شناخت انواع آی‌ سی و کاربرد آن ها

🕓 تاریخ اپدیت مقاله : 25 آذر 1402

پیش‌تر به توضیح اینکه آی سی چیست پرداختیم و در این مقاله قرار است به شناخت انواع آی سی بپردازیم و ببینیم انواع آی سی های موبایل به چه صورت هستند. مدار مجتمع (IC) که مدار میکرو الکترونیکی، میکروچیپ یا تراشه نیز نامیده می‌شود، مجموعه‌ای از قطعات الکترونیکی، ساخته‌شده به عنوان یک واحد، که در آن دستگاه‌های فعال کوچک (به عنوان مثال، ترانزیستورها و دیودها) و دستگاه‌های غیرفعال (به عنوان مثال، خازن‌ها و مقاومت‌ها) و اتصالات آن‌هاست که روی یک لایه نازک از مواد نیمه هادی (به طور معمول سیلیکون) قرار می‌گیرند. بنابراین مدار حاصل یک تراشه کوچک یکپارچه است که ممکن است به اندازه چند سانتی‌متر مربع یا فقط چند میلی‌متر مربع باشد. اندازه اجزای مدار جداگانه به طور کلی میکروسکوپی هستند.

حامل تراشه، یک بسته مستطیل شکل است که از چهار لبه با آن تماس دارد. حامل‌های تراشه سرب دارای سرب‌های فلزی دور لبه بسته‌بندی شده، به شکل حرف J هستند و حامل‌های تراشه بدون سرب دارای لبه‌های فلزی روی لبه‌های آن هستند. بسته‌های حامل تراشه ممکن است از سرامیک یا پلاستیک ساخته شده باشند و معمولاً با لحیم‌کاری در صفحه مدار چاپی محکم می‌شوند، اگرچه می‌توان از سوکت‌ها برای آزمایش استفاده کرد.

 

آی سی چیست و انواع آن : محافظ‌های مدارهای مجتمع

مدارهای مجتمع یا IC‌ها را در بسته‌های محافظ قرار می‌دهند تا به راحتی امکان جمع شدن و مونتاژ بر روی صفحه‌های مدار چاپی را فراهم کرده و دستگاه‌ها را از آسیب محافظت کند. تعداد بسیار زیادی از انواع مختلف بسته‌های IC وجود دارد. برخی از انواع این بسته‌ها دارای ابعاد و تحمل استاندارد هستند و در انجمن‌های صنعت تجارت مانند JEDEC و Pro Electron ثبت شده‌اند. انواع دیگر نام‌های اختصاصی دارند که ممکن است فقط توسط یک یا دو تولیدکننده ساخته شده باشد. بسته‌بندی مدار مجتمع آخرین فرآیند مونتاژ قبل از آزمایش و ارسال دستگاه‌ها به مشتریان است.

گاهی هم قالب‌های مدار مجتمع با پردازش ویژه برای اتصال مستقیم به یک بستر بدون هدر یا حامل میانی آماده می‌شوند. در سیستم‌های تراشه تلنگر، آی‌سی توسط ناهمواری‌های لحیم‌کاری به یک زیرلایه متصل می‌شود. در فناوری پرتو سرب، پدهای متالیزه‌ای که برای اتصالات اتصال سیم در یک تراشه معمولی مورد استفاده قرار می‌گیرند، ضخیم‌شده و گسترش می‌یابند تا امکان اتصال خارجی به مدار فراهم شود. ICها با استفاده از تراشه‌های لخت بسته‌بندی اضافی یا پر کردن اپوکسی دارند تا دستگاه‌ها را از رطوبت محافظت کند. درواقع ما با انواع و مدل‌های مختلفی از انواع آی‌سی‌ها ازجمله انواع آی سی های موبایل روبرو هستیم.

 

 

انواع آی سی های قابل برنامه ریزی

به طور کل آی سی‌هایی که در ساختار انواع مختلف گجت‌های هوشمند مورد استفاده قرار می‌گیرند، دارای انواع و مدل‌های گوناگونی هستند که هر یک از آن‌ها در مدار وظیفه مشخصی را بر عهده دارد. بعضی از آی سی‌های مذکور قابلیت برنامه‌ریزی شدن را داشته و بعضی دیگر خیر؛ مثلاً آی سی‌های تقویت‌کننده که تحت عنوان Op-amp نیز شناخته می‌شوند، این قابلیت را ندارند. برای این که بدانیم کدام یک از انواع آی سی موبایل قابلیت برنامه‌ریزی شدن را دارند، لازم است که با دو مفهوم میکروپروسسور (Microprocessor) و میکروکنترلر (Microcontroller) آشنا شوید:

 

میکروپروسسور (Microprocessor)

این مدل از انواع آی سی موبایل تحت عنوان ریز پردازنده نیز شناخته شده و طراحی آن‌ها به صورتی بوده که می‌توانند با تکیه بر ویژگی‌هایی که دارند، عملیات مختلف منطقی و حسابی را به انجام رسانند. این مدل از آی سی‌ها مغز اصلی سیستم شناخته می‌شوند و در ساختار خود دارای واحد پردازشگر مرکزی یا سی پی یو موبایل هستند. آی سی‌های میکروپروسسور برای انجام عملیات خود به حافظه و المان‌های دیگری نیاز داشته که این واحدها را در ساختار خود ندارند؛ در نتیجه امکان برنامه‌ریزی این مدل از آی سی‌ها وجود نخواهد داشت.

