الملخص

شريحة LX34070T IC عبارة عن دائرة متكاملة متطورة طورتها شركة Microchip Technology، وهي مصممة لتوفير قدرات استشعار حثي عالي السرعة للموضع. وتتميز هذه الرقاقة باستخدامها في أنظمة التحكم في محركات السيارات الكهربائية (EV)، حيث تستفيد من تقنية الاستشعار الاستقرائي الاستقرائي المبتكرة القائمة على ثنائي الفينيل متعدد الكلور لتوفير أداء دقيق وموثوق. تجسد هذه الرقاقة الدائرية المتكاملة التطورات الحديثة في تكنولوجيا أشباه الموصلات، مما يسلط الضوء على التطور المستمر للدوائر المتكاملة منذ نشأتها في أواخر الخمسينيات. لقد أحدثت الدوائر المتكاملة (ICs) ثورة في صناعة الإلكترونيات، حيث مهدت الأعمال التأسيسية التي قام بها رواد مثل جاك كيلبي وروبرت نويس الطريق لسوق أشباه الموصلات العالمية. وقد أدى عرض كيلبي لأول دائرة متكاملة عاملة في شركة تكساس إنسترومنتس في عام 1958، ثم مساهمات نويس في شركة فيرتشايلد لأشباه الموصلات، إلى نقلة نوعية في التكنولوجيا، مما أتاح تطوير أجهزة إلكترونية مدمجة وقوية. واليوم، يستمر سوق الدوائر المتكاملة في التوسع، مدفوعًا بالابتكارات المستمرة في تصميم الرقائق وتغليفها لتلبية متطلبات التطبيقات الحديثة مثل الذكاء الاصطناعي (AI) والاتصالات السلكية واللاسلكية. تتميز شريحة الدوائر المتكاملة LX34070T بتصميمها القوي ومواصفاتها المتنوعة، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات عالية السرعة وعالية الدقة. تعمل ضمن نطاق إمداد يتراوح من 4.5 إلى 5.5 فولت وموجودة في حزمة TSSOP ذات 14 سنًا، وهي مصممة للعمل بشكل موثوق عبر نطاق واسع من درجات الحرارة من -40 إلى +150 درجة مئوية. يضمن هذا التنوع في الاستخدام قابليتها للتطبيق في كل من بيئات السيارات والبيئات الصناعية حيث تكون المتانة والدقة أمرًا بالغ الأهمية. تعمل تقنية القياس التفاضلي للرقاقة وقدرتها على رفض المجالات المغناطيسية الشاردة على تعزيز أدائها في الظروف الصعبة، خاصة في البيئات الصاخبة التي تتميز بها أنظمة السيارات الكهربائية. وفيما يتعلق بتوافر الرقاقة LX34070T-H/ST في السوق، يمكن الوصول إليها من خلال العديد من الموزعين، مما يضمن تلبية الطلب في الصناعة. ويؤكد اعتمادها وفقاً لمعايير AEC-Q100 على موثوقيتها وسلامتها للاستخدام على المدى الطويل. يجسد تصميم الرقاقة وعملية تصنيعها الطبيعة المعقدة والدقيقة لتصنيع أشباه الموصلات، والتي تتضمن خطوات متعددة مثل الطباعة الليثوغرافية الضوئية والحفر وزرع الأيونات لتحقيق دوائر متكاملة عالية الأداء وموثوقة. وبشكل عام، تعكس رقاقة الدوائر المتكاملة LX34070T الخطوات الكبيرة التي تحققت في تكنولوجيا أشباه الموصلات، منذ الأيام الأولى لاختراع الدوائر المتكاملة إلى الرقائق المتطورة عالية السرعة المتوفرة اليوم. وهي تؤكد على أهمية الابتكار المستمر والتعاون بين رواد الصناعة لدفع عجلة التقدم التكنولوجي في المستقبل، لا سيما في المجالات الناشئة مثل السيارات الكهربائية والذكاء الاصطناعي.

