. این مدل ها دارای توان مصرفی بالا هستند. آی سی های IIL، DTL، RTL، TTL، ECL از این دسته هستند که نوع ECL پرمصرفترین و سریعترین آنها محسوب میشود. همچین به این مدارهای مجتمع TTL هم گفته میشود.
- مدل های MOSFET
نوع بعدی ic های MOFSET یا CMOS هستند که از ترانزیستور های MOFSET تشکیل شده است که برعکس مدل قبل دارای توان مصرفی پایین و سرعت کم است و همین موضوع باعث شده است طرفدار زیادی نداشته باشد. آی سی های CMOS، NMOS، PMOS از این خانواده هستند که CMOS کم مصرفترین و کم سرعتترین به حساب میآید.
- مدل های BJT و MOFSET
این مدل ic ها از مزایای آی سی های نمونههای قبلی تشکیل شده است، یعنی سرعت بالا و توان مصرفی کم. در این مدل تکنولوژی BJT و CMOS به صورت یکپارچه پیاده سازی شده است که به BICMOS معروف هستند.
نسل های آی سی
نسل های آی سی ها متفاوت است و آنها بر اساس اجزا و تعداد ترانزیستورهایی که آنها را تشکیل میدهند به نسل های مختلف دسته بندی میشوند. که مهمترین آنها به شرح زیر است:
نسل SSL : تشکیل شده از ۱ تا ۱۰ ترانزیستور و ۱ تا ۱۲ گیت منطقی
نسل MSL: تشکیل شده از ۱۰ تا ۵۰ ترانزیستور و ۱۳ تا ۹۹ گیت منطقی
نسل LSI: تشکیل شده از ۵۰۰ تا ۲۰۰۰۰ ترانزیستور و ۱۰۰ تا ۹۹۹۹ گیت منطقی
نسل VLSI: تشکیل شده از ۲۰۰۰۰ تا ۱۰۰۰۰۰ ترانزیستور و ۱۰۰۰۰ تا ۹۹۹۹۹ گیت منطقی
نسل ULSI: تشکیل شده از ۱۰۰۰۰۰۰ ترانزیستور و ۱۰۰۰۰۰۰ گیت منطقی
مزایا و معایب آی سی ها
مانند هر چیزی آی سی ها هم دارای مزایا و معایب خاص خود هستند که میخواهیم آنها را بررسی کنیم ابتدا به نکات مثبت ic خواهیم پرداخت:
۱. هزینه: هزینهی ساخت ic ها نسبت به مدارهای مجزا بسیار کم است.
۲. کارایی بسیار خوب: چون ic ها دارای سایز کوچک هستند بازده بالا دارند و توان مصرفی اجزای تشکیل دهندهی آنها هم کم است.
همچنین پیچیدگی مدار و هزینه ی بالای طراحی و ساخت برای ساخت یه نمونه آی سی از معایب آنها محسوب میشود در نتیجه این قطعه ی الکترونیکی در تولید انبوه گزینه ای مقرون به صرفه است.
ما در این مقاله شما را با آی سی، انواع آنها بر اساس انواع تکنولوژی به طور جزنی، انواع نسل های آی سی و مزایا و معایبشان آشنا کردیم. شما میتوانید با مراجعه به دسته بندی ic و بررسی انواع مختلف آنها بپردازید و بهترین نوع آن را بنا به نیاز خود انتخاب کنید.
