انٹیگریٹڈ سرکٹس: وہ کیا ہیں، پرنٹ شدہ کے ساتھ فرق اور بہت کچھ

ل انٹیگریٹڈ سرکٹس، چپس، مائیکرو چپس، آئی سی (انٹیگریٹڈ سرکٹ) یا سی آئی (انٹیگریٹڈ سرکٹ)، یا جو بھی آپ انہیں کہنا چاہتے ہیں، وہ ایک قسم کے الیکٹرانک سرکٹس ہیں جنہوں نے موجودہ سطح تک ٹیکنالوجی کی ترقی کو ممکن بنایا ہے۔ اس ایجاد کے بغیر، کمپیوٹنگ اور ٹیلی کمیونیکیشن شاید وہ نہیں ہوں گے جو وہ ہیں، اور الیکٹرانک اور برقی آلات بہت مختلف ہوں گے۔

ان کے چھوٹے سائز کے باوجود، اور یہ کہ وہ ہر جگہ موجود ہیں، یہ مربوط سرکٹس چھپ جاتے ہیں۔ دریافت کرنے کے لئے عظیم حیرت. یہاں آپ ان کے بارے میں بہت کچھ سیکھ سکتے ہیں۔ برقی پرزہ جات...

مربوط سرکٹس کیا ہیں؟

ل انٹیگریٹڈ سرکٹس ایک سیمی کنڈکٹر کے پیڈ ہیں۔ انکیپسلیٹڈ اور ریکارڈ شدہ الیکٹرانک سرکٹ پر مشتمل ہے۔ منطقی خاندان پر منحصر ہے جس سے وہ تعلق رکھتے ہیں، یہ سرکٹس مختلف چھوٹے الیکٹرانک اجزاء پر مشتمل ہوں گے۔ مثال کے طور پر، وہ ڈائیوڈ، ٹرانزسٹر، ریزسٹر، کیپسیٹرز وغیرہ ہو سکتے ہیں۔

ان کی بدولت ترقی ممکن ہوئی ہے۔ جدید الیکٹرانکس اور زبردست انضمام کے پیش نظر ایک نئے دور کا آغاز کرتے ہیں۔ درحقیقت، آج کے کچھ جدید ترین چپس صرف چند ملی میٹر مربع ڈائی میں اربوں تک کے ٹرانجسٹروں کو ضم کر سکتے ہیں۔

چپس کی تاریخ

سب سے پہلے، الیکٹرانکس کسی نہ کسی طرح استعمال کرنے لگے ویکیوم والوز روایتی روشنی کے بلب کی طرح. یہ والوز بڑے تھے، بہت ناکارہ تھے، وہ کافی گرم ہو گئے تھے، اور وہ آسانی سے ٹوٹ جاتے تھے، اس لیے اڑائے ہوئے والوز کو تبدیل کرنا ضروری تھا تاکہ ان کے پاس موجود کمپیوٹر اور دیگر آلات کام کرتے رہیں۔

En 1947 میں ٹرانزسٹر کی ایجاد ہوئی۔، ایک ٹکڑا جو پرانے والوز کو بدل دے گا اور یہ الیکٹرانکس میں بھی انقلاب لائے گا۔ اس کی بدولت، یہ ممکن ہوا کہ ایک ٹھوس ریاست کا آلہ ہو، جو والوز سے کہیں زیادہ مزاحم، موثر اور تیز ہو۔ تاہم، کچھ کا خیال تھا کہ وہ ان عناصر میں سے کئی کو ایک ہی سلکان چپ میں ضم کر سکتے ہیں۔ اس طرح تاریخ کے پہلے مربوط سرکٹس بنائے گئے۔

