طالب
هندسة الطيران والفضاء, Zewail City of Science and Technology (Egypt)

في ظل الثورة التي شهدتها تكنولوجيا المعلومات، سعى الإنسان إلى إدخال الالكترونيات والذكاء الاصطناعي في كافة أمور الدنيا، وذلك في محاولة منه لزيادة كفاءة الحياة وتقليل الوقت الذي يقضيه في إنهاء امراً ما.

كان اكتشاف الدوائر المتكاملة وسيلة مهمة أدت إلى تمهيد الطريق أمام العديد والعديد من الاكتشافات الأخرى والتقدمات التكنولوجيا. أصبحت تلك الشريحة الالكترونية جزءاً لا يتجزأ من جميع الأجهزة المحيطة بنا ابتداءً من الآلة الحاسبة، الهاتف المحمول، والسيارات الحديثة وصولاً إلى أنظمة إطلاق الصواريخ الجوية والمركبات الفضائية.

يتزايد الاستخدام اليومي للألكترونيات بشكل مستمر، وتعتبر الدوائر المتكاملة أحد أهم العناصر التي أدت إلى ذلك الازدياد فقد أدت إلى تطوير العديد من المنتجات مثل الكمبيوتر و الهواتف والشاشات التلفاز وأجهزة البلايستيشن وأيضاً الكاميرات الرقمية. قديماً كانت الدائرة الكهربية في الأجهزة كبيرة الحجم وبها العديد من التعقيدات والمكونات التي تتواجد بشكل منفصل عن بعضها البعض. جاءت الدوائر المتكاملة كحل مناسب لهذه المشكلة.

الدائرة المتكاملة هي دائرة كهربائية كاملة صغيرة الحجم بها جميع المكونات متحدة معها ومتجانسة مع بعضها البعض مثل الترانزستور والدايود والمقاومة والمكثفات. يتم تصنيع الدوائر المتكاملة من مواد شبه موصلة مثل السيليكون أو الجرمانيوم، كما يطلق عليها أيضاً رقاقة الكترونية. يمكن للدوائر المتكاملة أن تؤدي العديد من الوظائف الالكترونية مثل أن تعمل كمؤقت وذاكرة وغيرها من الوظائف الأخرى المهمة في الأجهزة الالكترونية.

مرت الدوائر المتكاملة بعدة تطورات متتالية تزيد من كفاءتها كل مرة. كان أول ما ظهر من الدوائر المتكاملة كان يدعم فقط ما يصل إلى 100 مكون إلكتروني، ثم بعد ذلك أصبح 3000 مكون إلكتروني، إلى أن وصل عدد المكونات التي تدعمها الشريحة إلى أكثر من مئة مليون مكون إلكتروني. يمكن تصنيف الدوائر المتكاملة إلى نوعين أساسيين: الدوائر التناظرية والدوائر الرقمية.

الدوائر التناظرية تعطي مخرجات مستمرة بناءاً على الاشارة المعطاة إليها أي تنتج عنها دالة خطية. من الامثلة على هذا النوع من الدوائر: مكبر العمليات “Op-amp” والذي يستخدم في المؤقتات والعدادات والذبذبات الالكترونية. على عكس الدوائر المتكاملة التناظرية ،فان الدوائر المتكاملة الرقمية لا تعطي إشارة خرج مستمرة وبدلاً من ذلك فإنها تعمل فقط في نطاق وظائف وحالات محددة معتمدة في ذلك فقط على إشارتي 0 و 1.

تُستخدم الدوائر المتكاملة الرقمية في الغالب في المعالجات الدقيقة وتطبيقات الذاكرة المختلفة. يتم تصنيع شرائح الدوائر المتكاملة في وحدات متخصصة مثل “FABS”. تواجه تصنيع تلك الدوائر العديد من التعقيدات والمشاكل وذلك بسبب مستويات الدقة الذرية التي تحتاجها تلك الشرائح. الجسيمات الصغيرة جدًا مثل الغبار والشعر وما إلى ذلك لديها القدرة على تدمير دائرة متكاملة والتأثير على أدائها. لذلك يجب أن تتم عملية صنع الرقائق في غرفة نظيفة للغاية مع أثاث مصنوع خصيصًا وأنظمة تدوير الهواء وفلاتر تنقية الأتربة والجسيمات الصغيرة.

أيضاً يرتدي المهندسون المختصون بصنع هذه الدوائر نوعًا خاصًا من البدلات المحكمة والتي تمنع تساقط الشعر والتلوثات الأخرى أثناء عملية تصنيع الرقائق. تمر الرقائق بعدة خطوات أثناء التصنيع فيتم اولاً إنتاج سبائك السيليكون النقية وبعدها يتم وضع طبقة من اكسيد السيليكون. بعد ذلك يتم وضع المكونات وانشاء وصلات موصلة كهربائياُ بين مكون وآخر ويتم تغطيتها بطبقة من الألومنيوم. بعد الانتهاء من العملية، يتم اختبار كل شريحة لتحليل أدائها.

أكمل القراءة

0

هل لديك إجابة على "ما هي تقنية الدوائر المتكاملة"؟