مدغم سرکېټ (IC)

د ويکيپېډيا، وړیا پوهنغونډ له خوا
و اصلی برخی ته ورشی د پلټنې ځای ته ورټوپ کړی

یو مدغم سرکېټ یا یوه ټوټه مدغم سرکېټ (چې د IC، چېپ یا مایکروچېپ په نامه هم یادېږي) په یوه کوچنۍ همواره ټوټه (یا چېپ) باندې د نیمه هادي موادو چه معمولاً سلیکان دي، د الکترونیکي سرکېټونو له یوې مجموعې څخه عبارت دی. لوی شمېر کوچني MOSFETs (فلزي – اوکساید – نیمه هادي– د برقي ساحې تر اثر لاندې ترانزېسترونه) په یو کوچني چېپ کې سره مدغم کیږي. د نومووړو ادغامونو پایله یو داسې سرکېټ کېږي چې د جلا الکترونیکو اجزاوو څخه د جوړو شوو هغو په پرتله کوچیني، ګړندي او ارزانه دي. د چېپ په ډیزاین کې د ډله ییز تولید وړتیا، په هغې باندې د اطمینان وړتیا او د هغې د کُندې د جوړښت طریقې سبب شوي چې د هغو ډیزاینونو پر وړاندې چې  جلا ترانزېسترونه په کې کارول کېږي، د معیاري IC ګانو ګړندۍ ځای نیونه تضمین کړي. چېپونه اوس عملاً په ټولو الکترونیکي تجهیزاتو کې کارول کېږي او په الکترونیکه نړۍ کې یې انقلاب راوستلی دی. کمپیوټرونه، ګرځنده تلیفونونه او نور د کور وسایل اوس د عصري ټولنو د جوړښت نه بېلېدونکې برخې دي، چې دا بدلونونه د IC ګانو لکه د اوسنیو کمپیوټرونو پروسېسرونو او مایکرو کنټرولرونو د کوچنۍ اندازې او ټیټ لګښت له امله ممکن شوي دي.

د فلزي – اوکساید – سلیکان (MOS) نیمه هادي وسیلې په تولیدېدو سره په خورا لوړه کچه ادغام ته د تخنیکي پرمختګونو له لارې د عمل جامه ور واغوستل شوه. په ۱۹۶۰ز لسیزه کې د نوموړو له پیلېدو راهیسې، د چېپونو اندازه، سرعت، او ظرفیت په ډېره لوړه کچه پراختیا موندلې ده، نوموړې پراختیا  د تخنیکي پرمختګونو په واسطه په داسې توګه لاس ته راغلې شې چې د ورته اندازې لرونکو چېپونو کې د MOS ترانزېسترونو ډېر لوړ شمېر ته د ځای ورکولو وړتیا ورکړل شوې- یو عصري چېپ کېدای شي د انسان د ګوتې د نوک په اندازه یوه ساحه کې په ملیاردونو MOS ترانزېسترونه ولري. دغو پرمختګونو، څه ناڅه د مور د قانون (Moore's law) په تعقیب سره، د اوسنیو کمپیوټرونو  چېپونو ته دا وړتیا ورکړې چې د ۱۹۷۰یمې زېږدیزې لسیزې په لومړیو کې د کارېدونکو کمپیوټري چېپونو په پرتله  په میلیونونو ځله ډېر ظرفیت او په زرګونو ځله ډېر سرعت ولري.

IC ګانې د جلا سرکېټونو (discrete circuits) په پرتله دوې مهمې ګټې لري: ۱. لګښت او ۲. کاري وړتیا- لګښت یې ټیټ دی ځکه چې چېپونه له خپلو ټولو اړوندو برخو سره د فوټولېتوګرافۍ  (photolithography ) په واسطه د یو واحد په توګه چاپېږي، نه دا چې په یو وخت کې یوازې یو ترانزېستر جوړ شي. سربیره پردې، بسته شوې IC ګانې د جلا سرکېټونو په پرتله خورا لږ مواد کاروي. کاري وړتیا یې ځکه لوړه ده چې د IC اجزاء په چټکۍ سره سوېچېږي او د دوی د کوچینۍ اندازې او نږدېوالي له امله نسبتاً لږه برښنا مصرفوي. د IC  ګانو مهم  زیان د دوی ډیزاینول او د هغوی د اړوندو فوتوماسکونو د جوړولو لوړ لګښت دی. د دغه ابتدايي لوړ لګښت معنا دا ده چې IC ګانې یوازې په سوداګریزه توګه هغه وخت چې لوړ تولیدي حجم په نظر کې نیول شوی وي، د ارزښت وړ دي.

