مدار مجتمع یا آی سی

طراحی مدار مجتمع یا طراحی IC بخشی از دانش گسترده ای است که به عنوان مهندسی الکترونیک شناخته شده است. در رشته مهندسی الکترونیک، فرایندی وجود دارد که به عنوان طراحی مدار شناخته می شود. هدف از طراحی مدار جمع آوری مجموعه ای از عناصر مدار به هم پیوسته است که عملکردی مشخص را انجام می دهند. توانایی جمع یا ضرب اعداد یک مثال ساده است. توسعه ریزپردازنده ای که دستورات رایانه را برای انجام کارهای پیچیده اجرا می کند، مثال دیگری است. در اینجا به منظور آشنایی بیشتر، می خواهیم بدانیم اهمیت و کاربرد این مدار چیست و شامل چه مواردی می باشد؟

نکات حائزاهمیت در بررسی مدار مجتمع یا آی سی

عناصر مورد استفاده در مدار مجتمع یا آی سی مانند ترانزیستور، مقاومت، خازن و سیم است. این عناصر برای ایجاد توابع پیچیده تر مانند تقویت کننده های دقیق عمل می کنند، سپس با یکدیگر ترکیب می شوند تا عملکردهای پیچیده تری را تشکیل دهند. این روند همچنان ادامه یافته و منجر به در دسترس بودن بلوک های سازه مدار پیچیده می شود. طراحی مدار از عناصر مجزا و از پیش ساخته شده برای تشکیل مدار استفاده می کند. در مورد طراحی IC، تفاوت مهمی وجود دارد. در اینجا، عناصر مدار از اجزای مینیاتوری ساخته شده اند که روی یک لایه سیلیکون با استفاده از فرایندی به نام فوتولیتوگرافی پیاده سازی می شوند. فرآیند فوتولیتوگرافی اشکال هندسی مختلفی را بر روی بستر سیلیکون ایجاد می کند که در آن خواص الکتریکی ناحیه تعریف شده توسط آن شکل، تغییر می کند. عناصر اصلی مدار زمانی ایجاد می شوند که این مناطق با یکدیگر ترکیب شده و بر یکدیگر چیره شوند.

بنابراین، طراحی مدار مجتمع یا آی سی شامل دو فرایند متمایز است. ابتدا، عناصر مدار برای انجام عملکرد هدف مونتاژ می شوند. در مرحله بعد، اشکال مختلف هندسی که آن عناصر مدار را پیاده می کنند، باید روی بستر سیلیکون مونتاژ شده و به هم متصل شوند. فرآیند اول معمولاً منطق یا طراحی مدار و فرایند دوم طراحی فیزیکی نامیده می شود. بر اساس نوع سیگنالی که توسط IC پردازش می شود، از روش دیجیتال یا آنالوگ استفاده می شود. علاوه بر این، نحوه سازگاری عناصر مختلف مدار با الزامات طراحی نیز مرتبط است. هنگامی که عناصر مدار باید برای دستیابی به الزامات طراحی اصلاح شوند، از روش طراحی کاملاً سفارشی استفاده می شود.

• اهمیت طراحی IC

طراحی مدار مجتمع یا آی سی، یک رشته بسیار مهم است. این اساس توسعه همه دستگاه های میکروالکترونیکی است که امروزه مورد استفاده قرار می گیرد. این شامل ریزپردازنده هایی است که کامپیوترها، لپ تاپ و تلفن های همراه را تغذیه می کنند و حسگرهایی که در دستگاه های پزشکی استفاده می شوند. این وسایل میکروالکترونیکی همچنین امکان استفاده روزافزون از هوش مصنوعی را فراهم می کند که مرزهای جدیدی مانند رانندگی خودکار را فراهم می کنند. استقرار فناوری IC در جهان ما گسترده شده است و طراحی IC مجموعه ای اساسی از رشته های مورد نیاز برای ایجاد این دستگاه ها را تشکیل می دهد.