 

 

میکروکنترلر (Microcontroller)

نوع دیگری از آی سی‌ها در ساختار گجت‌های هوشمند مورد استفاده قرار گرفته که تحت عنوان آی سی میکروکنترلر یا VLSI شناخته می‌شوند. در ساختار این مدل از انواع آی سی موبایل شاهد میکروپروسسور داخلی، حافظه اصلی، آی سی RAM، حافظه خواندنی ROM، پورت‌های ورودی و خروجی، تایمر، پورت سریال، انواع مبدل و… هستیم. در واقع، در ساختار میکروکنترلرها یک ریزپردازنده قرار گرفته که با تکیه بر این ریزپردازنده می‌توانند محاسبات منطقی را انجام دهند.

قابل ذکر است که میکروکنترلر‌ها به انواع مختلفی نظیر AVR و ARM تقسیم‌بندی می‌شوند. برای برنامه‌نویسی این مدل از انواع آی سی موبایل می‌توان از نرم‌افزارهای گوناگونی همچون Keil، Atmel Studio، نرم افزار CodeVisionAVR و … استفاده کرد.

 

 

آی سی مدار آنتن

یکی از پرکاربردترین انواع مدل های آی سی موبایل، آی سی مدار آنتن بوده که اصلی‌ترین جزء در بلوک RF به حساب می‌آید. وظیفه اصلی این آی سی انجام عمل مدولاسیون و دمدولاسیون است. منظور از مدولاسیون سوار کردن اطلاعات بر روی یک موج است به صورتی که موج بتواند در فضا منتشر شود و در پی آن، اطلاعات سوار بر این موج انتقال پیدا کنند. قابل ذکر است که این موج تحت عنوان موج حامل نیز شناخته می‌شود. اگر بخواهیم نگاهی ساده‌تر بر این فرآیند داشته باشیم، می‌توانیم بگوییم که منظور از مدولاسیون، روندی بوده که در طی آن اطلاعات از سوی تلفن همراه به BTS ارسال خواهد شد.

در مقابل دمدولاسیون را داریم که عملیات جداسازی اطلاعات از روی فرکانس حامل بوده و توسط آی سی مدار آنتن روی امواج دریافتی از سوی BTS صورت می‌گیرد. نوع دیگری از آی سی مدار آنتن تحت عنوان آی سی PA نیز وجود داشته که قبل از ارسال اطلاعات همانند یک تقویت‌کننده عمل می‌کند؛ به این صورت که سیگنالی که از گوشی خارج می‌شود در نهایت به کمک این مدل از انواع آی سی موبایل تقویت خواهد شد؛ به عبارت دیگر، PA امواجی که باید تقویت شوند را از آی سی RF دریافت می‌کند. قابل ذکر است که آی سی PA تحت عنوان آی سی PF نیز شناخته می‌شود.

 

 

ای سی تصویر

ای سی تصویر نمونه‌ای دیگر از انواع آی سی موبایل بوده که وظیفه اصلی آن برق‌رسانی و روشن کردن صفحه نمایشگر گوشی است. بر روی این قطعه الکترونیکی تعداد زیادی مقاومت کوچک، خازن و ترانزیستور تعبیه شده و به عنوان تقویت‌کننده، تایمر، شمارنده، نوسان‌ساز و ریزپردازنده عمل خواهد کرد. در حالت کلی، تعبیه آی سی در ساختار گوشی‌های هوشمند سبب می‌شود که سرعت و دقت موبایل دو چندان شود و مدارهایی که بر پایه آی سی طراحی شده‌اند بتوانند عملکرد مطلوب‌تری داشته باشند.

ای سی لایت

یکی دیگر از انواع آی سی موبایل، آی سی لایت است که از جمله اصلی‌ترین و مهم‌ترین اجزا در گوشی‌های هوشمند محسوب می‌شود. اصلی‌ترین وظیفه آی سی لایت در ساختار تلفن‌های همراه، تأمین انرژی مورد نیاز دستگاه است. آی سی مذکور همانند سایر تراشه‌های گوشی بر روی برد و مدار اصلی نصب شده و باعث می‌شود که نور صفحه نمایش گوشی از یک حد معینی کم‌تر یا زیادتر نشود. قابل ذکر است که آی سی لایت با صفحه نمایش موبایل ارتباط مستقیم دارد و اگر در تصویر یا نورِ صفحه نمایشگر ایرادی رخ دهد، احتمال این که آی سی لایت خراب شده باشد، وجود خواهد داشت. آی سی لایت مخصوص گوشی‌هایی بوده که مجهز به صفحه نمایش ال سی دی هستند.