ترمینولوژي[سمول]

یو مدغم سرکېټ یا چېپ په لاندې ډول تعریف شوی دی:[۱]

هغه سرکېټ چې د سرکېټ ټول یا ځینې عناصر په کې په نه جلا کېدنکې توګه یو ځای شوي او په برښنایي ډول یو له بل سره په داسې بڼه تړل شوي دي چې نوموړي عناصر د ساختماني او سوداګریزو موخو لپاره نه جلا کېدونکي ګڼل کیږي.

پورتني تعریف ته په کتو سره سرکېټونه د نري ورقي فلم ترانزېسترونو (thin-film transistors)، ډبل فلم لرونکو تکنالوژیو (thick-film technologies)، یا هایبرېډ شوو چېپونو (hybrid integrated circuits) په ګډون د زیات شمېر بېلابېلو تکنالوژیو په کارولو سره رامنځته کېدی شي. په هر ترتیب، مدغم سرکېټ په عامه ګټه اخیستنه کې د یوې واحدې ټوټې سرکېټ جوړښت ته راجع کیږي او په اصل کې د یو واحد مدغم سرکېټ په نامه پیژندل کېږي چې زیاتره وختونه د سلیکان په یوه ټوټه باندې جوړ شوي دي.[۲][۳]

تاریخچه[سمول]

په یوه وسیله کې د زیات شمېر اجزاوو یوځای کولو لومړنۍ هڅه (لکه عصري IC ګانې) په ۱۹۲۰مې زېږدیزې لسیزې کې د Loewe 3NF واکیوم ټیوب و. د IC ګانو برعکس، یاد واکیوم ټیوب د مالیې څخه د ژغورنې په موخه ډیزاین شوی وو، ځکه چې په جرمني کې، د راډیو ریسیورونو ټکس درلود چې نوموړې مالیه اخیستنه د یوې رادیو د ریسیورونو د ټیوب هولډرونو له شمېر سره تړاو درلود. نوموړې تکنالوژۍ د رادیو ریسیورونو ته د دې زمینه برابره کړه چې یو واحد ټیوب هولډر ولري.

د چېپ لومړنۍ مفکورې ۱۹۴۹ز کال ته ورګرځي، کله چې جرمن انجینر ویرنر جاکوبي (Siemens AG) د یو مدغم سرکېټ په څیر د نیمه هادي آواز لوړوونکې وسیلې په توګه یوه اختراع ثبت کړه چې د درۍ مرحله یی امپلیفایر طرحې د ځای پر ځای کولو سره یې په یوه ګډه لایه کې پنځه ترانزېسترونه ښودل. جاکوبي د خپلې اختراع د ځانګړي صنعتي تطبیقاتو په توګه کوچیني او ارزانه د اورېدو آلې راوویستلې. د نوموړي د اختراع سمدستي سوداګریزې کارونې نه دي راپور شوې.[۴][۵][۶]

د نوموړې مفکورې بل لومړنی وړاندیز کوونکی جیفري ډمر-Geoffrey Dummer (۱۹۰۹-۲۰۰۲ز) و، نوموړی د رادار ساینس پوه و چې د برتانیا د دفاع وزارت د شاهي رادار په تأسیساتو کې یې کار کاوه. ډمر دغه نظریه د ۱۹۵۲ کال د مې په ۷مه په واشنګټن ډي سي کې په با کیفیته الکترونیکي وسایلو کې د پرمختګ په سمپوزیم (Progress in Quality Electronic Components) کې خلکو ته وړاندې کړه. هغه د خپلو نظریاتو د کمپاین په پار په عامه بڼه زیات شمېر سمپوزیمونه ورکړل او په ۱۹۵۶ز کې یې د دا ډول یوه سرکېټ د جوړولو لپاره ناکامه هڅه وکړه. د ۱۹۵۳ز او ۱۹۵۷ز کلونو ترمنځ، سېډني ډارلینګټون (Sidney Darlington) او یاسوو تاروي (برقی تخنیکي لابراتوار) د ورته چېپ ډیزاینونو وړاندیز وکړ چیرې چې زیات شمېر ترانزېسترونو کولی شوای چې یوه ګډه فعاله ساحه سره شریکه کړي، خو د دوی له یو بل څخه د جلا کولو لپاره هېڅ برښنایي عایق شتون نه درلود.[۷]

