آی سی

فرآیند ساخت یک آی‌ سی شامل چند مرحله اساسی است:

1. طراحی: در این مرحله، تیم طراحی برای آی‌ سی مدارات را طراحی می کند. این طراحی شامل مدارهای الکترونیکی، نحوه اتصال آن‌ها به یکدیگر، نحوه کنترل سیگنال‌ها و تراشه نیازمندی‌های دیگر است.
2. شبیه سازی: در این مرحله، مدارهای طراحی شده شبیه سازی می شوند تا بتوان از صحت طراحی اطمینان حاصل کرد. این شبیه سازی شامل تست عملکرد، شبیه سازی شرایط مختلف و حل مسائل طراحی است.
3. ارزیابی اولیه: در این مرحله، تراشه اولیه برای ارزیابی عملکرد و صحت طراحی تولید می شود. این تراشه می تواند برای تست عملکرد و همچنین برای ارزیابی سطح انرژی، حرارت و مشخصات فیزیکی دیگر استفاده شود.
4. طراحی نهایی: پس از ارزیابی عملکرد تراشه اولیه، طراحی نهایی انجام می شود. در این مرحله، مدارهای الکترونیکی بهینه شده و مشخصات فیزیکی، انرژی و حرارت بهبود داده می شود.
5. تولید: در این مرحله، تراشه های نهایی تولید و برای آزمایش و تست به تسترها تحویل داده می شوند. برای تولید تراشه ها از فناوری های پیشرفته و تجهیزات مخصوص استفاده می شود.
6. تست و تأیید: پس از تولید، تراشه ها برای تست و تأیید به مراکز تست فرستاده می شوند. در این مراکز، تست های مختلفی برای تأیید آنها انجام میشود. 

مدار مجتمع مختلط یا “Mixed Signal Integrated Circuit” به مداری گفته می‌شود که شامل قسمت‌های آنالوگ و دیجیتال است. این مدارها برای ارتباط بین دو دنیای آنالوگ و دیجیتال استفاده می‌شوند و از قطعات الکترونیکی مختلفی مانند تراشه‌های آنالوگ، تراشه‌های دیجیتال، تراشه‌های حافظه و قطعات مخلوط استفاده می‌کنند.

مدار مجتمع مختلط در بسیاری از دستگاه‌ها مانند تلفن همراه، دستگاه‌های پزشکی، تجهیزات ارتباطی، ماشین‌های خودرو و سیستم‌های حفاظتی استفاده می‌شود. برای طراحی و ساخت مدار مجتمع مختلط، مهارت‌هایی در زمینه آنالوگ و دیجیتال و همچنین دانش در زمینه مهندسی الکترونیک مورد نیاز است.

مدار مجتمع یکپارچه (Integrated Circuit یا IC)، یک تکنولوژی الکترونیکی است که در آن چندین مؤلفه الکترونیکی مانند ترانزیستور، مقاومت، خازن و دیود به صورت یکپارچه و درون یک تراشه ساخته می‌شوند. این تراشه شامل لایه‌های مختلفی از جمله لایه‌های فلزی، نیمه‌رسانا، عایق و برخی مؤلفه‌های دیگر می‌باشد.

مزیت مهم استفاده از مدارهای مجتمع یکپارچه، کوچک بودن اندازه و وزن، کاهش قدرت مصرفی، کاهش هزینه ساخت، افزایش سرعت و کارایی، و کاهش احتمال خطا در سیستم است. به علاوه، این تکنولوژی به طور گسترده در دستگاه‌های الکترونیکی از جمله تلفن همراه، کامپیوتر، تلویزیون و دستگاه‌های پزشکی استفاده می‌شود.

مدار مجتمع دیجیتالی یا IC  (آی سی) به مجموعه ای از قطعات الکترونیکی کوچک و متصل شده به یکدیگر برای اجرای یک عملکرد خاص گفته می شود. این قطعات الکترونیکی ممکن است شامل ترانزیستورها، کاندنساتورها، مقاومت ها و دیودها باشند. با استفاده از مدارهای مجتمع دیجیتالی، می توان عملیات های مختلف را در دستگاه های الکترونیکی انجام داد.

مدار مجتمع دیجیتالی به این معنی است که این مدار، با سرعت بالا و به صورت دقیق عمل می کند. در عین حال، مصرف کمی از برق را نیز دارد و می تواند در دستگاه هایی با محدودیت انرژی استفاده شود. به عنوان مثال، مدارهای مجتمع دیجیتالی چست برای استفاده در تلفن همراه، کامپیوترها، دستگاه های جاسوسی و سیستم های راداری استفاده می شود.

