ઉત્પાદન વિશેષતાઓ

દસ્તાવેજો અને મીડિયા

પર્યાવરણીય અને નિકાસ વર્ગીકરણ

ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ

ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ (IC) એ સેમિકન્ડક્ટર ચિપ છે જે કેપેસિટર, ડાયોડ, ટ્રાન્ઝિસ્ટર અને રેઝિસ્ટર જેવા ઘણા નાના ઘટકોને વહન કરે છે.આ નાના ઘટકોનો ઉપયોગ ડિજિટલ અથવા એનાલોગ તકનીકની મદદથી ડેટાની ગણતરી અને સંગ્રહ કરવા માટે થાય છે.તમે IC ને નાની ચિપ તરીકે વિચારી શકો છો જેનો ઉપયોગ સંપૂર્ણ, વિશ્વસનીય સર્કિટ તરીકે થઈ શકે છે.એકીકૃત સર્કિટ કાઉન્ટર, ઓસિલેટર, એમ્પ્લીફાયર, લોજિક ગેટ, ટાઈમર, કોમ્પ્યુટર મેમરી અથવા તો માઇક્રોપ્રોસેસર પણ હોઈ શકે છે.

IC ને આજના તમામ ઈલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણોનો મૂળભૂત બિલ્ડીંગ બ્લોક ગણવામાં આવે છે.તેનું નામ પાતળા, સિલિકોન-નિર્મિત સેમિકન્ડક્ટર મટિરિયલમાં જડિત બહુવિધ એકબીજા સાથે જોડાયેલા ઘટકોની સિસ્ટમ સૂચવે છે.

સંકલિત સર્કિટનો ઇતિહાસ 

સંકલિત સર્કિટ પાછળની તકનીક શરૂઆતમાં 1950 માં યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સ ઑફ અમેરિકામાં રોબર્ટ નોયસ અને જેક કિલ્બી દ્વારા રજૂ કરવામાં આવી હતી.યુએસ એરફોર્સ આ નવી શોધનો પ્રથમ ગ્રાહક હતો.જેક કિલ્બીએ 2000 માં તેમની લઘુચિત્ર આઈસીની શોધ માટે ભૌતિકશાસ્ત્રમાં નોબેલ પુરસ્કાર જીત્યો હતો.

કિલ્બીની ડિઝાઇનની રજૂઆતના 1.5 વર્ષ પછી, રોબર્ટ નોયસે ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટનું પોતાનું સંસ્કરણ રજૂ કર્યું.તેના મોડેલે કિલ્બીના ઉપકરણમાં ઘણી વ્યવહારુ સમસ્યાઓ હલ કરી.નોયસે પણ તેના મોડલ માટે સિલિકોનનો ઉપયોગ કર્યો હતો, જ્યારે જેક કિલ્બીએ જર્મેનિયમનો ઉપયોગ કર્યો હતો. 

રોબર્ટ નોયસ અને જેક કિલ્બી બંનેએ સંકલિત સર્કિટમાં તેમના યોગદાન માટે યુએસ પેટન્ટ મેળવ્યા.તેઓ ઘણા વર્ષો સુધી કાનૂની સમસ્યાઓ સાથે સંઘર્ષ કરી રહ્યા હતા.અંતે, નોયસ અને કિલ્બીની બંને કંપનીઓએ તેમની શોધને ક્રોસ-લાઈસન્સ આપવાનું અને વિશાળ વૈશ્વિક બજારમાં રજૂ કરવાનું નક્કી કર્યું.

સંકલિત સર્કિટના પ્રકાર

સંકલિત સર્કિટ બે પ્રકારના હોય છે.આ છે:

1. એનાલોગ ICs

એનાલોગ IC માં સતત ફેરફાર કરી શકાય તેવું આઉટપુટ હોય છે, જે તેઓ મેળવી રહ્યા છે તેના આધારે.સિદ્ધાંતમાં, આવા IC અમર્યાદિત સંખ્યામાં રાજ્યો પ્રાપ્ત કરી શકે છે.આ પ્રકારના ICમાં, ચળવળનું આઉટપુટ સ્તર એ સિગ્નલના ઇનપુટ સ્તરનું રેખીય કાર્ય છે.