آی سی وای فای و بلوتوث

آی سی BT یا آی سی وای فای و بلوتوث تأثیر اصلی خود را همان‌طور که از نامش پیدا است بر روی عملکرد وای فای و بلوتوث گوشی می‌گذارد. زمانی که یکی از دو قطعه وای فای یا بلوتوث دچار مشکل شده و دیگری به کارکرد خود ادامه دهد؛ به این معنا است که آی سی وای فای و بلوتوث سالم بوده و جای نگرانی نیست؛ اما در مقابل، اگر هر دو قطعه وای فای و بلوتوث دچار مشکل شده باشند، لازم است که نسبت به تعویض این مدل از انواع آی سی موبایل اقدام شود. باید گفت که آی سی وای فای موظف است که آنتن را تقویت کند و زمانی که وای فای گوشی تحت هیچ شرایطی روشن نشود یا این که سیگنال ضعیف باشد، باید این آی سی توسط فرد متخصص مورد بررسی قرار گیرد.

آی سی بیسباند

بیسباند قطعه‌ای با ساختار پیچیده در ساختار تلفن‌های همراه بوده که دارای مشخصات و ویژگی‌های منحصر به ‌فرد است. آی سی بیسباند موظف است که توانایی گوشی‌های هوشمند در زمینه ارتباطی را با افزایش فرکانس تقویت کند. قابل ذکر بوده که گوشی‌های آیفون برای این که بتوانند در زمینه ارتباطی عملکرد مطلوبی داشته باشند، به یک چیپ جدا و مستقل نیاز دارند که این چیپ تحت عنوان بیسباند معروف است. البته چیپ مذکور هم در گوشی‌های اندرویدی نیز وجود داشته و هم در سیستم عامل آی او اس کارایی دارند؛ اما بیسباند تعبیه شده در ساختار گوشی‌های اندرویدی با آیفون از جهاتی با یکدیگر متفاوت‌اند.

آی سی بیسباند به عنوان نمونه‌ دیگری از انواع آی سی موبایل با شبکه آنتن‌دهی در ارتباط مستقیم بوده و اگر دچار مشکل شود، آنتن گوشی به حالت searching درآمده و کاربر نمی‌تواند با گوشی خود تماسی را برقرار یا این که پیامی را ارسال کند. اکثر گوشی‌های هوشمند موجود در بازار از پروتکل‌های 3G، 4G، LTE و… پشتیبانی می‌کنند و برای پردازش این پروتکل‌ها به یک سی پی یو قوی نیاز دارند. آی سی بیسباند برای مدیریت بسته‌های اینترنتی و انتقال داده‌ها کارایی دارد؛ از این رو می‌توان گفت که با هسته اصلی گوشی‌های هوشمند ارتباط مستقیم داشته و اگر دچار آسیب شود، ساختار اصلی گوشی دچار اختلال خواهد شد.

 

 

آی سی های نوکیا

مهم‌ترین آی سی های نوکیا همان آی سی‌های RF و PA هستند که پیش‌تر در بخش‌های قبلی راجع به آن‌ها صحبت کردیم. همان‌طور که گفته شد، آی سی‌های مدار آنتن وظیفه عمل مدولاسیون و دمدولاسیون را بر عهده دارند و شامل قطعات مختلفی می‌شوند. در ادامه با قطعات موجود در بلوک مذکور آشنا خواهیم شد:

 

 

قطعات بلوک RF

آنتن: این قطعه موظف است که فرکانس‌های مورد نیاز را از دکل‌های BTS دریافت کند.

سوئیچ آنتن: این قطعه موظف است که گوشی را بین دو حالت فرستنده و گیرنده سوئیچ کند.

فیلترهای SAW: قطعه مذکور موظف است که عمل فیلترینگ و نویز گیری را در گوشی انجام داده و اجازه ورود به فرکانس‌هایی به غیر از فرکانس GSM را ندهد.

آی سی RF: این قطعه وظیفه انجام عملیات مدولاسیون و دمدولاسیون را بر عهده دارد.

آی سی PF: همان‌طور که گفته شد، این آی سی نقش یک تقویت‌کننده را دارد.

VCO: این قطعه در بلوک RF وظیفه تبدیل کردن یک فرکانس به فرکانس دیگر را بر عهده خواهد داشت؛ به عنوان مثال فرض را بر این بگیرید که در حال مکالمه با تلفن همراه خود هستید. در چنین شرایطی شما از نزدیک‌ترین دکل BTS فرکانس را دریافت خواهید کرد. اگر در حال حرکت باشید و از این دکل دور و به دکل دیگری نزدیک شوید، ارتباط قبلی و فرکانس‌ها باید از دکل قبلی قطع شده و از دکل جدید و نزدیک‌تر دریافت ‌شود. VCO موظف است که فرکانس‌های قبلی را به فرکانس جدید تطبیق داده و امکان ادامه دادن به مکالمه فراهم شود.