یو ټوټه يي مدغم سرکېټ  د ژان هورني له لوري د پلانر پروسې (planar process) د اختراعاتو او د کورت لیویک له لوري د پي-اِن جنکشن عایق کارۍ ( p–n junction isolation ) په واسطه فعال شوی و. د هورني اختراع د محمد اېم اتلا (Mohamed M. Atalla) په کېمیاوي توګه د سطحې د غیر فعالولو په کار کې، همدارنګه د فولر او ډیټزینبرګر له لوري په سلیکانو کې د بورون او فاسفورس د نا خالصیتونو د خپرېدو هڅو، د کارل فراش  او لینکن ډیریک د سطحې ساتنې په برخه کې کار، او د چیه تانګ ساه کار چې د اوکسایدو په واسطه د انتشار ماسک وهنې د هڅو پر بناء باندې جوړه شوې وه.[۸]

لومړني مدغم سرکېټونه[سمول]

د چېپ  په اړه یو مخکینۍ نظریه دا وه چې کوچیني سرامیک سبسټرېټونه رامنځته کړي (چې د مایکرو ماجیولونو په نوم یادېږي)،  هر یو یې د یو واحد کوچیني شوي جزء درلودونکی دی. اجزاء  بیا په دوه بعدي یا درۍ بعدي کمپکټ شبکو کې د مدغم کېدو او نښلېدو وړ وو. نوموړې مفکوره، چې په ۱۹۵۷ز کې ډېره د هیله مندۍ وړ ښکارېده، د جک کېلبي (Jack Kilby) له لوري د متحده ایاالاتو اردو ته وړاندیز شوې وه او په یو لږ عمر لرونکي مایکروموجیوول پروګرام باندې (د ۱۹۵۱ز د ټېنکر ټای له پروژې سره ورته وه) بدله شوه. په هر ترتیب، څرنګه چې نوموړې پروژه د ځواکمنېدو په حال کې وه، کېلبي یو نوی، انقلابي ډیزاین  چې له  IC څخه عبارت دی، راوویست.[۹][۱۰][۱۱]

کېبلي چې د ټکساس وسایلو شرکت (Texas Instruments) له لوري نوی ګمارل شوی و، د ۱۹۵۸ز کال د جولای په میاشت کې یې د مدغم سرکېټ په اړه خپلې لومړنۍ نظریې ثبت کړې، د مدغم سرکېټ لومړۍ کاري بېلګه یې  په بریالیتوب سره د ۱۹۵۸ز د سپټمبر په دولسمه نندارې ته وړاندې کړه. د ۱۹۵۹ز د فبرورۍ په شپږمه کېبلي د خپلې اختراع په اړه غوښتنلیک کې، خپله نوې وسیله د " د نیمه هادی موادو د د بدنې په توګه تشرېح کړه ... په کومه کې چې د الکترونیکي سرکېټ ټول اجزاء په بشپړ ډول سره یوځای شوي دي." د نوموړې نوې اختراع لومړنی پیرودونکی د متحده ایالاتو هوايي ځواک و. کېلبي د فزیک په څانګه کې د خپلې برخې لپاره چې د مدغم سرکېټ اختراع وه، د ۲۰۰۰ز کال د نوبل جایزه وګټله. په هر ترتیب، د کېلبي اختراع یو پیوندي یا هایبرېډ مدغم سرکېټ (هایبرېډ IC وه)، نه یوه ټوټه واحد مدغم سرکېټ (monolithic IC) چېپ. د کېبلې چېپ  بهرنۍ سیمي نښلېدنې لرلې، چې له دې امله یې په ډله ییزه توګه تولید ستونزمن و.[۱۲][۱۳][۱۴][۱۵][۱۶][۱۷][۱۸]

د کېلبي څخه یوازې نیم کال وروسته، رابرټ نویس ((Robert Noyce په Fairchild Semiconductor کې لومړی رښتینی واحدIC  چېپ اختراع کړ. نوموړی چېپ د مدغم سرکېټ یوه نوې بڼه وه، چې د کېبلې له هغه څخه ډېره عملي وه. د نویس ډیزاین له سلیکان څخه جوړ شوی و، په داسې حال کې چې د کیلبي چېپ بیا د جرمنیوم څخه جوړ شوی و. د نویس د واحدې IC  ټول اجزاء د سلیکان په چېپ کې ځای پر ځای شوي وو او د مسو له لینونو سره نښلول شوي وو. د نویس monolithic IC  د پلانر پروسې په کارولو سره جوړه شوې وه، چې د ۱۹۵۹ز په پیل کې د هغه د همکار ژان هورني له لوري ورته پراختیا ورکړل شوې وه. عصري IC  چېپونه د دې پر ځای چې  د کېبلي د هایبرېډ IC  څخه په الهام اخیستنې جوړ شي، د نویس د مونولیتیکې  IC پر بنسټ ولاړ دي.[۱۹]

