IC – integrated circuit là gì? Phân loại, cấu tạo và công dụng

0
1586

Chắc hẳn bạn dù ít dù nhiều cũng đã từng nghe tới thuật ngữ IC. Đây là từ viết tắt của cụm từ tiếng anh Integrated circuit. Tuy nhiên không phải ai cũng biết IC là gì. Hãy cùng chúng tôi tham khảo một số thông tin ngay sau đây để biết được IC – integrated circuit là gì cũng như cấu tạo, công dụng và phân loại của thiết bị này.

Integrated circuit là gì?

IC là từ viết tắt của cụm từ tiếng anh integrated circuit. Đây là một loại linh kiện không thể thiếu trong bất kỳ mạch điện tử nào. Đến đây chúng ta lại cần biết mạch điện tử là gì? Trong đó, mạch điện tử là mạch gồm có các linh kiện điện tử riêng lẻ như điện trở, tụ điện, cuộn cảm, bóng bán dẫn, vi mạch,… được kết nối bằng các dây dẫn, vật dẫn để kết nối dòng điện.

ic-la-gi

IC là gì?

Quay trở lại với IC thì linh kiện này được đọc là “ai xi”. Chúng còn được gọi là vi mạch điện tử, vi mạch tích hợp, chip,… IC điện tử là tập hợp của nhiều linh kiện bán dẫn nhỏ và linh kiện thụ động (như là transistor, điện trở). Chúng được kết nối lại với nhau, nhằm thực hiện một số chức năng xác định. Tức là công dụng của IC là để đảm nhiệm một chức năng tương tự như một linh kiện kết hợp.

IC được phát minh năm bao nhiêu?

Sau khi biết vi mạch điện tử là gì thì chúng ta cùng xem linh kiện này do ai chế tạo ra đầu tiên nhé. IC lần đầu tiên được phát minh vào năm 1950 bởi Jack Kilby. Với phát minh này, năm 2000, Kably đã được trao tặng Giải Nobel Vật Lý. 

Một năm rưỡi sau khi Kilby trình làng thiết kế vi mạch điện tử của mình, Robert Noyce đã đưa ra mạch tích hợp của riêng mình. Phát minh của ông đã giải quyết được nhiều vấn đề thực tế mà thiết bị của Kilby gặp phải. Nó được tạo thành từ silicon trong khi Kilby được tạo thành từ gecmani. Jack Kilby và Robert Noyce đều nhận được bằng sáng chế của Hoa Kỳ về mạch tích hợp. 

IC có tác dụng gì?

Công dụng của IC trong mạch điện tử rất quan trọng. Thiết bị này ứng dụng vào hầu như tất cả các thiết bị công nghệ. Vi mạch điện tử này giúp làm giảm kích thước của mạch đi đến vài micromet. Không những thế tác dụng của IC còn làm độ chính xác.

tac-dung-cua-ic

IC có mặt hầu hết trong các mạch điện tử

IC cũng là thành phần quan trọng nhất trong mạch điều khiển, logic. 

Một số ví dụ cụ thể về công dụng của IC như việc được dùng trong CPU của máy tính. IC dùng làm bộ nhớ lưu trữ. Nó giúp giám sát khóa cửa điện tử với khả năng chống trộm. IC còn có mặt trong các điều khiển lò nướng, máy giặt, xe hơi, TV,…

Cấu tạo IC

Cấu tạo cơ bản của một IC (chip) hay vi mạch điện tử thường gồm có 3 bộ phận chính:

  • Vỏ chip (cover): đây là thành phần bao bọc bên ngoài dễ nhận thấy nhất của mỗi IC. Nó có nhiệm vụ cố định lõi, dây dẫn cũng như các chân. Phần vỏ thường được làm từ các vật liệu cách điện như gốm, nhựa, thủy tinh,…
  • Lõi (core/die): vi mạch điện tử là mạch điện gồm có các thành phần thụ động hoặc là tích cực hoặc là cả hai. Các thành phần thụ động gồm có tụ điện, điện trở, cuộn cảm. Các thành phần tích cực gồm diodes, transistor, PMOS, NMOS,… Lõi là bộ phận quan trọng nhất của một vi mạch điện tử.
  • Chân (pin/lead): là vật liệu dẫn điện. Chúng được kết nối đến phần lõi thông qua các dây có khả năng dẫn điện, gọi là BOND WIRE. Các dây này thường được làm bằng vàng.

cau-tao-cua-ic


Cấu tạo cơ bản của IC

Tùy vào từng loại iC mà ngoài 3 bộ phận chính trên thì chúng sẽ có những bộ phận khác nữa. Ví dụ như cấu tạo IC xe máy thì nhìn chung sẽ gồm bộ phận kích lửa và nhiều loại dây khác,… Chính vì vậy nên không phải tất cả các IC đều có cấu tạo giống nhau.

