ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகள்

ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகள்

அறிமுகம்

ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகள் (Integrated Circuits - ICs), நவீன மின்னணுவியல் சாதனங்களின் முதுகெலும்பாக விளங்குகின்றன. இவை, சிறிய சிலிக்கான் சிப்பில் (Silicon chip) எண்ணற்ற மின்சுற்றுகள் மற்றும் மின்னணு கூறுகள் (Electronic components) ஆகியவற்றை உள்ளடக்கிய ஒரு சிக்கலான அமைப்பாகும். கணினிகள், கைபேசிகள், தொலைக்காட்சிகள், வாகனங்கள் மற்றும் மருத்துவ உபகரணங்கள் உட்பட, நம் அன்றாட வாழ்வில் பயன்படுத்தப்படும் பெரும்பாலான மின்னணு சாதனங்களில் இவை இன்றியமையாதவை. ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகளின் கண்டுபிடிப்பு, மின்னணுவியல் துறையில் ஒரு புரட்சியை ஏற்படுத்தியது. ஏனெனில், அவை சாதனங்களின் அளவைக் குறைத்தது, செயல்திறனை அதிகரித்தது, உற்பத்திச் செலவைக் குறைத்தது மற்றும் நம்பகத்தன்மையை மேம்படுத்தியது.

வரலாறு

ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகளின் வரலாறு, 20-ஆம் நூற்றாண்டின் பிற்பகுதியில் தொடங்கியது. 1958-ஆம் ஆண்டில், ஜாக் கில்பி (Jack Kilby) மற்றும் ராபர்ட் நாய்ஸ் (Robert Noyce) ஆகியோரால் தனித்தனியாக அவை கண்டுபிடிக்கப்பட்டன. கில்பி, ஜெர்மானியம் (Germanium) பொருளைப் பயன்படுத்தி முதல் ஒருங்கிணைந்த சுற்றை உருவாக்கினார். அதே நேரத்தில், நாய்ஸ், சிலிக்கான் பொருளைப் பயன்படுத்தி ஒரு மேம்பட்ட வடிவமைப்பை உருவாக்கினார். சிலிக்கான், ஜெர்மானியத்தை விட சிறந்த செயல்திறன் மற்றும் நம்பகத்தன்மை கொண்டது. எனவே, நாய்ஸின் வடிவமைப்பு விரைவில் பிரபலமடைந்தது. 1960-களில், ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகளின் உற்பத்தித் தொழில்நுட்பம் வேகமாக வளர்ச்சியடைந்தது. சிறிய அளவிலான சுற்றுகள் (Small-scale integration - SSI) உருவாக்கப்பட்டன. அவை சில பத்து மின்னணு கூறுகளைக் கொண்டிருந்தன. 1970-களில், பெரிய அளவிலான சுற்றுகள் (Large-scale integration - LSI) உருவாக்கப்பட்டன. அவை ஆயிரக்கணக்கான கூறுகளைக் கொண்டிருந்தன. 1980-களில், மிக பெரிய அளவிலான சுற்றுகள் (Very-large-scale integration - VLSI) உருவாக்கப்பட்டன. அவை மில்லியன் கணக்கான கூறுகளைக் கொண்டிருந்தன. இன்று, நானோ தொழில்நுட்பம் (Nanotechnology) மற்றும் குவாண்டம் புள்ளிகள் (Quantum dots) போன்ற மேம்பட்ட தொழில்நுட்பங்களைப் பயன்படுத்தி, பில்லியன் கணக்கான கூறுகளைக் கொண்ட ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகள் உருவாக்கப்படுகின்றன.

ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகளின் வகைகள்

ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகள், அவற்றின் செயல்பாடுகள், வடிவமைப்பு மற்றும் உற்பத்தி முறைகளின் அடிப்படையில் பல்வேறு வகைகளாகப் பிரிக்கப்படுகின்றன:

• அனலாக் சுற்றுகள் (Analog circuits): இவை, தொடர்ச்சியான சிக்னல்களை (Continuous signals) கையாளுகின்றன. அனலாக் சிக்னல் (Analog signal) என்பது, காலப்போக்கில் தொடர்ந்து மாறும் மின்னழுத்தம் அல்லது மின்னோட்டம் ஆகும். இவை, ஆடியோ ஆம்ப்ளிஃபையர்கள் (Audio amplifiers), வடிகட்டிகள் (Filters) மற்றும் சென்சார்கள் (Sensors) போன்ற பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
• டிஜிட்டல் சுற்றுகள் (Digital circuits): இவை, தனித்துவமான மதிப்புகளைக் (Discrete values) கொண்ட சிக்னல்களைக் கையாளுகின்றன. பொதுவாக, இந்த மதிப்புகள் 0 மற்றும் 1 ஆக இருக்கும். இவை, கணினிகள், கைபேசிகள் மற்றும் டிஜிட்டல் கடிகாரங்கள் (Digital clocks) போன்ற பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
• கலப்பு சுற்றுகள் (Mixed-signal circuits): இவை, அனலாக் மற்றும் டிஜிட்டல் சுற்றுகளின் கலவையாகும். இவை, அனலாக் சிக்னல்களை டிஜிட்டல் சிக்னல்களாகவும், டிஜிட்டல் சிக்னல்களை அனலாக் சிக்னல்களாகவும் மாற்றும் திறன் கொண்டவை. தரவு மாற்றிகள் (Data converters) மற்றும் சிக்னல் செயலாக்க கருவிகள் (Signal processing tools) போன்ற பயன்பாடுகளில் இவை பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
• நினைவகச் சுற்றுகள் (Memory circuits): இவை, தகவல்களைச் சேமித்து வைக்கும் திறன் கொண்டவை. ரேம் (RAM - Random Access Memory), ரோம் (ROM - Read Only Memory) மற்றும் ஃப்ளாஷ் நினைவகம் (Flash memory) ஆகியவை பொதுவான நினைவகச் சுற்றுகள் ஆகும்.
• நுண்செயலிகள் (Microprocessors): இவை, கணினியின் மையப் பகுதியாகும். இவை, நிரல்களை இயக்கவும், தரவுகளைச் செயல்படுத்தவும் பயன்படுகின்றன. இன்டெல் (Intel) மற்றும் ஏஎம்டி (AMD) ஆகியவை பிரபலமான நுண்செயலி உற்பத்தியாளர்கள் ஆகும்.
• தருக்கச் சுற்றுகள் (Logic circuits): இவை, தருக்க செயல்பாடுகளைச் (Logical operations) செய்யும் திறன் கொண்டவை. AND, OR, NOT மற்றும் XOR போன்ற தருக்க வாயில்கள் (Logic gates) இந்த சுற்றுகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகளின் வகைகள்

வகை	விளக்கம்	பயன்பாடுகள்
அனலாக் சுற்றுகள்	தொடர்ச்சியான சிக்னல்களை கையாளுகின்றன	ஆடியோ ஆம்ப்ளிஃபையர்கள், வடிகட்டிகள், சென்சார்கள்
டிஜிட்டல் சுற்றுகள்	தனித்துவமான மதிப்புகளைக் கொண்ட சிக்னல்களைக் கையாளுகின்றன	கணினிகள், கைபேசிகள், டிஜிட்டல் கடிகாரங்கள்
கலப்பு சுற்றுகள்	அனலாக் மற்றும் டிஜிட்டல் சுற்றுகளின் கலவை	தரவு மாற்றிகள், சிக்னல் செயலாக்க கருவிகள்
நினைவகச் சுற்றுகள்	தகவல்களை சேமித்து வைக்கும் திறன் கொண்டவை	ரேம், ரோம், ஃப்ளாஷ் நினைவகம்
நுண்செயலிகள்	கணினியின் மையப் பகுதி	நிரல்களை இயக்குதல், தரவுகளைச் செயலாக்குதல்
தருக்கச் சுற்றுகள்	தருக்க செயல்பாடுகளைச் செய்யும் திறன் கொண்டவை	AND, OR, NOT, XOR வாயில்கள்

ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகளின் உற்பத்தி

ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகளின் உற்பத்தி ஒரு சிக்கலான செயல்முறையாகும். இது பல நிலைகளைக் கொண்டுள்ளது:

1. வடிவமைப்பு (Design): ஒருங்கிணைந்த சுற்றின் வடிவமைப்பு, CAD (Computer-Aided Design) மென்பொருளைப் பயன்படுத்தி செய்யப்படுகிறது. இந்த மென்பொருள், சுற்றின் மின் பண்புகள் மற்றும் இயற்பியல் அமைப்பை வரையறுக்க உதவுகிறது. 2. உருவாக்கம் (Fabrication): சிலிக்கான் வேஃபர் (Silicon wafer) மீது பல அடுக்குகளைப் படியவைத்து, ஒளி lithography (Photolithography) மற்றும் எச்சிங் (Etching) போன்ற செயல்முறைகளைப் பயன்படுத்தி சுற்றுகள் உருவாக்கப்படுகின்றன. 3. சோதனை (Testing): உருவாக்கப்பட்ட சுற்றுகள், அவற்றின் செயல்பாட்டைச் சரிபார்க்க பல்வேறு சோதனைகளுக்கு உட்படுத்தப்படுகின்றன. குறைபாடுள்ள சுற்றுகள் நிராகரிக்கப்படுகின்றன. 4. பேக்கேஜிங் (Packaging): நல்ல சுற்றுகள், வெளிப்புற சேதத்திலிருந்து பாதுகாக்க ஒரு பாதுகாப்பு உறையில் அடைக்கப்படுகின்றன. சர்பேஸ் மவுண்ட் டெக்னாலஜி (Surface Mount Technology - SMT) மற்றும் த்ரூ-ஹோல் டெக்னாலஜி (Through-hole technology) போன்ற முறைகள் பேக்கேஜிங்கிற்கு பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகளின் நன்மைகள்

ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகள் பல நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளன:

• சிறிய அளவு (Small size): ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகள், சிறிய சிலிக்கான் சிப்பில் எண்ணற்ற கூறுகளை உள்ளடக்கியுள்ளதால், அவை சாதனங்களின் அளவைக் குறைக்கின்றன.
• குறைந்த எடை (Low weight): சிறிய அளவு காரணமாக, ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகள் எடை குறைந்தவை.
• குறைந்த மின் நுகர்வு (Low power consumption): ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகள், குறைந்த மின்சாரத்தை பயன்படுத்துகின்றன. இது, பேட்டரி மூலம் இயங்கும் சாதனங்களுக்கு மிகவும் முக்கியமானது.
• உயர் நம்பகத்தன்மை (High reliability): ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகள், வெளிப்புற காரணிகளால் பாதிக்கப்படாமல் நீண்ட காலம் செயல்படும் திறன் கொண்டவை.
• குறைந்த உற்பத்திச் செலவு (Low production cost): ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகளை அதிக அளவில் உற்பத்தி செய்வதால், அவற்றின் உற்பத்திச் செலவு குறைவாக உள்ளது.
• அதிக செயல்திறன் (High performance): ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகள், அதிக வேகத்தில் தரவுகளைச் செயல்படுத்தும் திறன் கொண்டவை.

ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகளின் பயன்பாடுகள்

ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகள், பல்வேறு துறைகளில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன:

• கணினி அறிவியல் (Computer science): நுண்செயலிகள், நினைவகச் சுற்றுகள் மற்றும் தருக்கச் சுற்றுகள் கணினிகளின் முக்கிய கூறுகள் ஆகும்.
• தகவல் தொடர்பு (Telecommunications): கைபேசிகள், ரூட்டர்கள் (Routers) மற்றும் செயற்கைக்கோள் தகவல் தொடர்பு அமைப்புகளில் ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
• மருத்துவம் (Medicine): மருத்துவ உபகரணங்கள், நோயறிதல் கருவிகள் மற்றும் சிகிச்சை கருவிகளில் ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
• வாகனத் தொழில் (Automotive industry): வாகனங்களின் கட்டுப்பாட்டு அமைப்புகள், பாதுகாப்பு அமைப்புகள் மற்றும் பொழுதுபோக்கு அமைப்புகளில் ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
• தொழில்துறை ஆட்டோமேஷன் (Industrial automation): தொழிற்சாலைகளில் தானியங்கி இயந்திரங்கள் மற்றும் கட்டுப்பாட்டு அமைப்புகளில் ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
• விண்வெளி (Aerospace): செயற்கைக்கோள்கள், விண்கலங்கள் மற்றும் விமானங்களின் கட்டுப்பாட்டு அமைப்புகளில் ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