લીનિયર IC રેડિયો-ફ્રિકવન્સી (RF) અને ઑડિયો-ફ્રિકવન્સી (AF) એમ્પ્લીફાયર તરીકે કાર્ય કરી શકે છે.ઓપરેશનલ એમ્પ્લીફાયર (ઓપ-એમ્પ) એ સામાન્ય રીતે અહીં ઉપયોગમાં લેવાતું ઉપકરણ છે.વધુમાં, તાપમાન સેન્સર એ બીજી સામાન્ય એપ્લિકેશન છે.એકવાર સિગ્નલ ચોક્કસ મૂલ્ય સુધી પહોંચે ત્યારે લીનિયર IC વિવિધ ઉપકરણોને ચાલુ અને બંધ કરી શકે છે.તમે આ તકનીકને ઓવન, હીટર અને એર કંડિશનરમાં શોધી શકો છો. 

2. ડિજિટલ આઈસી 

આ એનાલોગ આઈસીથી અલગ છે.તેઓ સિગ્નલ સ્તરોની સતત શ્રેણી પર કામ કરતા નથી.તેના બદલે, તેઓ થોડા પૂર્વ-સેટ સ્તરો પર કાર્ય કરે છે.ડિજિટલ IC મૂળભૂત રીતે લોજિક ગેટ્સની મદદથી કામ કરે છે.લોજિક ગેટ બાઈનરી ડેટાનો ઉપયોગ કરે છે.દ્વિસંગી ડેટામાં સિગ્નલ માત્ર બે સ્તરો ધરાવે છે જે નીચા (તર્ક 0) અને ઉચ્ચ (તર્ક 1) તરીકે ઓળખાય છે.

ડિજિટલ IC નો ઉપયોગ કોમ્પ્યુટર, મોડેમ વગેરે જેવી એપ્લિકેશનની વિશાળ શ્રેણીમાં થાય છે.

ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ શા માટે લોકપ્રિય છે?

લગભગ 30 વર્ષ પહેલાં શોધ કરવામાં આવી હોવા છતાં, સંકલિત સર્કિટનો ઉપયોગ હજુ પણ અસંખ્ય કાર્યક્રમોમાં થાય છે.ચાલો તેમની લોકપ્રિયતા માટે જવાબદાર કેટલાક ઘટકોની ચર્ચા કરીએ: 

1. માપનીયતા 

થોડા વર્ષો પહેલા, સેમિકન્ડક્ટર ઉદ્યોગની આવક અકલ્પનીય 350 બિલિયન USD સુધી પહોંચી હતી.અહીં સૌથી મોટો ફાળો ઇન્ટેલનો હતો.અન્ય ખેલાડીઓ પણ હતા, અને તેમાંના મોટા ભાગના ડિજિટલ બજારના હતા.જો તમે સંખ્યાઓ પર નજર નાખો, તો તમે જોશો કે સેમિકન્ડક્ટર ઉદ્યોગ દ્વારા 80 ટકા વેચાણ આ બજારમાંથી થયું હતું.

આ સફળતામાં ઈન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટોએ મોટી ભૂમિકા ભજવી છે.તમે જુઓ, સેમિકન્ડક્ટર ઉદ્યોગના સંશોધકોએ ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ, તેની એપ્લિકેશન્સ અને તેની વિશિષ્ટતાઓનું વિશ્લેષણ કર્યું અને તેને વધારી દીધું.

શોધાયેલ પ્રથમ ICમાં માત્ર થોડા ટ્રાંઝિસ્ટર હતા - 5 ચોક્કસ હોવા માટે.અને હવે અમે કુલ 5.5 બિલિયન ટ્રાંઝિસ્ટર સાથે ઇન્ટેલનું 18-કોર Xeon જોયું છે.વધુમાં, IBM ના સ્ટોરેજ કંટ્રોલર પાસે 2015 માં 480 MB L4 કેશ સાથે 7.1 બિલિયન ટ્રાંઝિસ્ટર હતા.

ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ્સની પ્રવર્તમાન લોકપ્રિયતામાં આ માપનીયતાએ મોટી ભૂમિકા ભજવી છે.

2. કિંમત

ICની કિંમત પર ઘણી ચર્ચાઓ થઈ છે.વર્ષોથી, ICની વાસ્તવિક કિંમત વિશે પણ ગેરસમજ છે.તેની પાછળનું કારણ એ છે કે ICs હવે સરળ ખ્યાલ નથી.ટેક્નોલોજી અત્યંત ઝડપી ગતિએ આગળ વધી રહી છે, અને IC ની કિંમતની ગણતરી કરતી વખતે ચિપ ડિઝાઇનરોએ આ ગતિને જાળવી રાખવી જોઈએ.

થોડા વર્ષો પહેલા, IC માટે ખર્ચની ગણતરી સિલિકોન ડાઇ પર આધાર રાખતી હતી.તે સમયે, ચિપની કિંમતનો અંદાજ ડાઇ કદ દ્વારા સરળતાથી નક્કી કરી શકાય છે.જ્યારે સિલિકોન હજુ પણ તેમની ગણતરીમાં પ્રાથમિક તત્વ છે, નિષ્ણાતોએ IC કિંમતની ગણતરી કરતી વખતે અન્ય ઘટકોને પણ ધ્યાનમાં લેવાની જરૂર છે.

અત્યાર સુધી, નિષ્ણાતોએ ICની અંતિમ કિંમત નક્કી કરવા માટે એકદમ સરળ સમીકરણ કાઢ્યું છે:

અંતિમ IC કિંમત = પેકેજ કિંમત + ટેસ્ટ કિંમત + મૃત્યુ ખર્ચ + શિપિંગ ખર્ચ

આ સમીકરણ તમામ જરૂરી તત્વોને ધ્યાનમાં લે છે જે ચિપના ઉત્પાદનમાં મોટી ભૂમિકા ભજવે છે.તે ઉપરાંત, કેટલાક અન્ય પરિબળો પણ હોઈ શકે છે જેને ધ્યાનમાં લઈ શકાય.IC ખર્ચનો અંદાજ કાઢતી વખતે ધ્યાનમાં રાખવાની સૌથી મહત્વની બાબત એ છે કે ઉત્પાદન પ્રક્રિયા દરમિયાન કિંમત બહુવિધ કારણોસર બદલાઈ શકે છે.

ઉપરાંત, ઉત્પાદન પ્રક્રિયા દરમિયાન લેવામાં આવેલ કોઈપણ તકનીકી નિર્ણયો પ્રોજેક્ટની કિંમત પર નોંધપાત્ર અસર કરી શકે છે.

3. વિશ્વસનીયતા

ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટનું ઉત્પાદન એ ખૂબ જ સંવેદનશીલ કાર્ય છે કારણ કે લાખો ચક્ર દરમિયાન તમામ સિસ્ટમોને સતત કામ કરવાની જરૂર છે.બાહ્ય ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્રો, આત્યંતિક તાપમાન અને અન્ય ઓપરેટિંગ સ્થિતિઓ તમામ IC ઓપરેશનમાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે.

જો કે, આમાંની મોટાભાગની સમસ્યાઓ યોગ્ય રીતે નિયંત્રિત ઉચ્ચ-તાણ પરીક્ષણના ઉપયોગથી દૂર થાય છે.તે સંકલિત સર્કિટની વિશ્વસનીયતામાં વધારો કરીને કોઈ નવી નિષ્ફળતા પદ્ધતિઓ પ્રદાન કરતું નથી.અમે ઉચ્ચ તાણના ઉપયોગ દ્વારા પ્રમાણમાં ટૂંકા સમયમાં નિષ્ફળતાનું વિતરણ પણ નક્કી કરી શકીએ છીએ.

આ તમામ પાસાઓ એ સુનિશ્ચિત કરવામાં મદદ કરે છે કે સંકલિત સર્કિટ યોગ્ય રીતે કાર્ય કરી શકે છે.

