Khái niệm, công dụng và cách phân loại vi mạch

Vi mạch ngày càng được sử dụng nhiều với những vai trò và tiện ích. Vi mạch, mạch tích hợp hay chúng ta thường gọi với tên ngắn gọn là IC. IC được tìm ra bởi một kĩ sư người Đức, ông chế tạo ra một thiết bị khuếch đại khá giống với mạch tích hợp với 5 transistor. Sau này nó được phát triển thành thiết bị trợ thính. Sau đó là sự ra mắt vi mạch đầu tiên trên thế giới của Jcack Kilby. Và tiếp theo đó Robert Noyvce đã phát triển mạch tích hợp lên một tầm cao mới khi mà vi mạch này giải quyết được những tồn tại mà phiên bản của Kilby chưa làm được. Với nguyên liệu từ Silicon, vi mạch này nhanh chóng vượt qua mạch tích hợp trước đây đánh dấu một bước tiến lớn về vật lý.

Vậy vi mạch là gì? Theo Wikipedia, vi mạch hay vi mạch tích hợp (integrated circuit, gọi tắt IC, còn gọi là chip theo thuật ngữ tiếng Anh) là tập các mạch điện chứa các linh kiện bán dẫn (như transistor) và linh kiện điện tử thụ động (như điện trở) được kết nối với nhau, để thực hiện được một chức năng xác định. Tức là mạch tích hợp được thiết kế để đảm nhiệm một chức năng như một linh kiện phức hợp.

Công dụng của IC

IC giúp mạch tích hợp giảm đi các kích thước của mạch điện. Đồng thời nhờ vào IC mà độ chính xác của thiết bị tăng lên. Đặc biệt công dụng của IC còn tăng lên rất nhiều trong các mạch logic.

Có hai loại IC chính gồm lập trình được và cố định chức năng, không lập trình được. Mỗi IC có tính chất riêng về nhiệt độ, điện thế giới hạn, công suất làm việc, được ghi trong bảng thông tin.

Hiện nay, công nghệ silicon đang tiến tới những giới hạn của vi mạch tích hợp và các nhà nghiên cứu đang nỗ lực tìm ra một loại vật liệu mới có thể thay thế công nghệ silicon này.

Phân loại IC

Ta có thể phân loại IC dựa vào một vài tiêu chí như: tín hiệu xử lí, công nghệ, mức độ tích hợp, công dụng. Các IC được thiết kế đa dạng với những đặc điểm khác biệt nhau có thể kể đến.

Theo tín hiệu xử lí:

• IC digital: Xử lý các tín hiệu Digital
• IC analog xử lý tín hiệu Analog
• IC hỗn hợp: Xử lý 2 loại tín hiệu trên cùng nhau.

Theo mức độ tích hợp có thể chia thành: SSI và MSI, LSI, VLSI(CPU, GPU, ROM, RAM, PLA…), ULSI.

Theo công nghệ:

• Monolithic: tất cả các phần tử đặt trên một miếng nền vật liệu bán dẫn đơn tinh thể
• Mạch màng mỏng hay mạch phim là những phần tử được tạo bằng lắng đọng hơi trên nền thủy tinh. Nó thường là các mạng điện trở
• Lai mạch màng dày kết hợp một số chip, vết mạch in đường dây dẫn, linh kiện điện tử thụ động. Nền thường là gốm và thường được nhúng tráng.

Theo công dụng

• CPU được xem là bộ vi xử lý của máy tính ngày nay.
• Memory, bộ nhớ lưu trữ dữ liệu digital
• Công nghệ RFID để giám sát sử dụng cho khóa cửa điện tử chống trộm cao cấp hiện nay
• ASIC với công dụng điều khiên các lò nướng, các thiết bị xe hơi, máy giặt…
• ASSP là sản phẩm tiêu chuẩn cho ứng dụng cụ thể tương tự ASIC
• IC cảm biến quá trình như gia tốc, ánh sáng, từ trường, chất độc,…
• DSP xử lí tín hiệu Digital
• ADC và DAC, chuyển đổi analog - digital
• FPGA được cấu hình bởi các IC digital của khách hàng.
• Vi điều khiển (microcontroller) chứa tất cả các bộ phận của một máy tính nhỏ.
• IC công suất có thể xử lý các dòng hay điện áp lớn.
• System-on-a-chip (SoC) là hệ thống trong một chip