Қазіргі қарқынды дамып келе жатқан технологиялық әлемде интегралдық схемалар (IC) барлық дерлік электронды құрылғылардың негізі болып табылады. Смартфондар мен компьютерлерден бастап медициналық жабдықтар мен өнеркәсіптік машиналарға дейін IC заманауи технологияның функционалдығы мен тиімділігінде шешуші рөл атқарады. Бірақ интегралдық схема дегеніміз не?

 

Интегралды схема дегеніміз не?

 

Әдетте IC немесе микрочип деп аталатын интегралды схема — жартылай өткізгіш материалдан, әдетте кремнийден жасалған шағын электронды құрылғы. Онда транзисторлар, резисторлар, конденсаторлар және диодтар сияқты көптеген ұсақ компоненттер бар, олардың барлығы бір чипке енгізілген. Бұл компоненттер дәстүрлі түрде бірнеше бөлек құрамдастарды қажет ететін күрделі электрондық функцияларды орындау үшін бірге жұмыс істейді.

 

Интегралдық схемалардың эволюциясы

 

Интегралдық схеманың өнертабысы электроника өнеркәсібінде төңкеріс жасады. IC-ге дейін электронды құрылғылар схемалық платаларға қолмен жиналған дискретті компоненттерді пайдаланып жасалған. Бұл процесс көп уақытты ғана емес, сонымен қатар электронды құрылғылардың миниатюризациясын және күрделілігін шектеді.

 

Серпіліс 1958 жылы Texas Instruments компаниясынан Джек Килби мен Fairchild Semiconductor компаниясынан Роберт Нойс алғашқы интегралды схемаларды дербес жасаған кезде болды. Килбидің нұсқасы германийден жасалды, ал Нойс кремнийді қолданды, ол жаппай өндіріс үшін тиімдірек болды. Олардың инновациялары электронды схемалардың миниатюризациясына және одан кейін тұрмыстық электрониканың бумына әкелді.

 

Интегралдық схемалар қалай жұмыс істейді

 

Интегралды схемалар әртүрлі құрамдас бөліктері арқылы электр сигналдарын басқару арқылы жұмыс істейді. Транзисторлар, IC негізгі құрылыс блоктары, электр тогының ағынын басқаратын қосқыштар немесе күшейткіштер ретінде әрекет етеді. Көптеген транзисторларды бір микросхемада біріктіре отырып, IC қарапайым логикалық операциялардан күрделі өңдеу тапсырмаларына дейін кең ауқымды функцияларды орындай алады.

 

IC құрастыру және жасау бірнеше күрделі қадамдарды қамтиды. Ол схеманы құрудан басталады, содан кейін макет дизайнымен аяқталады, содан кейін ол фотолитография арқылы кремний пластинасына ауыстырылады. Содан кейін вафли әртүрлі электрондық компоненттерді қалыптастыру үшін легирлеуді, оюды және металдандыруды қоса алғанда, көптеген процестерден өтеді. Соңында, вафли жеке чиптерге кесіледі, содан кейін олар оралып, сыналады.

 

Интегралдық схемалардың қолданбалары

 

Интегралдық микросхемалардың әмбебаптығы мен тиімділігі оларды заманауи технологияда таптырмас нәрсеге айналдырды. Олар іс жүзінде әрбір электронды құрылғыда қолданылады, соның ішінде:

 

Компьютерлер мен смартфондар: IC құрылғылар процессорлардың, жадтың және басқа маңызды компоненттердің өзегін құрайды, бұл құрылғылардың жоғары жылдамдықты өнімділігі мен көп функционалдығын қамтамасыз етеді.

 

Автомобильдер: IC қозғалтқышты басқару жүйелерінен ақпараттық ойын-сауық пен кеңейтілген драйверге көмек көрсету жүйелеріне (ADAS) дейін барлығын басқарады.

 

Медициналық құрылғылар: IC диагностикалық жабдықта, имплантацияланатын құрылғыларда және емделушіні бақылау жүйелерінде қолданылады, бұл денсаулық сақтау нәтижелерін жақсартады.

 

Тұрмыстық электроника: теледидарлар, ойын консольдері және тұрмыстық техника жетілдірілген мүмкіндіктері мен қосылу мүмкіндігі үшін IC-ге сүйенеді.

 

Өнеркәсіптік автоматтандыру: IC өндірістік процестерді дәл басқаруға және автоматтандыруға мүмкіндік береді, тиімділік пен өнімділікті арттырады.

 

Интегралдық схемалардың болашағы

 

Неғұрлым қуатты, энергияны үнемдейтін және кішірейтілген құрылғыларға үздіксіз сұраныс интегралды схема технологиясының дамуын ынталандырады. Галий нитриді және кремний карбиді сияқты жартылай өткізгіш материалдардағы жетістіктер болашақ ИК-тердің өнімділігі мен тиімділігін арттыруға уәде береді. Сонымен қатар, үш өлшемді (3D) IC және жүйелік-чип (SoC) конструкцияларын дамыту осы кішкентай чиптердің қол жеткізе алатын шекараларын одан әрі ілгерілетеді.

 

Сонымен қатар, жасанды интеллект (AI) мен машиналық оқыту мүмкіндіктерін IC ішінде біріктіру ақылды және автономды жүйелерді қосу арқылы денсаулық сақтаудан автомобильге дейінгі әртүрлі салаларда төңкеріс жасайды деп күтілуде.

 

Қорытындылай келе, интегралдық микросхемалар сансыз электронды құрылғылардың функционалдығы мен күрделілігін қамтамасыз ететін заманауи технологиялық ландшафттың көзге көрінбейтін кейіпкерлері болып табылады. Олардың өнертабысынан бүгінгі таңда кең тараған қолданбаларына дейін IC өмір сүру, жұмыс істеу және қарым-қатынас жасау тәсілін өзгертті. Технология дамып келе жатқанда, интегралдық микросхемалар инновацияларды басқаратын және электрониканың болашағын қалыптастыратын алдыңғы қатарда қалатыны сөзсіз.