چپ کیا ہے، چپس کی اقسام اور پیکجز

یہ معلوم نہیں ہے کہ ایک سیمی کنڈکٹر چپ پر دو یا دو سے زیادہ ٹرانزسٹر بنانے کا خیال سب سے پہلے کس نے آیا۔ یہ خیال شاید سیمی کنڈکٹر عنصر کی پیداوار کے آغاز کے فوراً بعد پیدا ہوا ہو۔ یہ معلوم ہے کہ اس نقطہ نظر کی نظریاتی بنیادیں پچھلی صدی کے ابتدائی 50 کی دہائی میں شائع ہوئی تھیں۔ تکنیکی مسائل پر قابو پانے میں 10 سال سے بھی کم کا عرصہ لگا، اور 60 کی دہائی کے اوائل میں پہلی ڈیوائس تیار کی گئی جس میں ایک پیکج میں کئی الیکٹرانک اجزاء شامل تھے - ایک مائیکرو چپ (چپ)۔ اس کے بعد سے بنی نوع انسان نے بہتری کی راہ پر گامزن کیا جس کا خاتمہ ابھی باقی ہے۔

ICs کا مقصد

فی الحال، انضمام کی مختلف ڈگریوں کے ساتھ الیکٹرانک اسمبلیوں کی ایک وسیع اقسام مربوط ڈیزائنوں میں بنائی جاتی ہیں۔ ان سے، اینٹوں کے طور پر، آپ مختلف الیکٹرانک آلات کو جمع کر سکتے ہیں. اس طرح، ریڈیو رسیور کے سرکٹ کو مختلف طریقوں سے لاگو کیا جا سکتا ہے. نقطہ آغاز چپس اور ٹرانجسٹروں کے سیٹ استعمال کرنا ہے۔ ان کے پنوں کو جوڑ کر، آپ ریسیور ڈیوائس بنا سکتے ہیں۔ اگلا مرحلہ انفرادی اسمبلیوں کو مربوط ڈیزائن میں استعمال کرنا ہے (ہر ایک اپنے اپنے حصار میں):

• ریڈیو فریکوئنسی یمپلیفائر؛
• heterodyne;
• مکسر
• آڈیو فریکوئنسی یمپلیفائر.

آخر میں، سب سے جدید قسم - ایک ہی چپ میں پورا وصول کنندہ، آپ کو صرف چند بیرونی غیر فعال عناصر شامل کرنے کی ضرورت ہے۔ ظاہر ہے، جیسے جیسے انضمام کی ڈگری بڑھتی جاتی ہے، سرکٹس کی تعمیر آسان ہوتی جاتی ہے۔ یہاں تک کہ آج کل ایک مکمل کمپیوٹر بھی ایک چپ پر محسوس کیا جا سکتا ہے۔ اس کی کارکردگی اب بھی روایتی کمپیوٹنگ ڈیوائسز سے کم رہے گی لیکن ٹیکنالوجی کی ترقی کے ساتھ شاید اس نقطہ کو بھی شکست دی جا سکتی ہے۔

چپس کی اقسام

آج کل چپ کی اقسام کی ایک بڑی تعداد موجود ہے۔ عملی طور پر کوئی بھی مکمل الیکٹرانک اسمبلی، معیاری یا خصوصی، مائیکرو ڈیزائن میں آتی ہے۔ ایک جائزہ میں تمام اقسام کی فہرست بنانا اور الگ کرنا ممکن نہیں ہے۔ لیکن عام طور پر چپس کو ان کی فعالیت کے مطابق تین عالمی زمروں میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔

1. ڈیجیٹل. وہ مجرد سگنلز کے ساتھ کام کرتے ہیں۔ ڈیجیٹل سطحوں کو ان پٹ کو کھلایا جاتا ہے اور ڈیجیٹل شکل میں سگنل بھی آؤٹ پٹ سے لیے جاتے ہیں۔ آلات کی یہ کلاس سادہ منطقی عناصر سے لے کر جدید ترین مائیکرو پروسیسرز تک فیلڈ کا احاطہ کرتی ہے۔ اس میں قابل پروگرام لاجک میٹرکس، میموری ڈیوائسز وغیرہ بھی شامل ہیں۔
2. اینالاگ. وہ سگنلز کے ساتھ کام کرتے ہیں جو ایک مسلسل قانون کے مطابق بدلتے ہیں۔ ایسی چپ کی ایک عام مثال آڈیو فریکوئنسی یمپلیفائر ہے۔ اس کلاس میں مربوط لائن اسٹیبلائزرز، سگنل جنریٹرز، پیمائش کے سینسر، اور بہت کچھ بھی شامل ہے۔ اینالاگ زمرہ میں غیر فعال عناصر کے سیٹ بھی شامل ہیں (مزاحم، RC سرکٹس، وغیرہ).
3. اینالاگ سے ڈیجیٹل (ڈیجیٹل سے اینالاگ). یہ چپس نہ صرف مجرد ڈیٹا کو مسلسل ڈیٹا میں تبدیل کرتی ہیں یا اس کے برعکس۔ ایک ہی معاملے میں ماخذ یا موصول ہونے والے سگنلز کو بڑھایا جا سکتا ہے، تبدیل کیا جا سکتا ہے، ماڈیول کیا جا سکتا ہے، ڈی کوڈ کیا جا سکتا ہے، وغیرہ۔ ینالاگ سے ڈیجیٹل سینسرز کو کمپیوٹنگ آلات کے ساتھ مختلف تکنیکی عملوں کے پیمائشی سرکٹس کو مواصلت کرنے کے لیے بڑے پیمانے پر استعمال کیا جاتا ہے۔