وقت گزرنے کے ساتھ، ٹھوس ریاست الیکٹرانکس نے تیار کیا اور اجزاء کے سائز کو کم کیا، اور ساتھ ہی لاگت کو کم کیا۔ 50 کی دہائی کے آخر میں، ٹیکساس کے ایک انسٹرومینٹس کے موجد کا نام جیک کِلبی، اسے ایک سیمی کنڈکٹر چپ اور کچھ وائرنگ بنانے کا واقعہ پیش آیا جس نے مختلف حصوں کو باہم ملایا۔ یہ تاریخ کی پہلی چپ بن گئی، اور وہ اس کے لیے نوبل انعام جیتنے کے لیے آگے بڑھیں گے۔

تقریباً متوازی طور پر، رابرٹ نوائساس وقت، فیئر چائلڈ سیمی کنڈکٹر کے ایک ملازم (بعد میں انٹیل کے بانیوں میں سے ایک)، اس نے بھی ایسا ہی ایک آلہ تیار کیا، لیکن کِلبی کے مقابلے میں بہت زیادہ فوائد کے ساتھ۔ Noyce نے یہ خیال بنایا تھا جو آج کے مربوط سرکٹس کو راستہ دے گا۔ اس ٹیکنالوجی کو پلانر کہا جاتا تھا، اور اس کے Kilby کی میسا ٹیکنالوجی پر فائدے تھے۔

اس کے بعد سے یہ نہیں رکا۔ ارتقاء۔ اور ان اجزاء کی بہتری۔ لاگت میں کمی آئی ہے، جیسا کہ ایندھن کی معیشت اور سائز میں اضافہ ہوا ہے، جبکہ کارکردگی اور کارکردگی میں ڈرامائی طور پر بہتری آئی ہے۔ کسی دوسرے شعبے نے اتنی ترقی نہیں کی اور کسی دوسرے شعبے نے انسانیت پر اتنا بڑا اثر نہیں ڈالا...

وہ کیسے بنائے جاتے ہیں؟

کے طریقہ کار انٹیگریٹڈ سرکٹس کی تیاری یہ انتہائی پیچیدہ ہے. تاہم، جیسا کہ ویڈیو میں دیکھا گیا ہے، اس کا خلاصہ چند آسان مراحل میں کیا جا سکتا ہے تاکہ لوگ سمجھ سکیں کہ یہ کیسے کیا جاتا ہے۔

یہاں میں کوشش کروں گا۔ ڈیزائن کے مراحل کا خلاصہ کریں۔ زیادہ گہرائی میں جانے کے بغیر، بہترین ممکن، کیونکہ یہ ہزاروں مضامین کو دے گا:

1. ضرورت کا حصہ بنیں، ایک درخواست جس کے لیے آپ کو الیکٹرانک سرکٹ بنانے کی ضرورت ہے۔
2. ایک ڈیزائن ٹیم ان خصوصیات اور خصوصیات کا خاکہ پیش کرنے کی ذمہ دار ہے جو چپ میں ہونی چاہئیں۔
3. پھر، ڈیزائن لاجک گیٹس اور میموری کے دیگر عناصر وغیرہ کا استعمال شروع کر دے گا، جب تک کہ ایک منطقی ڈیزائن حاصل نہ ہو جائے جو اس فنکشن کو تیار کرتا ہے جس کے لیے یہ چپ ڈیزائن کی گئی ہے۔
4. اس کے بعد، یہ کئی مراحل سے گزرے گا جن کے درمیان ٹیسٹ اور سمولیشن کیے جاتے ہیں تاکہ یہ معلوم کیا جا سکے کہ یہ منطقی سطح پر صحیح طریقے سے کام کرتا ہے، اور یہاں تک کہ ٹیسٹ چپس بھی تیار کی جاتی ہیں تاکہ یہ دیکھا جا سکے کہ آیا وہ جسمانی طور پر ایسا کرتے ہیں۔
5. ڈیزائن کا مرحلہ مکمل ہونے کے بعد، ڈیزائن کردہ سرکٹ کی ترتیب سے مینوفیکچرنگ کے لیے ماسک کی ایک سیریز بنائی جاتی ہے۔ ان پر ایک نمونہ کندہ کیا گیا ہے تاکہ اسے سلکان پر کندہ کیا جاسکے۔
6. یہ نمونہ فاؤنڈری یا فیکٹری کے ذریعہ سیمی کنڈکٹر ویفر میں مربوط سرکٹس بنانے کے لئے استعمال کیا جاتا ہے۔ یہ ویفرز عام طور پر کچھ معاملات میں 200 یا 300 چپس پر مشتمل ہوتے ہیں۔

