IC là một loại linh kiện không thể thiếu trong bất cứ mạch điện tử nào, vậy IC là gì? Lịch sử hình thành của loại linh kiện điện tử này thế nào? Cầu tạo và chức năng chính của IC là gì?

Mạch tích hợp (IC) là một trong những yếu tố mang tính chủ chốt của lĩnh vực điện tử, công nghệ thông tin và lập trình hiện đại. Chúng  được coi là trái tim và bộ não của hầu hết tất cả mạch linh kiện điện tử. Một vi mạch tích hợp có chức năng như là một bộ khuếch đại, bộ nhớ, bộ đếm, dao động, định thời, bộ nhớ máy tính lập trình hoặc một bộ vi xử lý. Vậy IC là gì? Tại sao người ta lại lấy IC là tên gọi cho loại linh kiện điện tử này? Lịch sử hình thành và phát triển cũng như ứng dụng của IC là gì, được ứng dụng thế nào trong cuộc sống và đặc biệt lĩnh vực IT? 

I. IC là gì? 

IC là viết tắt của từ gì và khái niệm của IC là gì? IC trong tiếng anh đó là integrated circuit hay tiếng Việt Nam còn gọi tắt là chip hoặc vi mạch điện tử, vi mạch tích hợp,… Đây là một tập hợp của rất nhiều những loại linh kiện bán dẫn cùng linh kiện thụ động (như là transistor và điện trở). Các loại linh kiện này được kết nối cùng với nhau để có thể thực hiện một số chức năng nhất định; nó được thiết kế và tạo ra để đảm nhiệm các chức năng giống như một  loại linh kiện kết hợp.

II. Lịch sử ra đời của IC là gì? 

IC là gì.jpg 1

Lịch sử ra đời của IC là gì? 

Lịch sử hình thành và các mốc thời gian trong quá trình phát triển mạch điện tử tích hợp IC là gì?

Năm 1947 được đánh dấu là năm gốc tức năm 0 của ngành công nghệ bán dẫn khi Shockley, Brattain và Bardeen  là ba người thuộc phòng thí nghiệm Bell của nước Mỹ đã phát minh ra linh kiện transistor. Nhờ phát minh quan trọng này năm 1956, ba nhà khoa học đã đạt được giải Nobel Vật lý.

Năm 1952, đơn tinh thể silicon đã được sản xuất; nhà nghiên cứu khoa học người Anh là Geoffrey W.A Dummer đã đưa ra khái niệm về mạch tích hợp IC là gì vào ngày 7 tháng 5 năm 1952 tại Washington D.C. Nhưng đến năm 1956 Dummer đã không thành công trong việc thử nghiệm xây dựng lên mạch tích hợp.

Năm 1958, mạch tổ hợp đã được phát minh. Tháng 7 năm 1958 Jack Kilby đến làm việc tại Texas Instruments và ngày 24 tháng 7, Kibly đã có một ghi chú vô cùng quan trọng là “các linh kiện điện tử bán dẫn như điện trở, transistor, tụ điện nếu được làm từ cùng một loại vật liệu thì hoàn toàn có thể tạo nên các mạch điện nằm trên cùng một phiến đế được gọi là chip”.

Vào ngày 12 tháng 12 năm 1958, nhà khoa học Kibly đã xây dựng được một IC dao động đơn giản bao gồm 5 linh kiện được tích hợp với nhau và đăng ký phát minh mang tên là “Miniaturied electronic circuit” vào năm 1959. Với sự đóng góp quan trọng này nên Kibly đã nhận giải Nobel Vật lý cùng với hai nhà khoa học khác.

Năm 1959, công nghệ Planar đã được ra đời, cho phép tích hợp các loại linh kiện điện tử bán dẫn trên một phiến  đế bán dẫn với tỷ lệ tích hợp cao. Phát minh quan trọng đó của Kibly có hạn chế đó là những thành phần mạch riêng lẻ phải nối với nhau bằng sợi dây vàng. Do vậy bản mạch rất khó linh hoạt về tỷ lệ tích hợp khi IC đòi hỏi có độ phức tạp cao.