 

مدل‌های انواع آی سی موبایل

اما انواع آی سی چیست؟ مدارهای آنالوگ یا خطی معمولاً فقط از چند مولفه یا component استفاده می‌کنند و بنابراین برخی از ساده‌ترین انواع IC هستند. به طور کلی، مدارهای آنالوگ به دستگاه‌هایی متصل می‌شوند که سیگنال‌های موجود در محیط را جمع‌آوری می‌کنند یا سیگنال‌هایی را به محیط اطراف ارسال می‌کنند. به‌عنوان مثال، یک میکروفون صداهای متغیر صوتی را به سیگنال الکتریکی با ولتاژ متغیر تبدیل می‌کند. سپس یک مدار آنالوگ سیگنال را به روشی مفید اصلاح می‌کند – مانند تقویت یا فیلترکردن نویز نامطلوب. سپس چنین سیگنالی ممکن است به بلندگو برگردانده شود، که صدای اصلی را توسط میکروفون تولید می‌کند. یکی دیگر از موارد معمول استفاده از مدار آنالوگ در انواع آی سی ها، کنترل برخی از دستگاه‌ها در پاسخ به تغییرات مداوم در محیط است. به عنوان مثال، یک سنسور دما سیگنال متفاوتی را به یک ترموستات می‌فرستد، که می‌تواند برنامه‌ریزی کند تا هنگامی که سیگنال به مقدار مشخصی رسید، کولر، بخاری یا فر را خاموش و روشن کند.

از طرف دیگر، یک مدار دیجیتال طوری طراحی شده است که فقط ولتاژهای مقادیر خاص را می‌پذیرد. مداری که فقط از دو حالت استفاده می‌کند به عنوان مدار دودویی شناخته می‌شود. طراحی مدار با مقادیر دودویی، روشن و خاموش که نمایانگر 1 و 0 است (یعنی درست و نادرست) و از منطق جبر بولی استفاده می‌کند. این عناصر اساسی در طراحی انواع آی سی ها در موبایل و رایانه‌های دیجیتال و دستگاه‌های مرتبط برای انجام عملکردهای مورد نظر ترکیب می‌شوند و مدل‌های مختلفی دارند.

مثلا شرکت اینتل با شروع آخرین سوکت PGA در سال 2014 برای سیستم عامل‌های موبایل، از PGA به آرایه شبکه زمینی (LGA) و BGA تغییر مکان داد. همچنین از سال 2018، AMD از بسته‌های PGA در پردازنده‌های رایج دسک‌تاپ، بسته BGA در پردازنده‌های تلفن همراه، و ریز‌پردازنده‌های رومیزی و سرور از بسته های LGA استفاده می‌کنند.

 

 

معرفی نسل‌های مختلف آی سی

یکی از روش‌های شناخت انواع آی‌ سی، دسته‌بندی آن‌ها بر اساس تعداد ترانزیستورها و باقی اجزای تشکیل‌دهنده‌شان است. در این روش، هر کدام از انواع آی سی را متعلق به یکی از نسل‌های زیر می‌دانند:

• SSI (یکپارچه‌سازی مقیاس کوچک): شامل ۱ تا ۱۰ ترانزیستور و ۱ تا ۱۲ گیت منطقی
• MSI (یکپارچه‌سازی مقیاس متوسط): شامل ۱۰ تا ۵۰۰ ترانزیستور و ۱۳ تا ۹۹ گیت منطقی
• LSI (یکپارچه‌سازی مقیاس بزرگ): شامل ۵۰۰ تا ۲۰۰۰۰ ترانزیستور و ۱۰۰ تا ۹۹۹۹ گیت منطقی
• VLSI (یکپارچه‌سازی مقیاس کلان): شامل ۲۰۰۰۰ تا ۱۰۰۰۰۰۰ ترانزیستور و ۱۰۰۰۰ تا ۹۹۹۹۹ گیت منطقی
• ULSI (یکپارچه‌سازی مقیاس بسیار کلان): بیش از ۱۰۰۰۰۰۰ ترانزیستور و ۱۰۰۰۰۰۰ گیت منطقی

 

 

مراحل ساخت ای سی

قبل از شناخت انواع آی‌ سی، بیایید مراحل ساخت و علم پشت آن را بهتر درک کنیم. به طور کلی، فرایند ساخت آی سی از یک عنصر ترکیبی خام مانند سیلیکون آغاز شده و عملیات تزریق ناخالصی یا دوپ و یا عملیات جداسازی ناخالصی روی آن انجام می‌گیرد تا خواص مورد نظر را پیدا کند. در ادامه، مراحل ساخت آی سی را ابتدا به صورت کلی و سپس با دقت بیشتری بررسی خواهیم کرد:

مرحله فابریکیشن یا ساخت

این مرحله همان روش ساخت آی سی یا مدار مجتمع است که از یک سری مراحل شیمیایی تشکیل می‌شود. این مرحله خود دارای زیرمجموعه‌های زیر است:

