अगोदर निर्देश केलेल्या बाबीसंबंधी बोलताना इंटिग्रेटेड सर्किट्स, चिप्स, मायक्रोचिप, आयसी (इंटिग्रेटेड सर्किट) किंवा सीआय (इंटिग्रेटेड सर्किट), किंवा तुम्ही त्यांना जे काही म्हणू इच्छिता, ते इलेक्ट्रॉनिक सर्किट्सचे एक प्रकार आहेत ज्याने तंत्रज्ञानाची वर्तमान पातळीपर्यंत प्रगती करणे शक्य केले आहे. या आविष्काराशिवाय, संगणकीय आणि दूरसंचार कदाचित ते नसतील आणि इलेक्ट्रॉनिक आणि इलेक्ट्रिकल उपकरणे खूप भिन्न असतील.
त्यांचा आकार लहान असूनही, आणि ते सर्वत्र आहेत, हे एकात्मिक सर्किट लपवतात शोधण्यासाठी छान आश्चर्य. येथे आपण याबद्दल बरेच काही शिकू शकता इलेक्ट्रॉनिक घटक...
इंटिग्रेटेड सर्किट्स म्हणजे काय?
अगोदर निर्देश केलेल्या बाबीसंबंधी बोलताना इंटिग्रेटेड सर्किट्स सेमीकंडक्टरचे पॅड असतात encapsulated आणि रेकॉर्ड केलेले इलेक्ट्रॉनिक सर्किट असलेले. ते ज्या लॉजिक फॅमिलीशी संबंधित आहेत त्यावर अवलंबून, हे सर्किट वेगवेगळ्या लघुकृत इलेक्ट्रॉनिक घटकांनी बनलेले असतील. उदाहरणार्थ, ते डायोड, ट्रान्झिस्टर, प्रतिरोधक, कॅपेसिटर इत्यादी असू शकतात.
त्यांच्यामुळेच विकास करणे शक्य झाले आहे आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स आणि त्यांनी अनुमती दिलेल्या उत्कृष्ट एकीकरणामुळे नवीन युग सुरू करा. खरं तर, आजच्या काही सर्वात प्रगत चिप्स फक्त काही मिलिमीटर चौरस असलेल्या डायमध्ये कोट्यवधी ट्रान्झिस्टर समाकलित करू शकतात.
चिप्सचा इतिहास
सुरुवातीला, इलेक्ट्रॉनिक्स रफ वापरण्यास सुरुवात केली व्हॅक्यूम वाल्व्ह पारंपारिक प्रकाश बल्ब सारखे. हे व्हॉल्व्ह मोठे, खूप अकार्यक्षम होते, ते खूप गरम झाले आणि ते सहजपणे तुटले, त्यामुळे उडवलेले बदलणे आवश्यक होते जेणेकरून त्यांच्याकडे असलेले संगणक आणि इतर उपकरणे कार्यरत राहतील.
En 1947 मध्ये ट्रान्झिस्टरचा शोध लागला, एक तुकडा जो जुन्या व्हॉल्व्हची जागा घेईल आणि इलेक्ट्रॉनिक्समध्ये देखील क्रांती करेल. त्याला धन्यवाद, सॉलिड-स्टेट डिव्हाइस असणे शक्य झाले, जे वाल्वपेक्षा जास्त प्रतिरोधक, कार्यक्षम आणि वेगवान आहे. तथापि, काहींना वाटले की ते यापैकी अनेक घटक एकाच सिलिकॉन चिपमध्ये समाकलित करू शकतात. इतिहासातील पहिले एकात्मिक सर्किट्स अशा प्रकारे तयार केले गेले.
कालांतराने, सॉलिड स्टेट इलेक्ट्रॉनिक्स विकसित झाले आणि घटकांचा आकार कमी केला, तसेच खर्च कमी केला. 50 च्या दशकाच्या उत्तरार्धात, टेक्सास इन्स्ट्रुमेंट्सचा शोधकर्ता नावाचा जॅक किल्बी, त्याला एक अर्धसंवाहक चिप आणि काही वायरिंग बनवल्याचा अनुभव आला ज्याने वेगवेगळ्या भागांमध्ये विणले. इतिहासातील ही पहिली चिप ठरली आणि त्यासाठी तो नोबेल पारितोषिक जिंकेल.
जवळजवळ समांतर, रॉबर्ट नॉयसत्या वेळी, फेअरचाइल्ड सेमीकंडक्टरचा एक कर्मचारी (नंतर इंटेलच्या संस्थापकांपैकी एक), त्याने देखील असेच उपकरण विकसित केले, परंतु किल्बीच्या तुलनेत त्याचे बरेच फायदे आहेत. आजच्या एकात्मिक सर्किट्सला मार्ग देणारी कल्पना नॉयसने तयार केली होती. या तंत्रज्ञानाला प्लॅनर म्हणतात, आणि किल्बीच्या मेसा तंत्रज्ञानापेक्षा त्याचे फायदे होते.