مروری بر مراحل مختلف استفاده از مدار مجتمع یا آی سی

فرآیند طراحی مدار مجتمع یا آی سی را می توان مجموعه ای از مراحل تجزیه دانست. مراحل اولیه ای که جریان طراحی IC را تشکیل می دهند، عبارتند از:

طراحی معماری. در اینجا، عملکرد مورد نیاز IC مشخص شده است. قابلیت های آی سی که در نظر گرفته شده است، در زمینه سیستم های کامپیوتری در حال ساخت است. ممکن است از خود بپرسید، IC چه وظایفی را باید انجام دهد؟ سرعت و توان مصرفی مورد نیاز چقدر است؟ هزینه هدف دستگاه چقدر است؟ پاسخ به این سوالات انتخاب های بعدی را برای فناوری خاصی که برای پیاده سازی دستگاه استفاده می شود را آگاه می سازد. در این مرحله، آنچه مورد نیاز است، بررسی و شناخت درست این مدارها است که از همه مهمتر است. نحوه اجرای آن هنوز به خوبی مشخص نشده است.

منطق یا طراحی مدار. در اینجا، بلوک های ساختمان در سطح کلان برای پیاده سازی عملکرد مورد نیاز IC جمع آوری و به هم متصل می شوند. به طور معمول، از بلوک های ساختمان قبلی استفاده می شود، مانند حافظه، واحد پردازش و حسگرها. توصیف عملکردی سطح بالا از عناصر مدار، به عناصر مدار مورد نیاز سطح پایین تجزیه می شود. این فرآیند با نرم افزاری به نام سنتز منطقی اعمال می شود. مجموعه ای از دستگاه ها برای بررسی عملکرد طراحی، شبیه سازی شده است. بسته به سطح جزئیات مورد نیاز، از شبیه ساز منطق دیجیتال یا شبیه ساز مدار آنالوگ استفاده می شود. اگر برای دستیابی به الزامات مدار مجتمع یا آی سی نیاز به اصلاح ساختارهای سطح کلان باشد، از تکنیک های طراحی مدارهای سفارشی استفاده می شود.

اهمیت شناخت مدار مجتمع یا آی سی

مدار مجتمع یا آی سی یک تراشه کوچک از یک ماده نیمه هادی است که یک مدار کامل را بر روی خود نصب می کند. در مقایسه با مدارهای استاندارد که از اجزای مدار مستقل ساخته شده اند، بسیار کوچک است. بیشترین کاربرد IC استفاده در مدار مجتمع یکپارچه است. مدارهای مجتمع می توانند به عنوان یک نوسان ساز، تقویت کننده، ریزپردازنده یا حتی به عنوان یک حافظه کامپیوتر عمل کنند. مدارهای مجتمع یا IC به عنوان ریزتراشه ای تعریف می شود که بر روی آن هزاران و صدها قطعه الکتریکی مانند مقاومت، خازن و ترانزیستور ساخته شده است.

نتیجه گیری:

در مجموع مدار مجتمع یا آی سی هنگامی که به عنوان حافظه های رایانه ای استفاده می شوند، ریزپردازنده هایی با روش طراحی دیجیتال طراحی می کنند. این روش طراحی تضمین می کند که دانسیته مدار و بازده کلی آن حداکثر است. IC های طراحی شده با استفاده از این روش با داده های ورودی کار می کنند. وقتی IC ها به عنوان نوسان ساز، فیلتر و تنظیم کننده استفاده می شوند، از روش طراحی آنالوگ برای طراحی تراشه یکپارچه استفاده می کنند. در حقیقت، مدار مجتمع از مواد نیمه رسانا مانند سیلیکون ساخته شده است. از این رو آنها را به مجموعه ای از سیمهای کوچک طلا و آلومینیوم می چسبانند و به یک بلوک صاف از پلاستیک یا سرامیک متصل می کنند. همان طور که می دانید، بلوک دارای پین های فلزی در خارج است که به سیم های داخل منتهی می شود.