Vi mạch là gì?

Bạn sẽ học được gì

• Phân biệt vật liệu bán dẫn, vi mạch và chip.
• Giải thích vì sao nhiều công tắc nhỏ ghép lại làm được việc phức tạp.
• Nhận ra chip trong những thiết bị quen thuộc.

Cần biết trước

Không cần kiến thức chuyên môn; các thuật ngữ được giải thích ngay trong bài.

Vi mạch khác vật liệu bán dẫn ở chỗ nào?

Bán dẫn là tên của một loại vật liệu. Vi mạch là mạch điện tử đã được tạo ra trên vật liệu đó. Silicon là vật liệu bán dẫn làm nền cho nhiều mạch trong công nghiệp, nhưng một mảnh silicon trơn chưa có mạch thì chưa làm được việc gì.

Để có vi mạch, người ta bắt đầu từ wafer, một tấm bán dẫn mỏng dùng làm nền cho nhiều vi mạch cùng lúc. Quang khắc khắc vào hoặc dựng lên bề mặt wafer để tạo họa tiết của vi mạch. Việc này diễn ra trong fab, cơ sở công nghiệp nơi wafer silicon thô trở thành chip hoạt động được.

Tờ giấy trắng và trang đã in cho ta hình dung tương tự. Giấy là nền, còn nội dung được in lên mới tạo ra ý nghĩa.

Transistor làm gì bên trong vi mạch?

Transistor là công tắc đơn giản làm từ vật liệu bán dẫn. Nó bật hoặc tắt tùy theo thay đổi điện áp. Một công tắc chỉ có hai trạng thái, nhưng nhiều transistor ghép với nhau tạo ra được thiết bị phức tạp.

Một vi mạch chứa từ vài đến hàng tỷ transistor. Cách chúng được nối với nhau quyết định mạch làm việc gì. Cùng một số lượng transistor, nối khác đi sẽ cho chức năng khác.

Công tắc đèn trong nhà cũng bật hoặc tắt dòng điện, nhưng cần tay người gạt. Trong chip, điện áp là thứ làm transistor bật hoặc tắt.

Chip khác vi mạch ra sao, và gặp ở đâu?

Chip là một khối độc lập gồm bề mặt bán dẫn và vi mạch, được đóng gói để dùng trong thiết bị điện tử như điện thoại hay máy tính. Vi mạch là phần mạch bên trong. Chip là cả linh kiện đã đóng gói. Trong đời thường người ta hay dùng hai từ này thay nhau, nhưng khi cần chính xác, hãy tách phần mạch khỏi lớp vỏ.

Chip xuất hiện trong điện thoại thông minh, máy tính xách tay, thiết bị gia dụng thông minh, tivi và nhiều thiết bị khác.

Ví dụ trong đời sống

Hãy thu nhỏ dần một chiếc điện thoại, chỉ bằng suy nghĩ. Từ cả máy, ta tới một chip được đóng gói bên trong. Mở rộng vào chip là vi mạch, rồi tới từng transistor. Dưới cùng là silicon làm nền.

Quy mô ở đây rất lớn. Bảng thuật ngữ của NIST mô tả một wafer silicon có bề mặt chứa hàng nghìn vi mạch, và tổng cộng hơn một nghìn tỷ transistor.

Mỗi lời mô tả cho biết một tầng. “Có silicon” nói về vật liệu. “Có vi mạch” nói rằng một mạch điện tử đã được chế tạo. Muốn biết một chip cụ thể làm nhiệm vụ gì, ta cần tài liệu của chính chip đó.

Hiểu lầm thường gặp

Chip không chỉ là một mảnh silicon. Nó gồm vi mạch đã được tạo trên nền bán dẫn và lớp đóng gói.

Một transistor chưa phải là vi mạch. Vi mạch ghép nhiều transistor lại, từ vài chiếc đến hàng tỷ chiếc.

Biết số transistor chưa đủ để biết chip làm gì. Chức năng nằm ở cách các transistor được nối.

Câu hỏi thường gặp

Một vi mạch có bao nhiêu transistor?

Từ vài chiếc đến hàng tỷ chiếc, tùy loại vi mạch.

Chip được làm ở đâu?

Trong fab, cơ sở công nghiệp biến wafer silicon thô thành chip hoạt động được.

Chip và vi mạch có phải một thứ không?

Gần như vậy trong lời nói hằng ngày. Chính xác hơn, vi mạch là phần mạch, còn chip là linh kiện đã đóng gói chứa vi mạch đó.

Tóm tắt

• Bán dẫn là vật liệu; vi mạch là mạch tạo trên vật liệu đó.
• Transistor là công tắc nhỏ; ghép nhiều chiếc lại thì làm được việc phức tạp.
• Chip là vi mạch cùng nền bán dẫn đã được đóng gói để dùng trong thiết bị.