1. لیتوگرافی: یک لایه مایع مقاوم در برابر نور، در قسمت بیرونی ویفر نیمه‌هادی اعمال شده و کاملاً خشک و سفت می‌شود.
2. حکاکی شیمیایی یا اسید شویی: مواد اضافی از سطح ویفر پاک و جدا شده و سپس، شابلون مقاوم به نور به سمت ویفر منتقل می‌شود.
3. لایه‌نشانی: لایه‌های مختلفی از مواد را روی ویفر اعمال می‌کنند. این فرآیند را می‌توان از طریق بخارات شیمیایی یا بخار فیزیکی انجام داد.
4. اکسیداسیون: لایه‌های Si روی سطح از طریق اکسیژن یا مولکول‌های آب، به Sio2 یا اکسید سیلیکون تبدیل می‌شوند.
5. دیفیوژن: برای رفع نقص‌های مرحله آنیلینگ انجام می‌گیرد.

 

پکیجینگ یا بسته‌بندی

به این مرحله کپسولاسیون نیز می‌گویند. برای شناخت انواع آی‌ سی، این آخرین مرحله‌ای است که باید با آن آشنا شویم. در گذشته آی سی‌ها در پکیج‌های مسطح سرامیکی تولید می‌شدند، اما با پیشرفت تکنولوژی، سازندگان پکیج‌های Dual-in-Line (DIP) را به بازار عرضه کردند. پس از آن چندین نوع پکیج دیگر مانند Pin Grid Array و Surface Mount مورد استفاده قرار گرفتند. شرکت‌های بزرگی مانند Intel و AMD از پکیج‌های Pin Grid Array استفاده می‌کنند. در ادامه مراحل بسته‌بندی آی سی را نام می‌بریم:

1. اضافه کردن دای
2. نصب سیم‌های مخصوص به محل‌های اتصال دای
3. اتصال سیم‌های متصل به دای به پایه‌های پکیج
4. اتصال دو تراشه‌های روی دای به هم با استفاده از ساختار گره
5. کپسوله کردن تراشه

 

 

دوپینگ مواد در ساخت آی سی

اکنون برای اینکه به شناخت انواع آی‌ سی و فرآیند تولید آن‌ها بیشتر بپردازیم، بیایید مراحل بالا را عمیق‌تر بررسی کنیم. همان‌طور که می‌دانید، مواد و عناصر به دو دسته رسانا و نارسانا تقسیم می‌شوند. دسته اول مانند فلزات الکتریسیته را از خود عبور می‌دهند و دسته دوم (چوب، پلاستیک، شیشه و غیره) در برابر الکتریسیته عایق هستند. با تزریق مقدار کمی ناخالصی به برخی از عناصر عایق یا نارسانا می‌‌توان خواصی شبیه به عناصر رسانا به آن‌ها بخشید. به این کار دوپینگ می‌گویند. برای ساخت آی سی، مقداری عنصر آنتیموان را به سیلیکون اضافه می‌کنند تا توانایی عبور دادن جریان الکتریکی در این ماده به وجود آید.

برای تولید آی سی در کارخانه، یک کریستال استوانه‌ای و بزرگ سیلیکونی را به قسمت‌های نازک (به اندازه یک دیسک فشرده) برش می‌دهند که به هر کدام از این دیسک‌ها ویفر گفته می‌شود. بر روی هر ویفر، تعداد بسیار زیادی منطقه مربع یا مستطیلی ایجاد می‌کنند که هر کدام تبدیل به یک تراشه خواهند شد. سپس روی هر ویفر عملیات دوپینگ را انجام می‌دهند تا هزاران، میلیون‌ها یا میلیاردها المان بر روی هر تراشه به وجود آید.

عملیات دوپینگ فرآیندهای مختلفی را در برمی‌گیرد. در یکی از آن‌ها که به اسپاترینگ معروف است، یون‌های ماده دوپینگ مانند گلوله تفنگ به سمت ویفر سیلیکونی شلیک می‌شوند. در روشی دیگر به نام رسوب بخار، ماده دوپینگ به عنوان یک گاز، اتم‌های ناخالصی را به صورت یک لایه نازک روی سطح ویفر سیلیکونی ایجاد می‌کند.