یہ جہاں تک ڈیزائن کے مرحلے تک ہے، سے مینوفیکچرنگ کی طرف، ہے:

1. سلکان معدنیات ریت یا کوارٹج سے حاصل کی جاتی ہے۔
2. ایک بار جب یہ الٹرا خالص، یا EGS (الیکٹرانک-گریڈ سلیکون) کے لیے بہتر ہو جاتا ہے، تو دوسری صنعتوں میں استعمال ہونے والے سلیکون سے پاکیزگی کی سطح زیادہ ہوتی ہے۔
3. یہ EGS ٹکڑوں کی شکل میں فاؤنڈری میں پہنچتا ہے، جہاں اسے ایک کروسیبل میں پگھلا کر سیڈ کرسٹل کے ذریعے Czochralski طریقہ استعمال کرتے ہوئے اگایا جاتا ہے۔ تاکہ اسے سمجھنا آسان ہو، یہ میلوں میں عام روئی کی کینڈی کے طریقے سے ملتا جلتا ہے، آپ اسٹک (سیڈ کرسٹل) اور روئی (پگھلے ہوئے سلکان) کی چھڑیوں کو متعارف کراتے ہیں اور حجم میں اضافہ کرتے ہیں۔
4. اس مرحلے کے اختتام پر، نتیجہ ایک پنڈ ہے، ایک سلنڈر کی شکل میں مونوکریسٹل لائن سلکان کرسٹل کا ایک بڑا ٹکڑا۔ اس بار کو بہت پتلی ویفرز میں کاٹا جاتا ہے۔
5. یہ ویفرز سطح کو پالش کرنے کے عمل کے ایک سلسلے سے گزرتے ہیں تاکہ وہ پیداوار کے آغاز تک غیر آلودہ رہیں۔
6. اس کے بعد، یہ ویفرز ان پر چپس بنانے کے لیے کئی بار دہرائے جانے والے عمل سے گزریں گے۔ یہ عمل فزیکل کیمیکل قسم کے ہوتے ہیں، جیسے فوٹو لیتھوگرافی، اینچنگ یا ایچنگ، ایپیٹیکسیل گروتھ، آکسیڈیشن، آئن امپلانٹیشن وغیرہ۔
7. حتمی خیال یہ ہے کہ ویفر سبسٹریٹ پر الیکٹرانک اجزاء، عام طور پر ٹرانزسٹر، بنائے جائیں، اور پھر ان اجزاء کو آپس میں جوڑنے کے لیے تہوں کو جوڑ کر سب سے نچلی پرت میں لاجک گیٹس بنائیں، پھر مندرجہ ذیل تہوں میں یہ دروازے ابتدائی اکائیوں کی تشکیل کے لیے جڑے ہوئے ہیں (اضافی، رجسٹرز، ...)، مندرجہ ذیل تہوں میں فنکشنل یونٹس (میموری، ALU، FPU، ...)، اور آخر میں تمام مکمل سرکٹ بنانے کے لیے آپس میں جڑے ہوئے ہیں، مثال کے طور پر، ایک CPU۔ ایک اعلی درجے کی چپ پر 20 پرتیں ہوسکتی ہیں۔
8. ان تمام عملوں کے بعد، جس کو مکمل ہونے میں کئی ماہ لگ سکتے ہیں، ہر ویفر کے لیے سینکڑوں مساوی سرکٹس حاصل کیے جائیں گے۔ اگلی چیز انہیں جانچنا اور کاٹنا ہے، یعنی انہیں انفرادی سلکان چپس میں تقسیم کرنا ہے۔
9. اب جب کہ وہ ڈھیلے ہو چکے ہیں، ہم انکیپسولٹ (DIP, SOIC, PGA, QFP, ...) کے لیے آگے بڑھتے ہیں جہاں چپ محفوظ ہوتی ہے اور پیڈ جڑے ہوتے ہیں، جو سطح پر کنڈکٹیو ٹریک ہوتے ہیں، انٹیگریٹڈ سرکٹ کے پنوں کے ساتھ۔ .