د ناسا اپولو پروګرام (NASA's Apollo Program) د ۱۹۶۱ز او ۱۹۶۵ز کلونو ترمنځ د مدغم سرکېټونو ترټولو لوی واحد مصرفوونکی او مشتري و.[۲۰]

سرچينې[سمول]

  1. "Integrated circuit (IC)". JEDEC. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  2. Wylie, Andrew (2009). "The first monolithic integrated circuits". د لاسرسي‌نېټه ۱۴ مارچ ۲۰۱۱. Nowadays when people say 'integrated circuit' they usually mean a monolithic IC, where the entire circuit is constructed in a single piece of silicon. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  3. Horowitz, Paul; Hill, Winfield (1989). The Art of Electronics (الطبعة 2nd). Cambridge University Press. د کتاب پاڼې 61. د کتاب نړيواله کره شمېره 978-0-521-37095-0. Integrated circuits, which have largely replaced circuits constructed from discrete transistors, are themselves merely arrays of transistors and other components built from a single chip of semiconductor material. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  4. "Who Invented the IC?". @CHM Blog. Computer History Museum. 20 August 2014. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  5. "Integrated circuits help Invention". Integratedcircuithelp.com. د لاسرسي‌نېټه ۱۳ اگسټ ۲۰۱۲. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  6. کينډۍ:Patent
  7. "The Hapless Tale of Geoffrey Dummer" Archived 11 May 2013 at the Wayback Machine. (n.d.) (HTML), Electronic Product News, accessed 8 July 2008.
  8. Saxena, Arjum (2009). Invention of Integrated Circuits: Untold Important Facts. World Scientific. د کتاب پاڼي 95–103. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  9. Rostky, George. "Micromodules: the ultimate package". EE Times. د اصلي آرشيف څخه پر ۰۷ جنوري ۲۰۱۰ باندې. د لاسرسي‌نېټه ۲۳ اپرېل ۲۰۱۸. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  10. "The RCA Micromodule". Vintage Computer Chip Collectibles, Memorabilia & Jewelry. د لاسرسي‌نېټه ۲۳ اپرېل ۲۰۱۸. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  11. Dummer, G.W.A.; Robertson, J. Mackenzie (2014-05-16). American Microelectronics Data Annual 1964–65. Elsevier. د کتاب پاڼي 392–397, 405–406. د کتاب نړيواله کره شمېره 978-1-4831-8549-1. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  12. The Chip that Jack Built, (c. 2008), (HTML), Texas Instruments, Retrieved 29 May 2008.
  13. Kilby, Jack S. "Miniaturized Electronic Circuits", کينډۍ:US Patent, filed 6 February 1959, issued 23 June 1964.
  14. Winston, Brian (1998). Media Technology and Society: A History: From the Telegraph to the Internet. Routledge. د کتاب پاڼې 221. د کتاب نړيواله کره شمېره 978-0-415-14230-4. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  15. "Texas Instruments – 1961 First IC-based computer". Ti.com. د لاسرسي‌نېټه ۱۳ اگسټ ۲۰۱۲. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  16. "The Nobel Prize in Physics 2000", nobelprize.org (10 October 2000)
  17. Saxena, Arjun N. (2009). Invention of Integrated Circuits: Untold Important Facts. World Scientific. د کتاب پاڼې 140. د کتاب نړيواله کره شمېره 9789812814456. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  18. "Integrated circuits". NASA. د لاسرسي‌نېټه ۱۳ اگسټ ۲۰۱۹. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  19. "1959: Practical Monolithic Integrated Circuit Concept Patented". Computer History Museum. د لاسرسي‌نېټه ۱۳ اگسټ ۲۰۱۹. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  20. Hall, Eldon C. (1996). "Journey to the Moon: The History of the Apollo Guidance Computer". American Institute of Aeronautics and Astronautics. pp. 18–19. کينډۍ:ISBN