ریزتراشه‌ها (Microchips) به عنوان یکی از پایه‌های اصلی صنعت الکترونیک به شمار می‌آیند. این تراشه‌ها از لایه‌های نازک سیلیکون تشکیل شده‌اند که به دقت بالایی از طریق پروسه‌های تولید میکرونانومتری شکل گرفته‌اند. ریزتراشه‌ها از قطعات الکترونیکی کوچکی تشکیل شده‌اند که درون یک مدار یکپارچه (IC) قرار می‌گیرند.

از کاربردهای ریزتراشه‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

1- صنعت الکترونیک: ریزتراشه‌ها در تولید تقریباً تمامی قطعات الکترونیکی استفاده می‌شوند، از جمله پردازنده‌ها، حافظه‌های الکترونیکی، حسگرها، ماژول‌های بی‌سیم، ماژول‌های صوتی و تصویری و غیره.

2- کامپیوتر و تلفن همراه: ریزتراشه‌ها در تولید کامپیوترها و تلفن‌های همراه استفاده می‌شوند. این تراشه‌ها مسئول پردازش اطلاعات در این دستگاه‌ها هستند.

3- حوزه پزشکی: ریزتراشه‌ها در حوزه پزشکی برای تولید سیستم‌های تشخیصی پزشکی استفاده می‌شوند، که از جمله آن‌ها می‌توان به دستگاه‌های بیمارستانی، سیستم‌های مانیتورینگ، سیستم‌های بیوسنسور و غیره اشاره کرد.

4- حوزه صنعتی: ریزتراشه‌ها در صنایع خودرو، هوا و فضا، صنعت نظامی و غیره استفاده می‌شوند.

تکنولوژی ریزتراشی یا VLSI، تولید انواع مختلف IC ها را امکان‌پذیر کرده است. در ادامه برخی از انواع IC ها بر حسب تکنولوژی ریزتراشی آورده شده است:

۱- TTL (Transistor-Transistor Logic): تکنولوژی اولیه‌ای بود که از ترانزیستورهای BJT بهره می‌برد و در سال‌های ۱۹۶۰ به بازار عرضه شد.

۲- CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor): در این تکنولوژی از ترانزیستورهای MOSFET استفاده می‌شود که در سال‌های ۱۹۷۰ به بازار عرضه شد و به دلیل مصرف کمتر انرژی، دمای پایین‌تر و سرعت بیشتر، محبوبیت بیشتری نسبت به TTL پیدا کرد.

۳- BiCMOS (Bipolar Complementary Metal Oxide Semiconductor): این تکنولوژی از ترکیب CMOS و BJT استفاده می‌کند و امکان استفاده همزمان از خصوصیات CMOS و BJT را فراهم می‌کند.

۴- GaAs (Gallium Arsenide): در این تکنولوژی از ساختارهای بر پایه گالیوم آرسنید استفاده می‌شود و به دلیل سرعت بیشتر و مصرف کمتر انرژی نسبت به CMOS، در محصولاتی مانند پردازشگرهای دیجیتال مورد استفاده قرار می‌گیرد.

۵- SiGe (Silicon Germanium): در این تکنولوژی از ساختارهای بر پایه سیلیکون ژرمانیوم استفاده می‌شود که مزایایی مانند سرعت بالا و مصرف کمتر انرژی را داراست و برای کاربردهایی مانند پردازش سیگنال‌های بالا تر کاربرد دارد.

آی سی آنالوگ (Analog Integrated Circuit یا به اختصار IC) یک نوع مدار الکترونیکی است که در آن اطلاعات به صورت پیوسته (آنالوگ) پردازش می شود. این نوع آی سی ها برای پردازش سیگنال های صوتی، تصویری، دما، فشار و… استفاده می شوند. برخلاف آی سی دیجیتال که در آن اطلاعات به صورت دیجیتال (دو حالتی) پردازش می شود، در آی سی آنالوگ امکان پردازش سیگنال های پیچیده تر و با دقت بالاتر وجود دارد.

آی سی های آنالوگ به دلیل پردازش پیوسته، در برخی کاربردها مانند طراحی مدارات تقویت کننده سیگنال و تبدیل کننده های آنالوگ به دیجیتال (ADC)، مدارات تغذیه، رابط‌های سنسور و تشخیص خطا استفاده می شوند.