વધુમાં, સંકલિત સર્કિટના વર્તનને નિર્ધારિત કરવા માટે અહીં કેટલીક સુવિધાઓ છે:

તાપમાન

તાપમાનમાં ભારે ફેરફાર થઈ શકે છે, જે ICનું ઉત્પાદન અત્યંત મુશ્કેલ બનાવે છે.

વિદ્યુત્સ્થીતિમાન.

ઉપકરણો નજીવા વોલ્ટેજ પર કાર્ય કરે છે જે સહેજ બદલાઈ શકે છે.

પ્રક્રિયા

ઉપકરણો માટે ઉપયોગમાં લેવાતી સૌથી મહત્વપૂર્ણ પ્રક્રિયા ભિન્નતા થ્રેશોલ્ડ વોલ્ટેજ અને ચેનલ લંબાઈ છે.પ્રક્રિયાની વિવિધતાને આ રીતે વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે:

• લોટ ટુ લોટ
• વેફર થી વેફર
• મરવા માટે મરવું

ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ પેકેજો

પેકેજ એક સંકલિત સર્કિટના ડાઇને લપેટી લે છે, જે અમારા માટે તેની સાથે કનેક્ટ થવાનું સરળ બનાવે છે.ડાઇ પરના દરેક બાહ્ય કનેક્શનને સોનાના વાયરના નાના ટુકડા સાથે પેકેજ પરની પિન સાથે જોડવામાં આવે છે.પિન એક્સ્ટ્રુડિંગ ટર્મિનલ છે જે સિલ્વર રંગના હોય છે.તેઓ ચિપના અન્ય ભાગો સાથે જોડાવા માટે સર્કિટમાંથી પસાર થાય છે.આ અત્યંત આવશ્યક છે કારણ કે તેઓ સર્કિટની આસપાસ જાય છે અને સર્કિટમાં વાયર અને બાકીના ઘટકો સાથે જોડાય છે.

અહીં ઉપયોગ કરી શકાય તેવા વિવિધ પ્રકારના પેકેજો છે.તે બધામાં અનન્ય માઉન્ટિંગ પ્રકારો, અનન્ય પરિમાણો અને પિન સંખ્યાઓ છે.આ કેવી રીતે કામ કરે છે તેના પર એક નજર કરીએ.

પિન ગણતરી

બધા સંકલિત સર્કિટ પોલરાઇઝ્ડ છે, અને દરેક પિન કાર્ય અને સ્થાન બંનેની દ્રષ્ટિએ અલગ છે.આનો અર્થ એ છે કે પેકેજને તમામ પિનને એકબીજાથી દર્શાવવા અને અલગ કરવાની જરૂર છે.મોટા ભાગના IC પ્રથમ પિન બતાવવા માટે ડોટ અથવા નોચનો ઉપયોગ કરે છે.

એકવાર તમે પ્રથમ પિનનું સ્થાન ઓળખી લો, પછી જ્યારે તમે સર્કિટની આસપાસ ઘડિયાળની વિરુદ્ધ દિશામાં જાઓ છો ત્યારે બાકીના પિન નંબરો એક ક્રમમાં વધે છે.

માઉન્ટ કરવાનું

માઉન્ટિંગ એ પેકેજ પ્રકારની અનન્ય લાક્ષણિકતાઓમાંની એક છે.બધા પેકેજોને બે માઉન્ટિંગ કેટેગરીઝમાંથી એક પ્રમાણે વર્ગીકૃત કરી શકાય છે: સરફેસ-માઉન્ટ (SMD અથવા SMT) અથવા થ્રુ-હોલ (PTH).થ્રુ-હોલ પેકેજો મોટા હોવાથી તેની સાથે કામ કરવું વધુ સરળ છે.તેઓ સર્કિટની એક બાજુ પર નિશ્ચિત કરવા અને બીજી બાજુ સોલ્ડર કરવા માટે ડિઝાઇન કરવામાં આવ્યા છે.

સરફેસ-માઉન્ટ પેકેજો વિવિધ કદમાં આવે છે, નાનાથી નાના સુધી.તેઓ બૉક્સની એક બાજુ પર નિશ્ચિત છે અને સપાટી પર સોલ્ડર કરવામાં આવે છે.આ પેકેજની પિન કાં તો ચિપ પર લંબરૂપ હોય છે, બાજુથી સ્ક્વિઝ કરવામાં આવે છે અથવા ક્યારેક ચિપના આધાર પર મેટ્રિક્સમાં સેટ કરવામાં આવે છે.સરફેસ-માઉન્ટના રૂપમાં એકીકૃત સર્કિટને એસેમ્બલ કરવા માટે ખાસ સાધનોની પણ જરૂર પડે છે.

ડ્યુઅલ ઇન-લાઇન

ડ્યુઅલ ઇન-લાઇન પેકેજ (DIP) સૌથી સામાન્ય પેકેજોમાંનું એક છે.આ એક પ્રકારનું થ્રુ-હોલ IC પેકેજ છે.આ નાની ચિપ્સમાં પીનની બે સમાંતર પંક્તિઓ હોય છે જે કાળા, પ્લાસ્ટિક, લંબચોરસ હાઉસિંગની બહાર ઊભી રીતે વિસ્તરે છે.

પિનની વચ્ચે લગભગ 2.54 મીમીનું અંતર હોય છે - બ્રેડબોર્ડ અને કેટલાક અન્ય પ્રોટોટાઇપિંગ બોર્ડમાં ફિટ કરવા માટે એક પ્રમાણભૂત આદર્શ.પિન કાઉન્ટના આધારે, DIP પેકેજના એકંદર પરિમાણો 4 થી 64 સુધી બદલાઈ શકે છે.

બ્રેડબોર્ડના મધ્ય વિસ્તારને ઓવરલેપ કરવા માટે DIP IC ને સક્ષમ કરવા માટે પિનની દરેક હરોળ વચ્ચેનો વિસ્તાર અંતરે છે.આ ખાતરી કરે છે કે પિનની પોતાની પંક્તિ છે અને ટૂંકી નથી.

નાની-રૂપરેખા

સ્મોલ-આઉટલાઈન ઈન્ટીગ્રેટેડ સર્કિટ પેકેજો અથવા SOIC સરફેસ-માઉન્ટ જેવા જ છે.તે તમામ પીનને ડીઆઈપી પર વાળીને અને તેને નીચે સંકોચવાથી બનાવવામાં આવે છે.તમે આ પેકેજોને સ્થિર હાથ અને બંધ આંખથી પણ એસેમ્બલ કરી શકો છો - તે ખૂબ સરળ છે!

ક્વાડ ફ્લેટ

ક્વાડ ફ્લેટ પેકેજો ચારેય દિશામાં પિન ફેલાવે છે.ક્વોડ ફ્લેટ IC માં પિનની કુલ સંખ્યા એક બાજુની આઠ પિન (કુલ 32) થી એક બાજુ સિત્તેર પિન (કુલ 300+) સુધી ગમે ત્યાં બદલાઈ શકે છે.આ પિનની વચ્ચે લગભગ 0.4mm થી 1mmની જગ્યા હોય છે.ક્વાડ ફ્લેટ પેકેજના નાના પ્રકારોમાં લો-પ્રોફાઈલ (LQFP), પાતળા (TQFP) અને ખૂબ જ પાતળા (VQFP) પેકેજોનો સમાવેશ થાય છે.

બોલ ગ્રીડ એરે

બોલ ગ્રીડ એરે અથવા BGA આસપાસના સૌથી અદ્યતન IC પેકેજો છે.આ અદ્ભુત રીતે જટિલ, નાના પેકેજો છે જ્યાં એકીકૃત સર્કિટના આધાર પર દ્વિ-પરિમાણીય ગ્રીડમાં સોલ્ડરના નાના દડાઓ ગોઠવવામાં આવે છે.કેટલીકવાર નિષ્ણાતો સોલ્ડર બોલ્સને સીધા જ ડાઇ સાથે જોડે છે!

બોલ ગ્રીડ એરે પેકેજોનો ઉપયોગ અદ્યતન માઇક્રોપ્રોસેસર્સ માટે થાય છે, જેમ કે રાસ્પબેરી પી અથવા પીસીડ્યુનો.