சவால்கள் மற்றும் எதிர்கால போக்குகள்

ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகளின் உற்பத்தியில் பல சவால்கள் உள்ளன. சுற்றுகளின் அளவை மேலும் குறைப்பது, மின் நுகர்வை குறைப்பது மற்றும் நம்பகத்தன்மையை மேம்படுத்துவது ஆகியவை முக்கிய சவால்களாகும். எதிர்காலத்தில், 3D ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகள் (3D integrated circuits), கார்பன் நானோகுழாய்கள் (Carbon nanotubes) மற்றும் கிராஃபீன் (Graphene) போன்ற புதிய தொழில்நுட்பங்கள் ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகளின் செயல்திறனை மேம்படுத்த உதவும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. மேலும், செயற்கை நுண்ணறிவு (Artificial intelligence) மற்றும் இயந்திர கற்றல் (Machine learning) போன்ற பயன்பாடுகளுக்கான சிறப்பு ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகளின் தேவை அதிகரிக்கும்.

தொடர்புடைய இணைப்புகள்

1. மின்னணுவியல் (Electronics) 2. மின்சுற்று (Electric circuit) 3. மின்னணு கூறு (Electronic component) 4. சிலிக்கான் (Silicon) 5. ஜெர்மானியம் (Germanium) 6. ஒளி lithography (Photolithography) 7. எச்சிங் (Etching) 8. CAD (Computer-Aided Design) 9. ரேம் (RAM - Random Access Memory) 10. ரோம் (ROM - Read Only Memory) 11. நுண்செயலி (Microprocessor) 12. தருக்க வாயில் (Logic gate) 13. அனலாக் சிக்னல் (Analog signal) 14. டிஜிட்டல் சிக்னல் (Digital signal) 15. சர்பேஸ் மவுண்ட் டெக்னாலஜி (Surface Mount Technology - SMT) 16. நானோ தொழில்நுட்பம் (Nanotechnology) 17. குவாண்டம் புள்ளிகள் (Quantum dots) 18. 3D ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகள் (3D integrated circuits) 19. கார்பன் நானோகுழாய்கள் (Carbon nanotubes) 20. கிராஃபீன் (Graphene) 21. செயற்கை நுண்ணறிவு (Artificial intelligence) 22. இயந்திர கற்றல் (Machine learning) 23. தரவு மாற்றிகள் (Data converters) 24. சிக்னல் செயலாக்க கருவிகள் (Signal processing tools) 25. ஆடியோ ஆம்ப்ளிஃபையர்கள் (Audio amplifiers) 26. வடிகட்டிகள் (Filters) 27. சென்சார்கள் (Sensors)

இப்போது பரிவர்த்தனையை தொடங்குங்கள்

IQ Option-ல் பதிவு செய்யவும் (குறைந்தபட்ச டெபாசிட் $10) Pocket Option-ல் கணக்கு திறக்கவும் (குறைந்தபட்ச டெபாசிட் $5)

எங்கள் சமூகத்தில் சேருங்கள்

எங்கள் Telegram சேனலுக்கு சேர்ந்து @strategybin பெறுங்கள்: ✓ தினசரி பரிவர்த்தனை சமிக்ஞைகள் ✓ சிறப்பு உத்திகள் மற்றும் ஆலோசனைகள் ✓ சந்தை சார்ந்த அறிவிப்புகள் ✓ தொடக்க அடிப்படையிலான கல்வி பொருட்கள்