การใช้วงจรรวมคืออะไร?

การใช้วงจรรวม ณ ปี 2011 นั้นแพร่หลายมากเนื่องจากข้อได้เปรียบที่เป็นเอกลักษณ์ที่พวกเขานำเสนอเหนือวงจรอิเล็กทรอนิกส์แบบดั้งเดิมพวกเขาพบได้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทุกชนิดที่มีการควบคุมไมโครโปรเซสเซอร์บางประเภทตั้งแต่โทรศัพท์มือถือและเครื่องเล่นเพลงพกพาไปจนถึงระบบเกมคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลและอุปกรณ์ดิจิตอลอื่น ๆนี่เป็นเพราะวงจรรวม (IC) หรือชิปตามมาตรฐานร่วมสมัย 21 ^st มาตรฐานศตวรรษเป็นอุปกรณ์ที่มีความซับซ้อนมากบรรจุส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์หลายล้านรายการเช่นทรานซิสเตอร์ตัวต้านทานและตัวเก็บประจุในพื้นที่สองสามตารางเซนติเมตรบนเวเฟอร์ของซิลิกอนการใช้วงจรรวมครั้งแรกนั้นค่อนข้าง จำกัด อย่างไรก็ตามเมื่อรุ่นแรกถูกสร้างขึ้นในปี 1958 และ 1959 เนื่องจากเป็นอุปกรณ์ดั้งเดิมในเวลาที่ยากต่อการผลิต

Jack Kilby นักวิจัยของ Texas Instruments ในสหรัฐอเมริกาได้รับการยกย่องว่าเป็นหนึ่งในคนแรกที่เห็นประโยชน์ที่อาจเกิดขึ้นและการใช้วงจรรวมเขาได้รับรางวัลโนเบลรางวัลฟิสิกส์ในปี 2543 สำหรับการมีส่วนร่วมในการพัฒนาวงจรอิเล็กทรอนิกส์แม้ว่าแนวคิดสำหรับชิป IC สามารถติดตามการวิจัยก่อนหน้านี้ได้ไกลถึงปี 1949 โดยวิศวกรชาวเยอรมัน Kilby และนักวิจัยจากสหรัฐอเมริกาชื่อ Robert Noyce เป็นคนแรกที่ยื่นสิทธิบัตรสำหรับแนวคิดนี้lea การก้าวกระโดดครั้งใหญ่ที่ชิป IC มอบให้กับการออกแบบวงจรอิเล็กทรอนิกส์ขึ้นอยู่กับข้อ จำกัด ที่ผู้ผลิตอิเล็กทรอนิกส์กำลังเผชิญในช่วงปลายทศวรรษ 1950ทรานซิสเตอร์ได้เปลี่ยนหลอดสุญญากาศ แต่ส่วนประกอบไฟฟ้าพื้นฐานสำหรับวงจรเช่นทรานซิสเตอร์ตัวเก็บประจุและตัวต้านทานสามารถสร้างได้เพียงเล็กน้อยเท่านั้น.ความคิดในการแกะสลักฟังก์ชั่นของส่วนประกอบเหล่านี้เป็นเวเฟอร์ของซิลิคอนขจัดความจำเป็นในการบัดกรีแต่ละส่วนของส่วนประกอบพกพาและการใช้วงจรรวมเริ่มพุ่งสูงขึ้นเมื่อวิธีการผลิตได้สมบูรณ์ในช่วงกลางทศวรรษที่ 1960

ในขณะที่วงจรบูรณาการครั้งแรกถูกเรียกว่าวงจรการรวมขนาดเล็ก (SSI) และมีส่วนประกอบเพียงไม่กี่โหลพวกเขามีความสำคัญต่อโครงการการบินและอวกาศในเวลานั้นเช่นการควบคุมสำหรับระบบขีปนาวุธนิวเคลียร์นิวเคลียร์ของสหรัฐและดิจิตอลดิจิตอลคอมพิวเตอร์ที่ใช้โดยโปรแกรมภารกิจ US Apollo Moonการใช้งานเหล่านี้รวมถึงความต้องการของกองทัพเรือสหรัฐฯซึ่งคิดเป็นจำนวนมากของความต้องการในช่วงต้นสำหรับวงจรรวม ณ ปี 1962 ในปี 1968 การใช้วงจรรวมได้เริ่มแพร่กระจายไปยังอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค) เสียงในโทรทัศน์

เนื่องจากจำนวนส่วนประกอบที่สามารถวางบนชิปได้ถูกปรับขนาดขึ้นการใช้วงจรรวมกลายเป็นที่แพร่หลายมากขึ้นรุ่นชิปการรวมขนาดกลาง (MSI) มีส่วนประกอบหลายร้อยส่วนในช่วงปลายทศวรรษ 1960 และการรวมขนาดใหญ่ (LSI) สามารถใส่ส่วนประกอบหลายพันรายการไว้ในชิปหนึ่งในห้าปีต่อมาจากนั้นการเติบโตของจำนวนส่วนประกอบที่สามารถบรรจุลงในพื้นที่ของตารางสองสามเซนติเมตรเพิ่มขึ้นแบบทวีคูณการบูรณาการขนาดใหญ่มาก (VLSI) ช่วยให้ส่วนประกอบที่เชื่อมต่อหลายแสนรายการในช่วงต้นทศวรรษ 1980 และการออกแบบวงจรรวมสามมิติ (3D-IC) ในปี 2011 อนุญาตให้มีส่วนประกอบหลายล้านหรือหลายพันล้านชิ้นที่จะบรรจุลงในเครือข่ายที่เชื่อมต่อกันทั้งในแนวนอนและแนวตั้งบนเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์หลายชั้น

ณ ปี 2011 ฟังก์ชั่นการควบคุมและการประมวลผลทางคณิตศาสตร์หลายอย่างที่วงจรรวมสามารถดำเนินการได้ทำให้อุปกรณ์แพร่หลายในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคส่วนใหญ่จากวิทยุและโทรทัศน์นาฬิกาการใช้วงจรรวมนั้นแพร่หลายไปทั่วโรงงานอุตสาหกรรมและในหุ่นยนต์รวมถึงการควบคุมในระบบอัตโนมัติระบบ Obile และเครื่องบินเมื่อพวกเขามีความซับซ้อนและราคาไม่แพงมากในการผลิตพวกเขายังพบในรายการที่ใช้แล้วทิ้งเช่นการ์ดอวยพรที่เล่นดนตรีแท็กการระบุความถี่วิทยุ (RFID) บนบรรจุภัณฑ์สินค้าอุปโภคบริโภคที่ใช้แล้ว