EN
Գրիգ Հղումներ
Ինտեգրված սխեմաները, կամ ԻՍ չիպերը, հիմնականում փոքր հավաքածուներ են, որոնք պարունակում են տրանսիստորներ , ռեզիստորներ, կոնդենցիտորներ , ինչպես նաև տարբեր տեսակի միացումներ՝ ամբողջովին ամրացված կիսահաղորդչային նյութի վրա, սովորաբար՝ սիլիցիումի: Երբ արտադրողները հազարավոր, իսկ երբեմն էլ միլիոնավոր այդպիսի մանր մասեր մեկ փոքր չափի մեջ են տեղավորում՝ մատնաթութից փոքր չափի մեջ, ստեղծվում են այնպիսի չիպեր, որոնք կարող են կատարել շատ բարդ գործողություններ՝ ինչպես օրինակ՝ սիգնալների ուժեղացում, տվյալների մշակում և էլեկտրաէներգիայի բաշխում: Այսօրվա ինտեգրված շրջաններ աշխատում են հաղորդիչ նյութերից, դիէլեկտրիկներից և կիսահաղորդիչներից պատրաստված այդ արտակարգ ճշգրիտ շերտերի շնորհիվ, որոնք տեղադրված են մեկը մյուսի վրա: Այս տեխնոլոգիան հնարավորություն է տալիս ամենօրյա օգտագործվող սարքերին՝ սկսած մեր սմարթֆոններից մինչև հիվանդանոցային հսկման սարքավորումները, կատարել հիասքանչ գործողություններ՝ օգտագործելով համեմատաբար քիչ էներգիա հին տեխնոլոգիաների համեմատ:
Ինտեգրալ միկրոսխեմայի արդյունավետությունը կախված է չորս հիմնական բաղադրիչներից.
| Komponent | Դեր | Օրինակ կիրառման |
|---|---|---|
| Տրանսիստորներ | Էլեկտրական սիգնալների անջատում կամ ուժեղացում | Կենտրոնական պրոցեսորի տրամաբանական դարպասներ |
| Մատուցիչներ | Լարման և հոսանքի հոսքի կառավարում | Լարման բաժանիչներ |
| Կոնդենցիտորներ | Էլեկտրական լիցքի պահպանում և ազատում | Շումի ֆիլտրացման շղթաներ |
| Միջամիջուկային միացումներ | Միավորների միջև սիգնալների марշրուտային կազմակերպում | Պղնձի հետքեր չիփի վրա |
Այս տարրերը համատեղ աշխատում են հարթ, 5նմ լիտոգրաֆիայի նման առաջադեմ արտադրական տեխնիկայի շնորհիվ ավելի խիտ ինտեգրման հասնելով՝ ավելի արագ և արդյունավետ մշակման համար:
Այս դասակարգումը թույլ է տալիս ինժեներներին ընտրել օպտիմալ ԻԿ տիպը՝ անալոգայինը սենսորային ինտերֆեյսների համար, թվայինը՝ հաշվարկների համար, իսկ խառը սիգնալայինը՝ ինտելեկտուալ համակարգերի համար, որոնք պահանջում են երկուսն էլ:
Ժամանակակից սմարթֆոններն ու համակարգիչները հիմնված են ԻԿ չիփերի վրա՝ առաջարկելով հզոր մշակում՝ կոմպակտ և էներգախնայող դիզայններում: Այս միկրոէլեկտրոնային բաղադրիչները ճշգրիտորեն կառավարում են հրամանների կատարումից մինչև ցանցային կապի ամեն ինչ:
Ժամանակակից շարժական պրոցեսորները հիմնված են System-on-Chip (SoC) տեխնոլոգիայի վրա, որտեղ CPU-ն, GPU-ն և տարբեր AI բաղադրիչները տեղադրված են մեկ փոքր սիլիցիումե թիթեղի վրա: Վերցրեք, օրինակ, Apple-ի A սերիայի միկրոսխեմաները կամ Qualcomm-ի Snapdragon միկրոսխեմաների շարքը: Այս միկրոսխեմաները կարող են մշակել 4K տեսանյութեր և նույնիսկ իրական ժամանակում թարգմանել լեզուներ, ինչը հնարավոր չէր ընդամենը մի քանի տարի առաջ: Ինչպես ցույց են տվել անցյալ տարվա LinkedIn-ի արդյունաբերական զեկույցները, նրանք նաև մոտ 20 տոկոսով ավելի ցածր ջերմաստիճանում են աշխատում, քան հին մոդելները, թեև ճշգրիտ թվերը կարող են տարբերվել՝ կախված օգտագործման պայմաններից: Պրակտիկայում սա նշանակում է, որ այսօրվա սմարթֆոնները արդեն միայն հիմնական համակարգիչների հետ մրցակցելու փոխարեն իրականում աշխատում են այնպիսի մակարդակով, ինչպիսին սովորաբար սպասում ենք ցածրակարգ նոթբուքներից:
Սնուցման կառավարման ինտեգրալ սխեմաները (PMIC) կարգավորում են լարման մատակարարումը համարյա բոլոր բաղադրիչներին, ինչը էներգիայի կորուստը 30% -ով կրճատում է համեմատած սովորական համակարգերի հետ (STMicroelectronics 2024): Միևնույն ժամանակ 5G մոդեմներում միլիմետրային ալիքների IC-ները թույլատրում են 10 Գբիթ/վ արագությամբ ներբեռնում, ապահովելով անխափան սթրիմինգ և ամպային խաղերի փորձառություն:
Բարձր կարողությամբ հաշվողական համակարգերը հիմնված են հատուկ IC ճարտարապետությունների վրա: Աշխատանքային սեղանի CPU-ները, ինչպիսին օրինակ AMD-ի Ryzen սերիան է, 16 միջուկ են տեղավորում 72 մմ² դիզերի մեջ՝ օգտագործելով 5նմ FinFET տեխնոլոգիան, իսկ սերվերային GPU-ները AI-ի վերապատրաստման առաջադրանքները կատարում են 12 անգամ ավելի արագ, քան 2020 թվականի մոդելները: Այս առաջընթացները հիմք են հանդիսանում նորահայտ տեխնոլոգիաների համար, ինչպիսիք են գեներատիվ AI-ն և իրական ժամանակում ճառագայթային հետևումը:
Մեր սմարթ ժամացույցների և ֆիտնես գոտիների ներսում գտնվող փոքրիկ IC չիփերն են, որոնք ապահովում են սարքերի բարձր գործառույթայնությունը՝ միաժամանակ օրվա ընթացքում լիցքը պահպանելով: Դրանք կատարում են GPS հետևում, հսկում են սրտի զարկերի հաճախականությունը և կառավարում են Bluetooth կապը՝ առանց շատ արագ լիցքը սպառելու: Որոշ նորագույն ցածր հզորությամբ միկրոկոնտրոլերի IC-ներ էներգիայի օգտագործումը նվազեցնում են մոտ 40%-ով՝ համեմատած հին մոդելների հետ, ինչպես ցույց է տվել անցյալ տարի առաջատար չիփերի արտադրողների կողմից հրապարակված հետազոտությունը: Ռադարային տենդենցներին նայելով՝ 2024 թվականին միայն աշխարհում առողջական մետրիկների վրա կենտրոնացած կրելիք տեխնոլոգիաների վաճառքը հասել է 84 միլիոնի: Այդ սարքերի բավականին հպարտանքահրաշ 62%-ը օգտագործում էր առաջադեմ էներգակալման կառավարման ինտեգրված սխեմաներ (PMIC), որպեսզի օգտատերերը ավելի երկար կարողանան օգտագործել սարքը լիցքավորումների միջև:
Անալոգային սենսորների և թվային մշակման համադրությունը խառը սիգնալի IC-ներում հնարավորություն է տալիս, որ ամենօրյա սարքերը հասնեն առողջական ցուցանիշների մոնիտորինգի այնպիսի մակարդակի, որն ավելի վաղ բնորոշ էր բժշկական սարքավորումներին: Այս փոքրիկ օպտիկական բիոսենսորները աշխատում են ADC-ների հետ միասին՝ արյան թթվածնի մակարդակը (SpO2) ստուգելով մոտ 98% ճշգրտությամբ՝ միևնույն ժամանակ տեղավորվելով կրակելի սարքերում, որոնք հազիվ թե հաստ լինեն մետաղադրամից: Պոնմոնի ինստիտուտի 2023 թվականի վերջերս իրականացված ուսումնասիրությունը նաև ցույց տվեց մի հրաշալի արդյունք. այս կրելի համակարգերով իրական ժամանակում սրտի գրաֆիկի հսկումը նվազեցրեց սրտի հիվանդների հիվանդանոց կրկնակի ընդունման քանակը մոտ 22%: Ավելի հետաքրքիր է այն, թե ինչքան արագ են այս ներդրված AI միկրոսխեմաները հայտնաբերում խնդիրները: Դրանք հայտնաբերում են սրտի անկանոն ռիթմեր, ինչպիսին է ներսրտային ֆիբրիլյացիան, ընդամենը 15 վայրկյանում, ինչը մեծ պատկերի տեսանկյունից նշանակում է մեծ խնայողություն՝ ըստ որոշ գնահատականների՝ տարեկան մոտ 740,000 դոլար խնայողություն 10,000 օգտատերերի համար:
Ժամանակակից սարքերում օգտագործվող շարժիչների կառավարման միկրոսխեմաները օգնում են բարելավել սառնարանների սեղմիչների արդյունավետությունը և կարգավորել լվացքի մեքենաներում ջրի հոսքը՝ ապահովելով, որ այս սարքերը ավելի լուրջ աշխատեն և ավելի լավ հարմարվեն տարբեր պայմաններին: Վերլուծելով շուկայական միտումները՝ ըստ անցյալ տարվա «Future Market Insights» հետազոտության՝ սպառողական սարքերը այս տիպի ինտեգրված սխեմաների պահանջարկի մոտ 21,2 տոկոսն են կազմում: Ջերմակարգավորիչները նույնպես հիմնված են անալոգային միկրոսխեմաների վրա, որոնք մեզ համար անզգայուն ջերմաստիճանի փոփոխությունները վերածում են ճշգրիտ թվային ցուցմունքների, որպեսզի մեր տները մնան հարմարավետ՝ առավելագույնը կես աստիճան Ցելսիուսով շեղումով:
Մեր տներում 32-բիթանոց միկրոկոնտրոլերները մշակում են IoT ցանցերի միջով ստացված տեղեկատվության տարբեր տեսակներ: Նրանք հիմնականում ազդանշանների համար աշխատում են որպես երթևեկության կարգավարներ՝ ինչպիսիք են շարժման սենսորները, խոնավության դետեկտորները և այն ինտելեկտուալ սոկետները, որոնք վերջերս ամենուր են հանդիպում: Ըստ վերջերս հրապարակված արդյունաբերական զեկույցների՝ այսօրվա տնային ավտոմատացման սարքերի մոտ երկու երրորդը իրենց ներսում ունեն այնպիսի չափազանց սիգնալային միկրոսխեմաներ, ինչպիսիք են խառը սիգնալային միկրոսխեմաները: Այս բաղադրիչները միաժամանակ զբաղվում են ջերմաստիճանի փոփոխությունների հսկողությամբ և Wi-Fi կապի կառավարմամբ: Ինչ է սա նշանակում սովորական մարդկանց համար: Դա նշանակում է, որ մեր սառնարանները իրականում կարող են սովորել, թե երբ է էլեկտրաէներգիայի դրույքը բարձրանում, և ավտոմատ կերպով անցնել ցածր պահանջարկի ժամերին: Անվտանգության տեսախցիկները դադարում են էներգիան վատնել, երբ տանը ոչ ոք չկա, և միայն այն դեպքում են միանում, երբ հայտնաբերում են տնային անդամներին բնորոշ շարժման օրինաչափություններ:
Եվրամիության Ecodesign 2025 կանոնները ստիպում են արտադրողներին ավելացնել անալոգային IC տեխնոլոգիայի օգտագործումը ամենօրյա կենցաղային սարքերում, ինչը 2019 թվականից սկսած արդեն կարողացել է 40% կրճատել սպասման ռեժիմի հզորության օգտագործումը: Ուղղիչները և PMIC այդ գեղեցիկ բաղադրիչները թույլ են տալիս սարքերին համապատասխանել ENERGY STAR պահանջներին՝ անցնելով 1 վատտի կրիտիկական սահմանագիծը, երբ սարքերը անգործ են: Ապագայում արդյունաբերական կանխատեսումները կանխատեսում են, որ այս անալոգային միկրոսխեմաների շուկան 2029 թվականին կաճի գրեթե 17 միլիարդ դոլարով: Ինչպես ցույց են տալիս վերջերս հրապարակված շուկայի վերլուծության զեկույցները, այս ձեռնարկության առաջատարներն այժմ խելացի ջերմակարգավորիչներն են և ժամանակակից տաքացման/սառեցման համակարգերը: Թվերը պատմում են արագ առաջընթացի մասին, քանի որ ընկերությունները շտապում են համապատասխանել ինչպես կանոնակարգային պահանջներին, այնպես էլ սպառողների էներգաարդյունավետության սպասելիքներին:
Սթրիմինգային սարքերի և ինտելեկտուալ հեռուստացույցների սիրտը փոքրիկ IC չիպերն են, որոնք աշխատում են ֆոնում՝ դեկոդավորելով, մշակելով և հաղորդելով բարձր լուծաչափության այն տեսանյութերը, որոնց համար մենք սովորել ենք սպասել: Այս փոքրիկ աշխատանքային ձիերը համարձակվում են 4K-ը ցուցադրել ավելի լավ, քան պետք է լինի, հարթեցնում են անհարթ շարժումները և կարգավորում են որակը՝ կախված մեր ինտերնետ կապի որակից տվյալ պահին: Որոշ հատուկ չիպեր կենտրոնանում են HDR պարունակությունը մշակելու վրա, ինչը նշանակում է հարուստ գույներ և խորը սեւ գույներ՝ առանց արագ լիցքի սպառման այն փոքրիկ սթրիմինգային փայտիկների վրա, որոնք մարդիկ միացնում են իրենց հեռուստացույցներին: Այժմ խոսում ենք մոտ 12 գիգաբիթ/վրկ արագությամբ 8K տվյալների մասին, որը մեծամասնության համար հավանաբար դեռ անհրաժեշտ չէ, սակայն արտադրողները շարունակում են ստեղծել, քանի որ մրցակցությունը հանգեցնում է նորարարության զարգացման:
Խառը սիգնալի ինտեգրված սխեմաները հանդես են գալիս որպես հին դպրոցական անալոգային աուդիո սիգնալների և ժամանակակից թվային մշակման տեխնոլոգիաների միջև կապող օղակ, ինչը հնարավոր է դարձնում աղմուկը բացառելու, տիեզերական աուդիո էֆեկտների և դինամիկ հակադրության աճի նման հնարավորություններ, ինչը տեսնում ենք այսօրվա ինտելեկտուալ հեռուստացույցներում: Այս փոքրիկ միկրոսխեմաները սնուցում են իրական ժամանակում տեսանյութի բարելավման ալգորիթմներ, որոնք աշխատում են արհեստական ինտելեկտի հետ՝ սովորական 1080p նյութերը բարձրացնելով այնպես, որ այն գրեթե 4K նյութի տեսք ստանա: Այս բաղադրիչների ներսում գտնվում են ADC-ներ (անալոգային-թվային փոխարկիչներ), որոնք նմուշառում են 192 կիլոհերցից ավելի արագությամբ, ինչը տալիս է ձայնային սյուներին և տնային կինոթատրոններին այնպիսի պրոֆեսիոնալ ստուդիայի որակի աուդիո փորձառություն, ինչը շատերը երբեք չէին կարողանա պատկերացնել իրենց սրահներում: Այս ամբողջ կառուցվածքի իրական հետաքրքրությունն այն է, որ այն պահպանում է համատեղելիությունը հին սարքավորումների հետ՝ միաժամանակ սեղմելով սահմանները այն բանի համար, թե ինչ կարող են անել մեր էկրաններն ու աուդիո սարքերը միասին:
Ռեյթրեյսինգի միջոցով իրատեսական լուսավորության էֆեկտների և վայրկյանում 120 կադր կամ ավելի հարթ աշխատանքի համար գեյմերները բարձրացնում են այն ինտեգրված սխեմաների պահանջարկը, որոնք կարող են միաժամանակ մշակել տերաֆլոփներով մշակման ուժի համար անհրաժեշտ մեծ ծավալով տվյալներ: Ըստ 2023 թվականին Ponemon Institute-ի վերջերս իրականացված հետազոտության՝ բոլոր գագաթնակետային խաղային համակարգիչների մեծամասնությունն այժմ առաջատար գրաֆիկական քարտերով է, որոնք օժտված են առաջատար չիփերի նախագծով, որոնք պահում են մուտքային ուշացումը տասը միլիվայրկյանից ցածր՝ պահանջկոտ AAA խաղեր գործարկելիս: Կոնսոլների ստեղծողներն էլ միացել են այս գործընթացին՝ ընտրելով 5նմ էներգախնայող պրոցեսների տեխնոլոգիայի միկրոսխեմաներ, որոնք օգնում են կառավարել ջերմությունը՝ շարունակելով ապահովել հզոր արդյունավետություն: Բոլոր այս նվաճումները բացատրում են, թե ինչու են այս տարի ամպային խաղային ծառայությունները աճել մոտ 33 տոկոսով նախորդ տարվա համեմատ: Այս հարթակների սերվերները նույնպես պետք է ստանան արդյունաբերական ուժի պրոցեսորներ, քանի որ նրանք իրական ժամանակում են ստեղծում ամբողջական խաղեր՝ միաժամանակ միլիոնավոր մարդկանց համար, ովքեր տարբեր սարքերով խաղում են