Năm 1958, nhà vật lý người Thụy Sỹ là Jean Hoerni đã phát triển ra cấu trúc chuyển tiếp PN trên nền đế silicon, trong đó, một lớp mỏng là oxit silic đã được dùng để cách ly và được ăn mòn tạo thành điểm tiếp xúc có thể nối được ra ngoài. Nhà vật lý người Czech là Kurt Lehovec đã phát triển được công nghệ sử dụng lớp chuyển tiếp PN dùng để cách điện. Robert Noyce đã đưa ý tưởng chế tạo mạch tích hợp làm bằng cách kết hợp các công nghệ của nhà vật lý Hoerni và Lehovec để làm bay hơi một lớp kim loại mỏng lên trên những lớp oxit silic, lớp kim loại này sẽ thực hiện chức năng nối các điểm mạch và được ăn mòn theo đúng các đường mạch định trước. Chip IC hay mạch tích hợp là một thiết bị điện tử mang kích thước hình học nhỏ, được cấu tạo từ vật liệu bán dẫn. Chúng bao gồm một số lượng lớn các linh kiện là transistor và các linh kiện khác được đặt chế tạo trên cùng một đế silic. Ngày nay người ta đã thực hiện phân loại các mạch tích hợp này dựa theo tiêu chí về tỷ lệ mật độ tích hợp là:

  • SSI: (tức Small-Scale Integration): Độ tích hợp cỡ nhỏ bao gồm khoảng 100 các linh kiện điện tử trên một chip.
  • MSI (tức Medium-Scale Integration): Gồm từ 100 đến 3000 các linh kiện

III. Công dụng và chức năng của IC là gì?

IC là gì.jpg 2

Công dụng và chức năng của IC là gì?

Công dụng và chức năng của IC là gì? Nếu bạn là một người làm chuyên viên kỹ thuật, người làm IT, làm lập trình viên kỹ thuật thì chắc hẳn không còn bối rối về công dụng và chức năng của mạch IC. Chúng giúp phần mạch tích hợp giảm đi kích thước của mạch điện. Đồng thời nhờ có linh kiện điện tử IC mà độ chính xác của thiết bị điện tử tăng lên. Đặc biệt công dụng của mạch IC được thể hiện nhiều trong các mạch logic.

Mạch tích hợp hiện nay bao gồm 2 loại chính đó là loại lập trình được và loại không lập trình được. Cụ thể, mạch  tích hợp không lập trình được thông thường được cố định một chức năng định sẵn. Mỗi một IC lại có một đặc điểm và tính chất riêng như là nhiệt độ, điện thế và công suất làm việc. Mỗi một nhà sản xuất thường sẽ quy định và ghi  rõ thông số cơ bản của IC vào phần giới thiệu của bản mạch tích hợp.

IC được ứng dụng trong hầu hết các thiết bị điện tử trong đời sống. Trong các thiết bị công nghệ, mạch tích hợp IC đã giúp làm giảm kích thước của chung của mạch đi rất nhiều đến cỡ vài micromet, hơn nữa chúng còn khiến cho độ chính xác tăng lên. IC cũng là bộ phận quan trọng nhất trong các mạch logic, điều khiển.

IV. Các loại IC phổ biến

Các loại IC là gì

Các loại IC là gì

1. Phân loại theo xử lý tín hiệu IC là gì?

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

2. Phân loại theo công nghệ chế tạo IC là gì?

  • Monolithic: Các phần tử đặt trên cùng miếng nền vật liệu bán dẫn đơn tinh thể.
  • Mạch màng mỏng: phần tử tạo ra bằng lắng động trên thủy tinh. Thường thấy loại IC này ở các mạng điện trở. Loại IC này được chế tạo bằng biện pháp cân bằng điện tử. Linh kiện điện tử IC này được sản xuất với chi tiết và độ chính xác vô cùng cao, đồng thời chúng được bảo vệ và phủ nhúng tốt, được ứng dụng trong sản xuất các màn hình phẳng.
  • Lai mạch dày kết hợp cùng với chip

3. Phân loại theo mức độ tích hợp IC là gì?

IC là từ thuật ngữ chung. Sau đó nó được chia ra thành SSI và MSI, LSI, ULSI, VLSI(CPU, GPU, ROM, RAM, PLA…)

4. Phân loại theo công dụng của mạch IC là gì?

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

V. Kết luận

Qua bài viết mangtuyendung đã mang đến cho bạn đọc các thông tin đầy đủ về khái niệm của IC là gì, chức năng của loại linh kiện điện tử này đối với mọi thiết bị sử dụng. Mong rằng qua bài viết bạn đọc sẽ hiểu biết hơn về loại linh kiện điện tử phổ biến nhất trong các máy lập trình, máy tính, máy và thiết bị điện tử này.