نیز مائکرو سرکٹس کو پیداوار کی قسم کے مطابق تقسیم کیا گیا ہے:

• سیمی کنڈکٹر - ایک واحد سیمی کنڈکٹر کرسٹل پر بنایا گیا؛
• فلم - غیر فعال عناصر موٹی یا پتلی فلموں کی بنیاد پر بنائے جاتے ہیں؛
• ہائبرڈ: فعال سیمی کنڈکٹر ڈیوائسز غیر فعال فلمی عناصر کے لیے "پلانٹ" کیے جاتے ہیں (ٹرانجسٹر وغیرہ)۔

لیکن مائیکرو سرکٹس کے اطلاق کے لیے یہ درجہ بندی زیادہ تر معاملات میں زیادہ عملی معلومات نہیں دیتی۔

چپ شیلس

اندرونی مواد کی حفاظت اور تنصیب کو آسان بنانے کے لیے، مائیکرو سرکٹس ایک پیکج میں رکھے جاتے ہیں۔ ابتدائی طور پر، زیادہ تر مائکرو سرکٹس دھات کے خول میں تیار کیے گئے تھے (سرکلر یا مستطیل) فریم کے ساتھ ترتیب دیے گئے لچکدار پنوں کے ساتھ۔

اس ڈیزائن نے چھوٹے بنانے کے تمام فوائد کو استعمال کرنے کی اجازت نہیں دی، کیونکہ ڈیوائس کے طول و عرض کرسٹل کے سائز کے مقابلے میں بہت بڑے تھے۔ اس کے علاوہ، انضمام کی ڈگری کم تھی، جس نے صرف مسئلہ کو بڑھا دیا. ساٹھ کی دہائی کے وسط میں، ڈی آئی پی (دوہری ان لائن پیکیج)، ایک مستطیل خانہ جس کے دونوں طرف کڑے پن ہیں۔ بڑے سائز کا مسئلہ حل نہیں ہوا، لیکن اس کے باوجود، اس حل نے زیادہ پیکنگ کثافت حاصل کرنے کے ساتھ ساتھ الیکٹرانک سرکٹس کی خودکار اسمبلی کو آسان بنانے کی اجازت دی۔ ڈی آئی پی پیکج میں چپ پنوں کی تعداد 4 سے 64 تک ہوتی ہے، حالانکہ 40 سے زیادہ "ٹانگوں" والے پیکج اب بھی نایاب ہیں۔

اہم! گھریلو پیداوار کے ڈی آئی پی مائیکرو سرکٹس میں پن کی جگہ 2.5 ملی میٹر ہے، جبکہ درآمد شدہ - 2.54 ملی میٹر (1 لائن = 0.1 انچ)۔ اس کی وجہ سے، مسائل پیدا ہوتے ہیں جب باہمی طور پر روسی اور درآمد شدہ پیداوار کے مکمل، بظاہر ینالاگوں کو تبدیل کیا جائے۔ ایک چھوٹا سا تضاد بورڈز اور پینلز میں ایک جیسی فعالیت اور پن اسائنمنٹ ڈیوائسز کو انسٹال کرنا مشکل بنا دیتا ہے۔

الیکٹرانک ٹیکنالوجی کی ترقی کے ساتھ، DIP پیکجوں کے نقصانات واضح ہو گئے۔ مائیکرو پروسیسرز کے پاس کافی پن نہیں تھے، اور پنوں کی بڑھتی ہوئی تعداد کو پیکجوں کا سائز بڑھانے کی ضرورت تھی۔ دوسرا مسئلہ جس نے ڈی آئی پی کے تسلط کے دور کو قریب لایا وہ سطح پر بڑھتے ہوئے پھیلاؤ کا تھا۔یہ چپس اب بورڈوں پر سوراخوں میں نہیں لگائے گئے تھے، بلکہ براہ راست پیڈ پر سولڈرڈ کیے گئے تھے۔ چڑھنے کا یہ طریقہ بہت عقلی نکلا، اسی لیے پیکجوں میں چپس کی ضرورت تھی جو سطحی سولڈرنگ کے مطابق بنائے گئے تھے۔ اور "ہول" بڑھتے ہوئے آلات کی نقل مکانی کا عمل (حقیقی سوراخ) عناصر کا نام دیا گیا ہے۔ ایس ایم ڈی (سطح ماونٹڈ تفصیل).

