วงจรรวมคืออะไร?

วงจรรวม (อังกฤษ: integrated circuit, เรียกโดยย่อว่า IC) หรือ ไมโครเซอร์กิต, ไมโครชิป, ชิป เป็นวิธีย่อขนาดวงจร (ส่วนใหญ่รวมถึงอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ รวมถึงส่วนประกอบพาสซีฟ ฯลฯ) ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ และมักผลิตขึ้นบนพื้นผิวของ เวเฟอร์สารกึ่งตัวนำ

หลังจากการประดิษฐ์และการผลิตทรานซิสเตอร์จำนวนมาก ส่วนประกอบสารกึ่งตัวนำสถานะของแข็งต่างๆ เช่น ไดโอดและทรานซิสเตอร์ ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลาย แทนที่หน้าที่และบทบาทของหลอดสุญญากาศในวงจร ในช่วงกลางและปลายศตวรรษที่ 20 ความก้าวหน้าของเทคโนโลยีการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ทำให้วงจรรวมเป็นไปได้ เมื่อเปรียบเทียบกับวงจรการประกอบด้วยมือโดยใช้ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์แบบแยกส่วน วงจรรวมสามารถรวมหลอดไมโครคริสตัลไลน์จำนวนมากเข้ากับชิปขนาดเล็ก ซึ่งเป็นความก้าวหน้าอย่างมาก ความสามารถในการผลิตของสเกล ความน่าเชื่อถือ และวิธีการทำให้เป็นโมดูลของการออกแบบวงจรของวงจรรวมทำให้มั่นใจได้ว่าวงจรรวมที่ได้มาตรฐานจะถูกนำมาใช้อย่างรวดเร็วแทนการใช้ทรานซิสเตอร์แบบแยกส่วน วงจรรวมมีข้อดีหลักสองประการสำหรับทรานซิสเตอร์แบบแยก: ต้นทุนและประสิทธิภาพ ต้นทุนที่ต่ำนั้นเกิดจากการที่ชิปพิมพ์ส่วนประกอบทั้งหมดเป็นหน่วยเดียวผ่านเทคโนโลยีโฟโตลิโทกราฟี แทนที่จะสร้างทรานซิสเตอร์เพียงตัวเดียวในแต่ละครั้ง ประสิทธิภาพสูงเกิดจากการสลับส่วนประกอบอย่างรวดเร็ว ซึ่งใช้พลังงานน้อยลง เนื่องจากส่วนประกอบมีขนาดเล็กและอยู่ใกล้กัน

ในปี 2549 พื้นที่ชิปมีตั้งแต่ไม่กี่ตารางมิลลิเมตรไปจนถึง 350 มม.² ต่อ มม.² มันสามารถไปถึงหนึ่งล้านทรานซิสเตอร์ ต้นแบบวงจรรวมตัวแรกสร้างเสร็จโดย Jack Kilby ในปี 1958 ประกอบด้วยทรานซิสเตอร์สองขั้ว ตัวต้านทานสามตัว และตัวเก็บประจุ เมื่อเทียบกับขนาดของเทคโนโลยีสมัยใหม่ มันค่อนข้างใหญ่

ภาพเอฟเฟกต์ภาคสนามของตัวชิปไมโครคอมพิวเตอร์ท่อนาโนคาร์บอนภายใต้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน ตามจำนวนอุปกรณ์ไมโครอิเล็กทรอนิกส์ที่รวมอยู่ในชิป วงจรรวมสามารถแบ่งออกเป็นประเภทต่อไปนี้:

Small Scale Integration (ชื่อเต็มภาษาอังกฤษของ SSI คือ Small Scale Integration): ลอจิกเกตน้อยกว่า 10 ตัวหรือทรานซิสเตอร์น้อยกว่า 100 ตัว

การรวมสเกลขนาดกลาง (ชื่อเต็มภาษาอังกฤษของ MSI คือ การรวมสเกลขนาดกลาง): 11~100 ลอจิกเกต หรือ 101~1k ทรานซิสเตอร์

การรวมสเกลขนาดใหญ่ (ชื่อเต็มภาษาอังกฤษของ LSI คือ การรวมสเกลขนาดใหญ่): ลอจิกเกต 101~1k หรือทรานซิสเตอร์ 1001~10k

VLSI (การรวมสเกลขนาดใหญ่มากในภาษาอังกฤษ): ลอจิกเกต 1001~10k หรือทรานซิสเตอร์ 10001~100k การรวมสเกลขนาดใหญ่พิเศษ (ชื่อเต็มภาษาอังกฤษของ ULSI คือ การรวมสเกลขนาดใหญ่พิเศษ): ลอจิกเกต 10001~1M หรือทรานซิสเตอร์ 100001~10M

GLSI (ชื่อเต็มภาษาอังกฤษคือ Giga Scale Integration): ลอจิกเกตมากกว่า 10000001 ตัวหรือทรานซิสเตอร์มากกว่า 10000001 ตัว

ตามความแตกต่างของการประมวลผลสัญญาณ มันสามารถแบ่งออกเป็นวงจรรวมแอนะล็อก วงจรรวมดิจิทัล และวงจรรวมสัญญาณผสมที่มีทั้งอะนาล็อกและดิจิทัล