 

شناخت انواع آی‌ سی

اکنون که مراحل ساخت آی سی را می‌دانیم، بیایید به شناخت انواع آی‌ سی بپردازیم. انواع آی سی را می‌توان بر اساس ویژگی‌های متفاوتی تقسیم‌بندی کرد که در ادامه آن‌ها را شرح می‌دهیم:

 

انواع ای سی بر اساس کاربرد

آی سی‌ها بر اساس کاربرد به انواع زیر تقسیم می‌شوند:‌

• IC آنالوگ: برای پردازش سیگنال‌های آنالوگ (مانند سیگنال‌های صوتی و تصویری) در مدار از این نوع آی سی‌ها استفاده می‌کنند. از جمله انواع آن می‌توان به تقویت‌کننده‌ها، فیلترها و رگولاتورها اشاره کرد.
• آی سی دیجیتال: از این نوع ICها برای پردازش سیگنال‌های دیجیتال مانند داده‌های باینری استفاده می‌شود. چند مثال برای آی سی دیجیتال عبارتند از فلیپ فلاپ‌ها، میکروپروسسورها و گیت‌های منطقی.
• IC ترکیبی (آنالوگ-دیجیتال): در این نوع آی سی، قطعات آنالوگ و دیجیتال در کنار هم و بر روی یک مدار قرار می‌گیرند و از توانایی پردازش هر دو سیگنال برخوردارند. برای مثال می‌توان به مدارهای تبدیل دیجیتال به آنالوگ یا تبدیل آنالوگ به دیجیتال اشاره کرد.
• IC حافظه: برای شناخت انواع آی‌ سی بر اساس کاربرد باید به آی سی حافظه نیز بپردازیم. این نوع آی سی‌ها برای ذخیره کردن داده‌های دیجیتالی کاربرد دارند و از جمله آن‌ها می‌توان به RAM، ROM یا فلش مموری اشاره کرد.
• IC مدیریت نیرو: کاربرد اصلی آن، مدیریت و تنظیم منابع تغذیه در دستگاه‌های الکترونیکی است؛ برای مثال می‌توان به آی سی شارژ باتری اشاره کرد.
• IC فرکانس رادیویی (RF): برای پردازش سیگنال‌های رادیویی در سیستم‌های ارتباطی بی‌سیم کاربرد دارد. آی سی‌های خانواده تقویت‌کننده‌ها، میکسرها و فیلترها از این دسته هستند.
• IC سنسوری: انواع سنسورهای دما، فشار یا نور را در برمی‌گیرند که برای سنجش شرایط محیطی یا فیزیکی استفاده می‌شوند.
• IC با کاربردهای خاص: شامل آی سی‌هایی که برای یک عملکرد یا وظیفه خاص تولید می‌شوند؛ برای مثال خودرو، پزشکی یا صنعتی.

 

انواع ای سی بر اساس عملکرد

برای شناخت انواع آی‌ سی از لحاظ عملکرد، می‌توانیم آن‌ها را به سه دسته زیر تقسیم کنیم:

• آی سی آنالوگ: در این نوع آی سی، اعمال مورد نظر به صورت خطی روی سیگنال‌های ورودی انجام می‌شود و برای پردازش سیگنال‌های آنالوگ (مانند سیگنال‌های صوتی و تصویری) در مدار مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• آی سی دیجیتال: برای پردازش سیگنال‌های دیجیتال مانند داده‌های باینری کاربرد داشته و اعمال مورد نظر را از طریق قطع و وصل کردن ترانزیستورهای آی سی انجام می‌دهد، در نتیجه ساخت آن از مدارهای خطی راحت‌تر است.
• آی سی ترکیبی (آنالوگ-دیجیتال): در این آی سی‌ها، قطعات آنالوگ و دیجیتال در کنار هم روی یک مدار قرار می‌گیرند و از توانایی پردازش هر دو نوع سیگنال برخوردارند.

 

انواع ای سی بر اساس سرعت

برای شناخت انواع آی‌ سی می‌توانیم آن‌ها را بر اساس سرعت به دسته‌های زیر تقسیم‌بندی کنیم:

• آی سی دوقطبی (BJT): برای برنامه‌های با سرعت بالا
• آی سی اکسید فلزی (MOS): برای برنامه‌های با توان کم
• آی سی اکسید فلزی مکمل (CMOS): برای برنامه‌های با توان کم
• آی سی دوقطبی اکسید فلزی (BiCMOS): برای برنامه‌های با سرعت بالا و توان کم
• آی سی سیلیکون بر روی عایق (SOI):‌ برای برنامه‌های با سرعت بالا و توان کم

 

دلایل استفاده از ای سی های مختلف در مدارهای الکتریکی

آی سی‌ها یا مدارهای مجتمع هزاران تا میلیون‌ها قطعه الکترونیکی از جمله مقاومت، ترانزیستور و خازن را روی یک تراشه واحد جای می‌دهند. امروزه تقریباً تمامی دستگاه‌های الکترونیکی از تلفن‌های همراه گرفته تا تلویزیون، کامپیوتر و ساعت‌های دیجیتال از آی سی استفاده می‌کنند. مهم‌ترین دلایل استفاده از آی سی در ابزارهای الکترونیکی، اندازه کوچک، کارایی، قابلیت اطمینان و سرعت بالای آی سی‌ها است. بدون داشتن آی سی، ابزارهای الکترونیکی کُند و حجیم شده و استفاده از آن‌ها سخت می‌شود. به همین دلیل است که آشنایی با انواع آی سی و نحوه کارکرد آن‌ها اهمیت بالایی دارد.