ظاہر ہے ، تمام مربوط سرکٹس ایک جیسے نہیں ہیں۔. یہاں میں نے فنکشنل یونٹس اور سی پی یو جیسی زیادہ پیچیدہ چیزوں کے بارے میں بات کی ہے، لیکن یہاں بہت سادہ سرکٹس جیسے 555 ٹائمر یا 4 لاجک گیٹس والے آئی سی بھی ہیں جو انتہائی آسان ہیں۔ ان میں صرف چند درجن اجزاء ہوں گے اور دھاتی باہمی ربط کی ایک یا چند تہوں سے جڑے ہوں گے...

آئی سی کی اقسام

اس کی صرف ایک قسم نہیں بلکہ کئی قسمیں ہیں۔ انٹیگریٹڈ سرکٹس کی اقسام. سب سے نمایاں جو آپ تلاش کر سکتے ہیں وہ ہیں:

• ڈیجیٹل انٹیگریٹڈ سرکٹس: وہ کافی مقبول ہیں، اور بہت سے جدید آلات میں استعمال ہوتے ہیں، کمپیوٹر سے لے کر موبائل آلات، سمارٹ ٹی وی وغیرہ میں۔ وہ ڈیجیٹل سسٹم کی بنیاد پر کام کرنے کی خصوصیت رکھتے ہیں، یعنی 0 اور 1 کے ساتھ، 0 کے ساتھ کم وولٹیج سگنل اور 1 ہائی سگنل۔ اس طرح وہ معلومات کو انکوڈ کرتے ہیں اور کام کرتے ہیں۔ مثالیں PLCs، FPGAs، یادیں، CPU، GPU، MCU، وغیرہ ہو سکتی ہیں۔
• ینالاگ: بائنری سگنلز پر مبنی ہونے کے بجائے، اس صورت میں وہ مسلسل سگنلز ہیں۔ وولٹیج میں متغیرات. اس کی بدولت وہ فلٹرنگ، سگنل ایکسپینشن، ڈیموڈولیشن، ماڈیولیشن وغیرہ جیسے کاموں کو حاصل کر سکتے ہیں۔ بلاشبہ، بہت سے نظام ینالاگ اور ڈیجیٹل سرکٹس دونوں کے ساتھ کام کرتے ہیں، استعمال کرتے ہیں۔ AD / DA کنورٹرز. انہیں دو بڑے گروپوں، لکیری انٹیگریٹڈ سرکٹس اور ریڈیو فریکوئنسی (RF) میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔ مثالیں آڈیو فلٹرنگ، ساؤنڈ ایمپلیفائر، اخراج یا برقی مقناطیسی لہروں، سینسرز وغیرہ کے لیے استقبالیہ نظام کے لیے ایک چپ ہو سکتی ہیں۔
• مخلوط سگنل ICs: جیسا کہ نام سے ظاہر ہے، وہ دونوں کا مرکب ہیں۔ کچھ مثالیں خود ینالاگ-ڈیجیٹل یا ڈیجیٹل-اینالاگ کنورٹرز، گھڑیوں، ٹائمرز، انکوڈرز/ڈیکوڈرز وغیرہ کے لیے مخصوص چپس ہو سکتی ہیں۔

پرنٹ شدہ سرکٹس کے ساتھ فرق

انٹیگریٹڈ سرکٹس کو پرنٹ شدہ سرکٹس سے الجھنا نہیں چاہیے۔ وہ دونوں مختلف چیزیں ہیں۔ جبکہ سابقہ ​​مائیکرو چپس کا حوالہ دیتے ہیں، جیسا کہ آپ نے دیکھا ہے، پرنٹ شدہ سرکٹس، یا پی سی بییہ ایک اور قسم کے الیکٹرانک سرکٹس ہیں جو بڑی پلیٹوں پر پرنٹ ہوتے ہیں۔

The اختلافات سب سے زیادہ قابل ذکر ہیں:

• پرنٹ شدہ سرکٹس: وہ ایک پلیٹ سے بنی ہوتی ہیں جس میں ترسیلی لکیروں کا نمونہ ہوتا ہے، جیسے کہ مختلف داخل کیے گئے اجزاء (کیپیسیٹرز، ٹرانزسٹرز، ریزسٹرز، مائیکرو چِپس،...) کو جوڑنے کے لیے تانبے کی پٹرییں، ایک ڈائی الیکٹرک کے علاوہ ٹن سولڈرنگ کے ذریعے سولڈر کی جاتی ہیں۔ مواد (سبسٹریٹ) جو آپس میں جڑنے والی تہوں کو الگ کرتا ہے۔ ان میں عام طور پر نان سرفیس ماؤنٹ (SMD) اجزاء کے لیے سوراخ یا ویاس بھی ہوتے ہیں۔ دوسری طرف، ان کے پاس عام طور پر ایک لیجنڈ، نشانات، حروف اور اعداد کی ایک سیریز ہوتی ہے تاکہ اجزاء کی شناخت اور دیکھ بھال میں آسانی ہو۔ تانبے کی حفاظت کے لیے، جو آسانی سے آکسائڈائز ہو جاتا ہے، ان میں عام طور پر سطح کا علاج ہوتا ہے۔ اور، انٹیگریٹڈ سرکٹس کے برعکس، ان کی مرمت کی جا سکتی ہے، خراب شدہ اجزاء کی جگہ لے کر یا آپس میں جڑے ہوئے رابطوں کو بحال کیا جا سکتا ہے۔
• انٹیگریٹڈ سرکٹسوہ سائز میں بہت چھوٹے ہیں، ٹھوس حالت میں ہیں، اور بڑے پیمانے پر پیداوار کی لاگت کم ہے۔ پی سی بی کے برعکس، ان کی مرمت نہیں کی جا سکتی کیونکہ ان کے اجزاء اور کنکشن اتنے چھوٹے ہیں کہ یہ ناممکن ہے۔

نہ تو مربوط سرکٹس پرنٹ شدہ سرکٹس کا متبادل ہیں اور نہ ہی اس کے برعکس۔ دونوں کے اپنے استعمال ہیں اور زیادہ تر معاملات میں وہ عملی ایپلی کیشنز میں ایک ساتھ جاتے ہیں ...

سب سے زیادہ مقبول انٹیگریٹڈ سرکٹس

 

آخر میں، کی ایک بھیڑ ہیں بہت مشہور انٹیگریٹڈ سرکٹس الیکٹرانکس پراجیکٹس کے لیے ملازمین، جیسے کہ کے منطق کے دروازے. وہ سستے ہیں، اور ایمیزون یا خصوصی الیکٹرانکس جیسے اسٹورز میں آسانی سے مل سکتے ہیں۔ مثال کے طور پر، یہاں کچھ سب سے زیادہ مقبول ہیں:

• انٹر اسٹیلر الیکٹرانکس کی 75 مشہور آئی سی کٹ
• 40 NAND لاجک گیٹ TTL چپس کے ساتھ DealMux کٹ.
• مقبول NE10 ٹائمر کے 555 ICs.
• شفٹ رجسٹر کٹ.