برای طراحی مدار چشمک زن LED ساده، شما نیاز به موارد زیر دارید:

۱. LED ۲. مقاومت 220 اهم ۳. ترانزیستور NPN (مثل 2N3904) ۴. کپاسیتور الکترولیتیک 10 میکروفاراد ۵. منبع تغذیه 5 ولت یا باطری 9 ولت

مدار زیر نشان دهنده چگونگی اتصال قطعات به هم است:

همانطور که در شکل بالا مشاهده می‌کنید، سوئیچ برای روشن و خاموش کردن LED استفاده می‌شود. وقتی که سوئیچ روشن است، تغذیه به ترانزیستور منتقل می‌شود و این باعث می‌شود تا LED روشن شود. هنگامی که سوئیچ خاموش است، ترانزیستور بسته می‌شود و LED خاموش می‌شود.

در این مدار، کپاسیتور برای ایجاد چشمک‌زنی استفاده می‌شود. زمانی که سوئیچ روشن می‌شود، کپاسیتور شارژ می‌شود و هنگامی که ولتاژ آن به حدود ۲ ولت می‌رسد، ترانزیستور باز می‌شود و LED روشن می‌شود. با گذشت زمان، کپاسیتور تخلیه شده و ولتاژ آن کاهش می‌یابد و در نتیجه ترانزیستور بسته می‌شود و LED خاموش می‌شود. این فرایند به صورت دایره‌ای تکرار می‌شود تا چشمک‌زنی به وجود بیاید.

آی سی یا تراشه‌های مدار چاپی، به دو دسته‌ی اصلی تقسیم می‌شوند:

1. آی سی‌ های دیجیتال: این تراشه‌ها برای پردازش سیگنال‌های دیجیتالی مورد استفاده قرار می‌گیرند. به عنوان مثال، می‌توان به آی سی‌های مدیریت حافظه و میکروپروسسورها اشاره کرد.
2. آی سی‌ های آنالوگ: این تراشه‌ها برای پردازش سیگنال‌های آنالوگی مورد استفاده قرار می‌گیرند. به عنوان مثال، می‌توان به آی سی‌های صوتی و تصویری، آی سی‌های تقویت کننده، آی سی‌های مبدل آنالوگ به دیجیتال و برعکس اشاره کرد.

علاوه بر این، آی سی‌ها می‌توانند بر اساس کاربرد و نوع عملکردشان به دسته‌های دیگری مانند آی سی‌های حافظه، آی سی‌های تغذیه، آی سی‌های حسگر و آی سی‌های رابط افزوده شوند.

آی سی یا مدار یکپارچه، به‌طور خلاصه یک تراشه الکترونیکی است که دارای تعداد زیادی قطعه الکترونیکی مانند ترانزیستور، مقاومت و خازن است که در یک ناحیه جامع جای گرفته‌اند. در طول فرآیند ساخت آی سی، مراحل زیر صورت می‌گیرد:

۱. طراحی: در این مرحله، مهندسان الکترونیک طرح مدار را با استفاده از نرم‌افزارهای مخصوص طراحی مدارات یکپارچه به طور دقیق و با جزئیات طراحی می‌کنند.

۲. ساخت تراشه: پس از طراحی، تراشه در یک واحد تولیدی ساخته می‌شود. این فرآیند شامل بیش از صد مرحله تخصصی شامل تمیز کردن و شستشوی تراشه، چاپ تصویر تراشه روی یک ورق سیلیکون، تحلیل و پوشش‌دهی با لایه‌های مختلف از اکسید، مس و پلیمرها، نصب قطعات الکترونیکی و بسیاری مراحل دیگر است.

۳. آزمایش و بررسی: پس از ساخت تراشه، مراحل آزمایش و بررسی انجام می‌شود. در این مرحله، تراشه برای بررسی کارایی و صحت عملکرد آزمایش شده و در صورت نیاز تغییرات لازم برای بهینه سازی عملکرد اعمال می‌شود.

۴. بسته‌بندی: در این مرحله، تراشه در یک بسته‌بندی مناسب بسته‌بندی می‌شود تا به راحتی در مدارات الکترونیکی قرار گیرد.

IC چیست؟ (معرفی انواع آی سی ها، کاربرد و بسته بندی های آنها)

آی سی سری Atmega

آی سی میکرو کنترلر

رگولاتور چیست؟