Microchip, Công nghệ Vi mạch

Mạch tích hợp hoặc mạch tích hợp nguyên khối (còn được gọi là IC, chip hoặc vi mạch) là một tập hợp các mạch điện tử trên một mảnh phẳng nhỏ (hoặc "chip") bằng vật liệu bán dẫn thường là silicon. Việc tích hợp một số lượng lớn các bóng bán dẫn MOS nhỏ vào một chip nhỏ dẫn đến các mạch có độ lớn nhỏ hơn, nhanh hơn và ít tốn kém hơn so với các mạch được cấu tạo từ các linh kiện điện tử rời rạc. Khả năng sản xuất hàng loạt, độ tin cậy và cách tiếp cận khối xây dựng của vi mạch đối với thiết kế mạch tích hợp đã đảm bảo việc áp dụng nhanh chóng các vi mạch tiêu chuẩn thay cho các thiết kế sử dụng bóng bán dẫn rời rạc. IC hiện nay được sử dụng trong hầu hết các thiết bị điện tử và đã tạo ra một cuộc cách mạng trong thế giới điện tử. Máy tính, điện thoại di động và các thiết bị gia dụng kỹ thuật số khác hiện là những phần không thể tách rời trong cấu trúc của xã hội hiện đại, nhờ kích thước nhỏ và giá thành thấp của vi mạch.

Các mạch tích hợp đã được thực hiện trên thực tế nhờ những tiến bộ công nghệ trong chế tạo thiết bị bán dẫn kim loại – oxit – silic (MOS). Kể từ khi ra đời vào những năm 1960, kích thước, tốc độ và công suất của chip đã tiến bộ rất nhiều, được thúc đẩy bởi những tiến bộ kỹ thuật phù hợp với ngày càng nhiều bóng bán dẫn MOS trên các chip có cùng kích thước - một chip hiện đại có thể có nhiều tỷ bóng bán dẫn MOS trong một có kích thước bằng móng tay người. Những tiến bộ này, gần như tuân theo định luật Moore, làm cho chip máy tính ngày nay có dung lượng gấp hàng triệu lần và tốc độ gấp hàng nghìn lần chip máy tính đầu những năm 1970.

IC có hai ưu điểm chính so với mạch rời: giá thành và hiệu suất. Chi phí thấp vì các chip, với tất cả các thành phần của chúng, được in thành một đơn vị bằng phương pháp quang khắc thay vì được chế tạo một bóng bán dẫn tại một thời điểm. Hơn nữa, các vi mạch đóng gói sử dụng ít vật liệu hơn nhiều so với các vi mạch rời rạc. Hiệu suất cao vì các thành phần của vi mạch chuyển đổi nhanh chóng và tiêu thụ điện năng tương đối ít do kích thước nhỏ và gần nhau. Nhược điểm chính của IC là chi phí cao để thiết kế chúng và chế tạo các photomas cần thiết. Chi phí ban đầu cao này có nghĩa là các vi mạch chỉ khả thi về mặt thương mại khi dự đoán được khối lượng sản xuất cao.