 

 

انواع آی ‌سی‌ در موبایل‌ چه وظایفی دارند؟

اما مهم‌ترین انواع ای سی ها در موبایل کدام‌ها هستند؟ شاید اولین آن‌ها آی سی شارژ یا آی سی تغذیه باشد.

 

آی سی شارژ

آی سی پاور Power یا آی سی شارژ یک ریزتراشه مهم است که در قسمت برق همه تلفن‌های همراه وجود دارد. این آی‌ سی یک تراشه الکترونیکی است که مقدار یا اندازه‌گیری ولتاژ جریان مورد نیاز را در سایر قسمت‌های تلفن همراه توزیع می‌کند. در بخش Power، آی سی ای که در اطراف آن چندین خازن به رنگ قهوه ای وجود دارد آی سی شارژ Power IC نامیده می شود و در بعضی از تلفن های همراه 2 عدد آی سی پاور وجود دارد.

در حقیقت مدار کنترل‌کننده شارژ یکپارچه مداری‌ست که به‌عنوان کنترل‌کننده تنظیم‌کننده شارژ عمل می‌کند و ممکن است از چندین جز components الکتریکی تشکیل شده باشد یا می‌تواند صرفا در یک میکروچیپ محصور شود.

دستگاه‌های آنالوگ نمونه گسترده‌ای از دستگاه‌های IC شارژر باتری با کارایی بالا را برای هر نوع شیمی باتری قابل شارژ، از جمله Li-Ion ، LiFePO4 ، اسید سرب و مبتنی بر نیکل، برای هر دو برنامه‌های باسیم و بی‌سیم ارائه می‌دهد. این آی‌سی‌های شارژر باتری در توپولوژی خطی یا سوئیچینگ ارائه می‌شوند و عملکرد کاملاً مستقلی دارند. آی سی شارژ باتری باید دارای ویژگی های استانداردی برای مدیریت و ایمنی باتری باشند، از جمله تهویه باتری روی تراشه، محدودیت جریان، شارژ کنترل شده دما، نظارت و محافظت، تله متری از طریق رابط SMBus یا I2C و پشتیبانی از ولتاژ بالا، چند برابر سلول و باتری‌های چند شیمی با یک دستگاه واحد. طیف گسترده‌ای از برنامه‌ها مانند نظارت بر باتری یون لیتیوم، برداشت انرژی سلول PV، نظارت صنعتی، دستگاه‌های پوشیدنی و سایر تجهیزات قابل حمل توسط آی سی شارژ پشتیبانی می‌شوند.

 

 

آی سی پاور و آی سی تغذیه

آی سی پاور یا همان مدارهای مدیریت انرژی یا PMIC یا PMU به عنوان واحد اگرچه به طیف گسترده‌ای از تراشه‌ها (یا ماژول‌های دستگاه روی سیستم تراشه) اشاره دارند، اما بیشتر آن‌ها شامل چندین مبدل DC / DC یا قسمت کنترل هستند. PMIC اغلب در دستگاه‌های باتری مانند تلفن‌های همراه و دستگاه‌های پخش رسانه قابل حمل برای کاهش میزان فضای مورد نیاز گنجانده شده است.

آی سی تغذیه یا شارژ موبایل درواقع مدارهای مجتمعی با حالت جامد هستند که جریان و جهت برق را کنترل می‌کنند. بسیاری از دستگاه‌های الکتریکی دارای ولتاژ داخلی چندگانه هستند (به عنوان مثال 5 ولت، 3.3 ولت، 1.8 ولت و غیره) و منبع برق خارجی (به عنوان مثال، پریز برق، باتری و غیره)، به این معنی که طراحی برق دستگاه برای استفاده سالم از این ولتاژها به کنترل نیاز دارد. درواقع PMIC می‌تواند برای هر تراشه‌ای که یک عملکرد جداگانه مربوط به برق است را مدیریت کند، اما به طور کلی به IC‌هایی اشاره دارد که بیش از یک عملکرد را شامل می‌شوند مانند تبدیل‌های مختلف برق و کنترل‌های تغذیه مانند نظارت بر ولتاژ و محافظت در برابر ولتاژ پایین.

هرچند این تنها وظیفه آی ‌سی تغذیه نیست و حتی زمانی که هدفون یا هندزفری شما دچار مشکل می‌شود نیز حتما پای مشکلی در این آی‌ سی درمیان است. از دیگر وظایفی که به‌عهده آی ‌سی شارژ است می‌توانیم به کنترل کلیدهای ولوم، دکمه پاور، دکمه سایلنت در برخی گوشی‌ها، کنترل دمای CPU، هدایت و کنترل NTC، دوربین و البته باتری اشاره کنیم.

 

آی سی وای فای

از دیگر انواع آی سی موبایل که این روزها بسیار با اهمیت هستند می‌توان به آی سی وای فای اشاره کرد. آی ‌سی وای فای یا مدار مجتمع WiFi نیز به دستگاه شما اجازه می‌دهد تا به شبکه‌های WiFi متصل شود. پس اگر متوجه شدید که دستگاه شما نمی‌تواند به شبکه اینترنت متصل شود یا در برقراری ارتباط در شبکه با مشکل روبرو است، احتمال وجود مشکلی در آی‌ سی وای فای آن بسیار زیاد است. طبیعی‌ست که در عصر اینترنت که امروز در آن زندگی می‌کنیم، عدم امکان اتصال به وب می‌تواند دستگاه الکترونیک شما اعم از گوشی یا تبلت را تقریباً بی‌فایده کند.

آی سی تاچ

جدا از همه این‌ها، تلفن‌های هوشمند امروزی که به‌اصلاح تاچ یا لمسی هستند، دو IC ویژه هم برای کنترل درخواست‌های انگشت شما روی صفحه لمسی گوشی دارند که به آی سی تاچ معروف هستند. این دو تراشه کنترل‌کننده صفحه نمایش لمسی یا تراشه های Touch IC روی صفحه منطقی داخل گوشی است. این دو تراشه mashing انگشت شما را بر روی صفحه نمایش به اطلاعاتی تبدیل می‌کند که تلفن شما واقعاً می‌تواند از آنها استفاده کند. این دو تراشه آی سی تاچ – همانطور که اپل به آنها اشاره می‌کند – به تراشه‌های U2402 Meson و Cumulus U2401 معروف هستند – دلیل اصلی اصلاحات اپیدمی لمسی در آیفون 6 و 6 پلاس بوده است.

وقتی آی‌ سی تاچ خراب شود، حتی اگر صفحه تعویض شود، تلفن نمی‌تواند لمس را پردازش کند. یادتان هم باشد برای رفع مشکلات تاچ IC در تلفن‌های همزاد از جمله موبایل‌های iPhone 6 / iPhone 6 Plus به یک متخصص میکرو لحیم‌کاری نیاز است، زیرا اکثر نمایندگان نوار نابغه مجاز و مجهز به انجام چنین تعمیراتی نیستند.

آی سی صدا

جالب است بدانید انواع آی سی در موبایل به این موارد گفته‌شده محدود نمی‌شوند و گوشی‌های همراه شما یک آی سی صدا هم برای استفاده از هندزفری و … هم دارند. تراشه صدا یک مدار مجتمع است که برای تولید سیگنال‌های صوتی طراحی شده است. این کار ممکن است از طریق الکترونیک دیجیتال، آنالوگ یا حالت مختلط انجام شود. تراشه‌های صدا معمولاً روی تراشه‌های سیگنال مخلوط اکسید – نیمه‌هادی فلزی (MOS) ساخته می‌شوند که سیگنال‌های آنالوگ و دیجیتال را پردازش می‌کنند.

شما می توانید تمامی این ای سی ها را از فروشگاه معتبر اینترنتی آی سی استور خریداری نمایید.

 

 

سخن پایانی

انواع آی سی موبایل در ساختار این گجت‌های هوشمند وظایف مختلفی را بر عهده دارند و در صورت خرابی هر یک از آن‌ها، گوشی شما دچار اختلال‌ خواهد شد. با شناخت انواع آی سی در گوشی می‌توان نسبت به تعمیر و تعویض آن‌ها در صورت خرابی آگاهانه‌تر عمل کرد. توصیه می‌شود که نشانه‌های خرابی هر یک از این قطعات را بشناسید تا بتوانید به درستی مشکل گوشی خود را تشخیص دهید.

 

سوالات متداول

1- آی سی هارد چیست؟

این آی سی به عنوان قلب دستگاه شناخته شده و برای حفظ و نگهداری از اطلاعات کاربران کارایی دارد.

 

2- آی سی BGA چیست؟

پایه‌های آی سی‌های BGA به شکل توپ‌های قلع بوده و در کف آن‌ها تعبیه شده است. آی سی‌های مذکور تحت عنوان پایه کف نیز شناخته می‌شوند.

 

3- آی سی تغذیه چیست؟

آی سی تغذیه وظیفه ولتاژ رسانی به آی سی‌های دیگر نظیر سی پی یو، هارد و… را بر عهده دارد

 

4- آیا کاهش اندازه آی سی محدودیتی دارد؟

بله. با نزدیک شدن ترانزیستورها به مقیاس‌های اتمی، چالش‌های مربوط به اتلاف گرما، نشتی، اثرات کوانتومی و دقت ساخت پدیدار می‌شوند که در کاهش اندازه آی سی محدودیت ایجاد می‌کنند.

 

5- برترین تولیدکنندگان آی سی چه شرکت‌هایی هستند؟

تولیدکنندگان برتر آی سی عبارتند از: Intel، TSMC، Samsung، NVIDIA، Qualcomm، AMD و Broadcom و غیره.

 

6- تفاوت بین آی سی آنالوگ و دیجیتال چیست؟

آی سی‌های آنالوگ سیگنال‌های خطی را پردازش می‌کنند، در حالی که آی سی‌های دیجیتال برای پردازش سیگنال‌های باینری (۰ و ۱) به کار می‌روند.