سطح پر نصب ہونے کا پہلا قدم SOIC پیکجوں کا تعارف اور ان میں ترمیم (SOP، HSOP اور دیگر اقسام)۔ ڈی آئی پی کی طرح، ان کے لمبے اطراف میں ڈوول پن کی دو قطاریں ہوتی ہیں لیکن وہ دیوار کے نیچے والے حصے کے متوازی ہوتے ہیں۔

ایک اور ترقی QFP ہاؤسنگ ہے۔ اس کیس کے ہر طرف مربع شکل کے پن ہیں۔ یہ PLLC کیس سے ملتا جلتا تھا لیکن یہ اب بھی DIP کیس کے قریب تھا حالانکہ پن بھی فریم کے چاروں طرف تھے۔

کچھ وقت کے لئے ڈی آئی پی چپس نے پروگرام کے قابل ڈیوائس سیکٹر میں اپنا انتظام کیا تھا (ROM، کنٹرولر، PLM)، لیکن آن چپ پروگرامنگ کے پھیلاؤ نے حقیقی سوراخ والے ڈبل قطار پیکجوں کو بھی اس علاقے سے باہر دھکیل دیا۔ آج کل، یہاں تک کہ وہ پرزے جو بظاہر ہول ماؤنٹنگ کا کوئی متبادل نہیں ہیں - جیسے مربوط وولٹیج ریگولیٹرز وغیرہ - SMD فارمیٹ شدہ ہیں۔

مائکرو پروسیسرز کے لیے مکانات کی ترقی نے ایک مختلف راستہ اختیار کیا ہے۔ چونکہ پنوں کی تعداد کسی بھی معقول سائز کے مربع کے دائرے میں فٹ نہیں ہوتی ہے، اس لیے ایک بڑی چپ کی ٹانگیں میٹرکس کی شکل میں ترتیب دی جاتی ہیں۔پی جی اے، ایل جی اے، وغیرہ۔).

چپس کے استعمال کے فوائد

مائیکرو چپ کی آمد نے الیکٹرانکس کی دنیا میں انقلاب برپا کردیا (خاص طور پر مائکرو پروسیسر ٹیکنالوجی میں)۔ لائٹ بلب کمپیوٹرز، جنہوں نے ایک یا زیادہ کمروں کو لے لیا، ایک تاریخی تجسس کے طور پر یاد کیا جاتا ہے۔ لیکن ایک جدید پروسیسر میں تقریباً 20 بلین ٹرانجسٹر ہوتے ہیں۔اگر ہم کم از کم 0.1 مربع سینٹی میٹر کے ایک مجرد ٹرانزسٹر کا رقبہ فرض کریں، تو مجموعی طور پر پروسیسر کے زیر قبضہ رقبہ کم از کم 200000 مربع میٹر ہونا چاہیے - تقریباً 2000 تین کمروں والے درمیانے سائز کے اپارٹمنٹس۔

میموری، ساؤنڈ کارڈ، آڈیو کارڈ، نیٹ ورک اڈاپٹر اور دیگر پیری فیرلز کے لیے جگہ فراہم کرنا بھی ضروری ہے۔ اتنے مجرد عناصر کو نصب کرنے کی لاگت بہت زیادہ ہوگی، اور قابلِ اعتبار حد تک کم ہوگی۔ خرابیوں کا سراغ لگانا اور مرمت میں ناقابل یقین حد تک طویل وقت لگے گا۔ یہ واضح ہے کہ پرسنل کمپیوٹرز کا دور انتہائی مربوط چپس کے بغیر کبھی نہیں ہوا ہوگا۔ نیز، آج کی ٹکنالوجی کے بغیر، کمپیوٹنگ سے متعلق آلات، صارف سے صنعتی یا سائنسی

الیکٹرانکس کی ترقی کی سمت آنے والے کئی سالوں کے لیے پہلے سے متعین ہے۔ یہ، سب سے پہلے، مائکروچپ عناصر کے انضمام کی ڈگری میں اضافہ ہے، جو ٹیکنالوجی کی مسلسل ترقی سے منسلک ہے. جب مائیکرو الیکٹرانکس کی صلاحیتیں اپنی حدوں کو پہنچ جاتی ہیں تو ایک قابلیت کی چھلانگ لگتی ہے، لیکن یہ بہت دور مستقبل کا معاملہ ہے۔

متعلقہ مضامین: