Mọi thiết bị điện tử cơ bản được cấu tạo như một đơn vị duy nhất. Trước khi phát minh ra mạch tích hợp (IC) , tất cả các bóng bán dẫn, điốt, điện trở, tụ điện và cuộn cảm riêng lẻ về bản chất là rời rạc. Bất kỳ mạch hoặc một hệ thống nào cũng có thể tạo ra đầu ra mong muốn dựa trên đầu vào. Bất kỳ hệ thống nào cũng có thể được xây dựng bằng cách sử dụng các thành phần rời rạc và cả bằng vi mạch. Chúng ta không thể đặt tất cả nhiều mạch rời rạc trên một tấm silicon và gọi đơn giản là mạch tích hợp. Các mạch tích hợp được tạo thành từ các tấm silicon, không được lắp (hoặc đặt) lên tấm silicon. Vì vậy, điều chính là tạo ra một vi mạch, tất cả các thành phần rời rạc được xử lý trên một tấm silicon. Nhưng một lần nữa, chúng tôi gặp phải một vấn đề là một số mạch rời rạc có thể không được tạo ra trên tấm silicon trong khi chúng tôi đang sản xuất vi mạch.
Sự khác biệt giữa mạch rời rạc và mạch tích hợp
Mạch rời rạc
Một mạch rời rạc được cấu tạo từ các thành phần được sản xuất riêng biệt. Sau đó, các thành phần này được kết nối với nhau bằng cách sử dụng dây dẫn trên bảng mạch hoặc bảng mạch in . Bóng bán dẫn là một trong những thành phần chính được sử dụng trong các mạch rời rạc, và sự kết hợp của các bóng bán dẫn này có thể được sử dụng để tạo ra các cổng logic. Những cổng logic có thể được sử dụng để có được đầu ra mong muốn từ đầu vào . Các mạch rời rạc có thể được thiết kế để hoạt động ở điện áp cao hơn.
Mạch rời rạc trên PCB
Nhược điểm của mạch rời rạc
- Việc lắp ráp và đi dây của tất cả các thành phần rời rạc riêng lẻ mất nhiều thời gian hơn và chiếm không gian lớn hơn cần thiết.
- Việc thay thế một thành phần bị lỗi rất phức tạp trong một mạch hoặc hệ thống hiện có.
- Trên thực tế, các phần tử được kết nối bằng cách sử dụng quá trình hàn, vì vậy có thể gây ra độ tin cậy kém hơn.
- Để khắc phục những vấn đề này về độ tin cậy và bảo tồn không gian, các mạch tích hợp được phát triển.
Mạch tích hợp
Mạch tích hợp là một vi mô mảng mạch điện tử và linh kiện điện tử (điện trở, tụ điện, cuộn cảm…) được khuếch tán hoặc cấy vào bề mặt của vật liệu bán dẫn wafer chẳng hạn như silicon. Mạch tích hợp do Jack Kilby phát minh vào những năm 1950. Một chip thường được gọi là Mạch tích hợp (IC).
Cấu trúc cơ bản của vi mạch
Các IC này được đóng gói trong một lớp vỏ ngoài chắc chắn, có thể được làm bằng vật liệu cách điện có độ dẫn nhiệt cao và có các cực tiếp xúc (còn gọi là chân) của mạch đi ra từ thân của IC.
Dựa trên cấu hình pin các loại IC khác nhau bao bì có sẵn.
- Gói nội tuyến kép (DIP)
- Gói phẳng bốn mặt bằng nhựa (PQFP)
- Mảng lưới bi lật (FCBGA)
Các loại bao bì IC
Các bóng bán dẫn là thành phần chính trong sản xuất vi mạch . Các bóng bán dẫn này có thể là bóng bán dẫn lưỡng cực hoặc bóng bán dẫn hiệu ứng trường phụ thuộc vào ứng dụng của IC. Khi công nghệ ngày càng phát triển, số lượng bóng bán dẫn được tích hợp trong một vi mạch cũng ngày càng nhiều. Tùy thuộc vào số lượng bóng bán dẫn trong IC hoặc Chip, các IC được phân loại thành năm loại được đưa ra dưới đây.
| S. không | Loại vi mạch | Số lượng bóng bán dẫn được kết hợp trong một chip IC |
| 1 | Tích hợp quy mô nhỏ (SSI) | Lên đến 100 |
| hai | Tích hợp Quy mô Trung bình (MSI) | Từ 100 đến 1000 |
| 3 | Tích hợp quy mô lớn (LSI) | Từ 1000 đến 20K |
| 4 | Tích hợp quy mô rất lớn (VLSI) | TỪ 20K đến 1000000 |
| 5 | Tích hợp quy mô cực lớn (ULSI) | Từ 10,00,000 đến 1,00,00,000 |
Ưu điểm của mạch tích hợp so với mạch rời rạc
- Một mạch tích hợp có kích thước khá nhỏ, thực tế có khoảng 20.000 linh kiện điện tử có thể được tích hợp trong một inch vuông của chip IC.
- Nhiều mạch phức tạp được chế tạo trên một chip duy nhất và do đó điều này đơn giản hóa việc thiết kế một mạch phức tạp. Và nó cũng cải thiện hiệu suất của hệ thống.
- IC sẽ cho độ tin cậy cao. Số lượng kết nối ít hơn.
- Chúng có sẵn với chi phí thấp do sản xuất số lượng lớn.
- IC tiêu thụ điện năng rất nhỏ hoặc ít năng lượng hơn.
- Nó có thể dễ dàng thay thế từ mạch khác.
Nhược điểm của mạch tích hợp
- Sau khi chế tạo một vi mạch, không thể sửa đổi các thông số mà một mạch tích hợp sẽ hoạt động.
- Khi một thành phần trong IC bị hư hỏng, toàn bộ IC phải được thay thế bằng một IC mới.
- Để có giá trị điện dung cao hơn (> 30pF) trong IC, chúng ta phải kết nối bên ngoài một thành phần rời
- Không thể sản xuất IC công suất cao (hơn 10W).
Từ thông tin trên, chúng ta có thể kết luận rằng nói chung, các mạch tích hợp là các mạch nhỏ được chế tạo trên một chip silicon duy nhất và do đó sản lượng tiết kiệm được rất nhiều về diện tích. Trong khi đó, các mạch rời rạc bao gồm các thành phần điện tử tích cực và thụ động khác nhau được kết nối trên một PCB với sự trợ giúp của quá trình hàn . Chúng tôi hy vọng rằng bạn đã hiểu rõ hơn về khái niệm này. Ngoài ra, bất kỳ câu hỏi nào liên quan đến khái niệm này hoặc để thực hiện các dự án điện tử , vui lòng đưa ra phản hồi của bạn bằng cách bình luận trong phần bình luận bên dưới. Dưới đây là một câu hỏi cho bạn, Chức năng chính của IC là gì ?