तेव्हापासून ते थांबलेले नाही उत्क्रांती आणि या घटकांची सुधारणा. इंधनाची अर्थव्यवस्था आणि आकारमानामुळे खर्चात घट झाली आहे, तर कामगिरी आणि कार्यप्रदर्शन नाटकीयरित्या सुधारले आहे. इतर कोणत्याही क्षेत्राचा इतका विकास झालेला नाही आणि इतर कोणत्याही क्षेत्राचा मानवतेवर इतका मोठा प्रभाव पडला नाही...
ते कसे बनवले जातात?
ची प्रक्रिया एकात्मिक सर्किट्सचे उत्पादन ते अत्यंत गुंतागुंतीचे आहे. तथापि, व्हिडिओमध्ये पाहिल्याप्रमाणे, ते काही सोप्या चरणांमध्ये सारांशित केले जाऊ शकते जेणेकरून लोकांना ते कसे केले जाते हे समजू शकेल.
येथे मी प्रयत्न करेन डिझाइन चरणांचा सारांश द्या शक्य तितके चांगले, जास्त खोलात न जाता, कारण ते हजारो लेखांसाठी देईल:
- गरजेचा भाग व्हा, एक अनुप्रयोग ज्यासाठी तुम्हाला इलेक्ट्रॉनिक सर्किट तयार करणे आवश्यक आहे.
- डिझाईन टीम चिपची वैशिष्ट्ये आणि वैशिष्ट्यांची रूपरेषा तयार करण्याचा प्रभारी आहे.
- त्यानंतर, लॉजिक गेट्स आणि इतर मेमरी घटक इत्यादींचा वापर करून डिझाइन सुरू होईल, जोपर्यंत ही चिप डिझाइन केलेली कार्ये विकसित करणारी लॉजिक डिझाइन प्राप्त होत नाही.
- यानंतर, ते तार्किक स्तरावर योग्यरित्या कार्य करते हे निर्धारित करण्यासाठी चाचण्या आणि सिम्युलेशन केले जातात आणि ते शारीरिकरित्या करतात की नाही हे पाहण्यासाठी चाचणी चिप्स देखील तयार केल्या जातात.
- डिझाईनचा टप्पा पूर्ण झाल्यानंतर, डिझाइन केलेल्या सर्किटच्या लेआउटमधून उत्पादनासाठी मुखवटेची मालिका तयार केली जाते. त्यामध्ये एक नमुना कोरला जातो ज्यामुळे ते सिलिकॉनवर कोरले जाऊ शकते.
- सेमीकंडक्टर वेफरमध्ये एकात्मिक सर्किट्स तयार करण्यासाठी हा नमुना फाउंड्री किंवा कारखान्याद्वारे वापरला जातो. या वेफर्समध्ये काही प्रकरणांमध्ये साधारणतः 200 किंवा 300 चिप्स असतात.
हे डिझाइन स्टेजपर्यंत आहे, पासून उत्पादन बाजू, आहेः
- वाळू किंवा क्वार्ट्जपासून सिलिकॉन धातू मिळतात.
- एकदा ते अल्ट्रा-प्युअर, किंवा EGS (इलेक्ट्रॉनिक-ग्रेड सिलिकॉन) म्हणून परिष्कृत झाल्यानंतर, इतर उद्योगांमध्ये वापरल्या जाणार्‍या सिलिकॉनपेक्षा शुद्धतेची पातळी जास्त असते.
- हे EGS फाउंड्रीमध्ये तुकड्यांच्या स्वरूपात येते, जिथे ते क्रुसिबलमध्ये वितळले जाते आणि सीड क्रिस्टलद्वारे ते झोक्राल्स्की पद्धतीने वाढवले जाते. हे समजण्यास सोपे जावे म्हणून, मेळ्यांमध्ये सामान्य कापूस कँडी कशी बनविली जाते यासारखेच आहे, तुम्ही स्टिक (सीड क्रिस्टल) आणि कापूस (वितळलेले सिलिकॉन) स्टिक्स सादर करा आणि त्याचे प्रमाण वाढते.
- त्या पायरीच्या शेवटी, परिणाम म्हणजे एक पिंड, सिलेंडरच्या आकारात मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन क्रिस्टलचा एक मोठा तुकडा. ही पट्टी अतिशय पातळ वेफर्समध्ये कापली जाते.