Các loại IC

Thực tế hiện nay có rất nhiều loại IC khác nhau để phù hợp vào từng thiết bị, lĩnh vực riêng biệt. Không những thế, hiện nay còn có không ít tiêu chí dùng để phân loại IC. Cụ thể linh kiện này được chia thành một số loại sau đây.

Phân loại IC dựa vào khả năng xử lý tín hiệu.

Loại tín hiệu mà IC đó có thể xử lý là tín hiệu tương tự (analog) hay tín hiệu số (digital). Dựa vào tiêu chí này, IC được chia làm 3 nhóm là:

  • IC số (Digital IC): vi mạch này xử lý các tín hiệu rời rạc dựa trên các mức logic, 0 và 1, hoặc cạnh lên và cạnh xuống cũng như cạnh chuyển của tín hiệu. Một số IC số phổ biến là các vi mạch cổng logic như AND, đảo, OR, các mạch đếm, MUX,… Các thành phần chính của vi mạch điện tử này là các cổng logic, Latch, Flip-Flop,…
  • IC tương tự (Analog IC): nó xử lý các tín hiệu liên tục dựa vào thuộc tính tần số, dòng điện, điện áp,… Các thành phần chính của IC này là các transistor, tụ điện, điện trở, cuộn cảm,… Các IC điển hình chính là chip ổn áp, mạch khuếch đại thuật toán OP-AMP,…
  • IC tín hiệu hỗn hợp (Mixed-signal IC): là vi mạch tích hợp cả thành phần xử lý tín hiệu số cũng như tín hiệu tương tự.

Phân loại IC dựa vào số lượng transistor/CMOS/số cổng (gate) có trong vi mạch

phan-loai-ic
Có nhiều loại IC khác nhau

Với tiêu chí phân loại này chúng ta có các nhóm cụ thể như sau:

  • IC mật độ tích hợp thấp SSI (Small Scale Integration): là những vi mạch tổng hợp chứa khoảng vài đến vài chục transistor.
  • IC mật độ tích hợp trung bình MSI (Medium Scale Integration): là vi mạch chứa khoảng vài trăm transistor
  • IC mật độ tích hợp cao LSI (Large Scale Integration): là những chip chứa khoảng vài nghìn transistor.
  • IC mật độ tích hợp rất cao VLSI (Very Large Scale Integration): IC có chứa khoảng vài chục nghìn transistor.
  • IC mật độ tích siêu cao ULSI (Ultra Large Scale Integration): loại này chứa khoảng vài triệu transistor.
  • IC mật độ tích hợp cực cao GSI (Giant Scale Integration): còn IC loại này chứa tới khoảng vài trăm triệu transistor hoặc hơn.

Tuy nhiên cách phân chia này khá mơ hồ và không rõ ràng.

Phân loại dựa vào mức độ tích hợp của IC

Dựa vào khả năng tích hợp của mình mà vi mạch tổng hợp này lại được chia thành một số loại là SSI và MSI, LSI, ULSI, VLSI (CPU, ROM, RAM, GPU, PLA…).

Phân loại dựa vào công nghệ chế tạo IC

Với tiêu chí công nghệ chế tạo thì IC hiện nay được chia thành 3 loại như sau:

  • Monolithic: Các phần tử của IC được đặt trên cùng phần nền vật liệu bán dẫn đơn tinh thể.
  • Mạch màng mỏng: loại này được bắt gặp phổ biến ở các mạng điện trở. Phần tử tạo ra bằng cách lắng đọng trên thủy tinh. IC này được tạo ra bằng biện pháp cân bằng điện tử. Chúng được sản xuất vô cùng chi tiết với độ chính xác vô cùng cao. Đặc biệt, chúng được phủ những và bảo vệ tốt, nên được dùng trong sản xuất các màn hình phẳng.
  • Loại còn lại là lai mạch dày kết hợp với chip.

Trên đây là một số thông tin tổng hợp về IC – integrated circuit là gì?. Hy vọng những thông tin chia sẻ trên đây có thể giúp bạn phần nào hiểu rõ hơn về vi mạch điện tử này.