- हे वेफर्स पृष्ठभाग पॉलिश करण्यासाठी प्रक्रियांच्या मालिकेतून जातात जेणेकरुन ते उत्पादन सुरू होण्यापर्यंत प्रदूषित राहतील.
- त्यानंतर, या वेफर्सवर चिप्स तयार करण्यासाठी अनेक पुनरावृत्ती प्रक्रियांमधून जातील. या प्रक्रिया भौतिक-रासायनिक प्रकारच्या असतात, जसे की फोटोलिथोग्राफी, एचिंग किंवा एचिंग, एपिटॅक्सियल ग्रोथ, ऑक्सिडेशन, आयन इम्प्लांटेशन इ.
- अंतिम कल्पना म्हणजे वेफर सब्सट्रेटवर इलेक्ट्रॉनिक घटक, सामान्यतः ट्रान्झिस्टर, तयार करणे आणि नंतर सांगितलेल्या घटकांना एकमेकांशी जोडण्यासाठी स्तर जोडणे म्हणजे सर्वात खालच्या स्तरावर लॉजिक गेट्स तयार करणे, नंतर खालील स्तरांमध्ये हे दरवाजे प्राथमिक युनिट्स (अॅडर्स, अॅडर्स) तयार करण्यासाठी जोडलेले आहेत. registers, ...), खालील स्तरांमध्ये फंक्शनल युनिट्स (मेमरी, ALU, FPU, ...), आणि शेवटी सर्व पूर्ण सर्किट तयार करण्यासाठी एकमेकांशी जोडलेले आहेत, उदाहरणार्थ, CPU. प्रगत चिपवर 20 थर असू शकतात.
- या सर्व प्रक्रियेनंतर, ज्यांना पूर्ण होण्यासाठी अनेक महिने लागू शकतात, प्रत्येक वेफरसाठी शेकडो समान सर्किट्स मिळतील. पुढील गोष्ट म्हणजे त्यांची चाचणी करणे आणि कट करणे, म्हणजेच त्यांना वैयक्तिक सिलिकॉन चिप्समध्ये विभाजित करणे.
- आता ते मोकळे झाले आहेत, आम्ही इनकॅप्स्युलेट (DIP, SOIC, PGA, QFP, ...) करण्यासाठी पुढे जाऊ जिथे चिप संरक्षित आहे आणि पॅड जोडलेले आहेत, जे पृष्ठभागावरील प्रवाहकीय ट्रॅक आहेत, एकात्मिक सर्किटच्या पिनसह. .
स्पष्टपणे, सर्व इंटिग्रेटेड सर्किट सारखे नसतात. येथे मी फंक्शनल युनिट्स आणि CPU सारख्या अधिक क्लिष्ट गोष्टींबद्दल बोललो आहे, परंतु 555 टायमर किंवा 4 लॉजिक गेट्स असलेले IC सारखे अतिशय सोपे सर्किट देखील आहेत जे अत्यंत सोपे आहेत. त्यांच्याकडे फक्त काही डझन घटक असतील आणि ते धातूच्या परस्परसंबंधांच्या एक किंवा काही स्तरांसह जोडले जातील ...
IC चे प्रकार
फक्त एक प्रकार नाही तर अनेक प्रकार आहेत एकात्मिक सर्किट्सचे प्रकार. आपण शोधू शकता अशा सर्वात प्रमुख आहेत:
- डिजिटल इंटिग्रेटेड सर्किट्स: ते बरेच लोकप्रिय आहेत, आणि संगणकापासून ते मोबाइल डिव्हाइसेस, स्मार्ट टीव्ही इत्यादी अनेक आधुनिक उपकरणांमध्ये वापरले जातात. ते डिजिटल प्रणालीवर आधारित कार्य करून वैशिष्ट्यीकृत आहेत, म्हणजेच 0 आणि 1 सह, 0 कमी व्होल्टेज सिग्नल आणि 1 उच्च सिग्नल आहे. अशा प्रकारे ते माहिती एन्कोड करतात आणि कार्य करतात. उदाहरणे PLC, FPGA, आठवणी, CPU, GPU, MCU, इत्यादी असू शकतात.
- अॅनालॉग: बायनरी सिग्नलवर आधारित असण्याऐवजी, या प्रकरणात ते सतत सिग्नल आहेत व्होल्टेजमधील चल. याबद्दल धन्यवाद, ते फिल्टरिंग, सिग्नल विस्तार, डिमॉड्युलेशन, मॉड्युलेशन इत्यादी कार्ये साध्य करू शकतात. अर्थात, बर्‍याच सिस्टीम अॅनालॉग आणि डिजिटल सर्किट्सचा वापर करून कार्य करतात एडी / डीए कन्व्हर्टर. ते दोन मोठ्या गटांमध्ये विभागले जाऊ शकतात, लिनियर इंटिग्रेटेड सर्किट्स आणि रेडिओ फ्रिक्वेन्सी (RF). उदाहरणे ऑडिओ फिल्टरिंग, ध्वनी अॅम्प्लिफायर, उत्सर्जन किंवा इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक लहरींसाठी रिसेप्शन सिस्टम, सेन्सर्स इत्यादीसाठी चिप असू शकतात.
- मिश्रित सिग्नल ICs: नावाप्रमाणेच ते दोन्हीचे मिश्रण आहेत. काही उदाहरणे स्वतः अॅनालॉग-डिजिटल किंवा डिजिटल-एनालॉग कन्व्हर्टर, घड्याळांसाठी विशिष्ट चिप्स, टाइमर, एन्कोडर/डीकोडर इ. असू शकतात.
मुद्रित सर्किट्ससह फरक
इंटिग्रेटेड सर्किट्स मुद्रित सर्किट्समध्ये गोंधळून जाऊ नयेत. त्या दोन्ही वेगळ्या गोष्टी आहेत. माजी मायक्रोचिपचा संदर्भ घेत असताना, तुम्ही पाहिल्याप्रमाणे, मुद्रित सर्किट, किंवा पीसीबीते आणखी एक प्रकारचे इलेक्ट्रॉनिक सर्किट आहेत जे मोठ्या प्लेट्सवर छापले जातात.
अगोदर निर्देश केलेल्या बाबीसंबंधी बोलताना फरक सर्वात लक्षणीय आहेत:
- मुद्रित सर्किट्स: ते एका प्लेटचे बनलेले असतात ज्यामध्ये प्रवाहकीय रेषांचा नमुना असतो, जसे की विविध घातलेले घटक (कॅपॅसिटर, ट्रान्झिस्टर, प्रतिरोधक, मायक्रोचिप, ...) जोडण्यासाठी तांबे ट्रॅक, टिन सोल्डरिंगद्वारे सोल्डर केलेले, डायलेक्ट्रिक व्यतिरिक्त. साहित्य ( सब्सट्रेट) जे कनेक्टिंग इंटरकनेक्शनचे स्तर वेगळे करते. त्यांच्यामध्ये सामान्यत: नॉन-सरफेस माउंट (SMD) घटकांसाठी छिद्र किंवा मार्ग असतात. दुसरीकडे, घटक ओळखण्यासाठी आणि देखभाल सुलभ करण्यासाठी त्यांच्याकडे सामान्यतः एक आख्यायिका, गुणांची मालिका, अक्षरे आणि संख्या असतात. तांब्याचे संरक्षण करण्यासाठी, जे सहजपणे ऑक्सिडाइझ होते, त्यांच्याकडे सहसा पृष्ठभाग उपचार असतो. आणि, एकात्मिक सर्किट्सच्या विपरीत, ते दुरुस्त केले जाऊ शकतात, खराब झालेले घटक बदलू शकतात किंवा इंटरकनेक्ट्स पुनर्संचयित करू शकतात.
- एकात्मिक सर्किटते आकाराने खूपच लहान आहेत, घन स्थितीत आहेत आणि मोठ्या प्रमाणात उत्पादनाची किंमत कमी आहे. पीसीबीच्या विपरीत, त्यांची दुरुस्ती केली जाऊ शकत नाही कारण त्यांचे घटक आणि कनेक्शन इतके लहान आहेत की ते अशक्य आहे.
इंटिग्रेटेड सर्किट्स मुद्रित सर्किट्सचे पर्याय नाहीत किंवा त्याउलट नाहीत. दोन्हीचे त्यांचे उपयोग आहेत आणि बहुतेक प्रकरणांमध्ये ते व्यावहारिक अनुप्रयोगांमध्ये एकत्र जातात ...
सर्वात लोकप्रिय एकात्मिक सर्किट्स
शेवटी, एक जमाव आहेत अतिशय लोकप्रिय इंटिग्रेटेड सर्किट्स इलेक्ट्रॉनिक्स प्रकल्पांसाठी कर्मचारी, जसे की लॉजिक गेट्स. ते स्वस्त आहेत आणि Amazon किंवा विशेष इलेक्ट्रॉनिक्स सारख्या स्टोअरमध्ये सहज मिळू शकतात. उदाहरणार्थ, येथे काही सर्वात लोकप्रिय आहेत:
- इंटरस्टेलर इलेक्ट्रॉनिक्स कडून 75 लोकप्रिय ICs किट
- कोणतीही उत्पादने आढळली नाहीत..
- लोकप्रिय NE10 टायमरचे 555 ICs.
- कोणतीही उत्पादने आढळली नाहीत..