التاريخ

يمثل تطوير الدوائر المتكاملة (ICs) علامة فارقة في تاريخ الإلكترونيات. يمكن أن يُعزى اختراع الدوائر المتكاملة، والمعروفة أيضًا باسم الرقاقة الدقيقة، إلى العديد من الشخصيات الرئيسية في هذه الصناعة. في 12 سبتمبر 1958، نجح جاك كيلبي، وهو مهندس في شركة تكساس إنسترومنتس، في عرض أول رقاقة إلكترونية متكاملة تعمل بنجاح. وقد أحدث هذا الاختراع ثورة في صناعة الإلكترونيات، ممهدًا الطريق للاستخدام الواسع النطاق للهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر اليوم

. أكسبته أعمال كيلبي جائزة نوبل في الفيزياء عام 2000. على الرغم من مساهمته الهائلة، ظل كيلبي شخصية متواضعة نسبيًا في تاريخ التكنولوجيا، وغالبًا ما كان يقارن بالمبتكرين الأمريكيين العظماء الآخرين مثل توماس إديسون وهنري فورد لتأثيره على الحياة اليومية. وفي الفترة نفسها تقريباً، كان روبرت نويس من شركة فيرتشايلد لأشباه الموصلات يطور تكنولوجيا مماثلة. في عام 1959، تم الاعتراف بكل من كيلبي ونويس كمخترعين في طلبات براءات الاختراع الخاصة بشركتيهما للدوائر المتكاملة، مما أدى إلى معارك قانونية أدت في النهاية إلى اتفاقية ترخيص متبادل بين شركتي فيرتشايلد وتكساس إنسترومنتس. وكان لهذه الاتفاقية دور محوري في إنشاء سوق عالمية لتقنيات المعلومات، والتي تبلغ قيمتها الآن أكثر من $1 تريليون دولار سنويًا. استمر تطور الدوائر المتكاملة بمساهمات كبيرة من مختلف الشركات والباحثين. كان إدخال شركة IBM للوصلات البينية النحاسية لأشباه الموصلات تطورًا رائدًا، حيث كان ذلك إيذانًا بعصر جديد في تكنولوجيا أشباه الموصلات. وقد شهدت صناعة أشباه الموصلات تطورات لا هوادة فيها، لا سيما في تغليف الرقائق، مدفوعة بالطلب على أجهزة أصغر وأسرع وأكثر كفاءة. تشمل الابتكارات الأخيرة استثمار شركة SK hynix في تصنيع التغليف المتقدم ومرافق البحث والتطوير لمنتجات الذكاء الاصطناعي في الولايات المتحدة. تم الإعلان عن مشروع $3.87 مليار دولار في ويست لافاييت بولاية إنديانا في 3 أبريل 2024، ويهدف المشروع الذي تبلغ تكلفته 3.87 مليار دولار إلى دفع الابتكار في سلسلة توريد الذكاء الاصطناعي وخلق أكثر من ألف وظيفة في المنطقة. يؤكد هذا التطور الأهمية المستمرة لتكنولوجيا الدوائر المتكاملة في الإلكترونيات الحديثة ودورها المتزايد في التقنيات الجديدة والناشئة مثل الذكاء الاصطناعي. وبالتالي، فإن تاريخ الدوائر المتكاملة يتميز بالابتكار المستمر والتعاون بين رواد الصناعة، مما يمهد الطريق لتحقيق اختراقات تكنولوجية مستقبلية.

المواصفات

يبدأ تطوير شريحة LX34070T IC بتحديد نوع الجهاز الذي سيتم تصميمه. وتشمل الخيارات الدوائر المتكاملة (ICs) وASICs وFPGAs وSoCs وغيرها. بالنسبة للتطبيقات عالية السرعة مثل الاتصالات السلكية واللاسلكية أو معدات الشبكات، غالبًا ما تكون الدائرة المتكاملة الخاصة بالتطبيقات (ASIC) هي الخيار الأفضل نظرًا لصغر حجمها وأدائها القوي

. وعلى العكس من ذلك، بالنسبة للتطبيقات الأكثر مرونة التي تتطلب أداء مهام متعددة بأقل قدر من النفقات العامة، قد تكون FPGA أكثر ملاءمة. بمجرد تحديد نوع الجهاز، يتم تحديد المواصفات. تتضمن نقاط البيانات الرئيسية السوق المستهدفة والأداء المطلوب وأهداف الطاقة ومتطلبات واجهة IP وحالات الاستخدام. تشكل هذه المدخلات الأساس لمواصفات الشريحة وتطوير بنيتها. يجب أن تكون متطلبات الطاقة مفصلة للغاية، وتغطي جوانب مثل مجالات الطاقة والجهد الديناميكي وتوسيع نطاق التردد وأنماط الطاقة. وبالإضافة إلى ذلك، يجب تحديد عوامل مثل حجم القالب، وعدد الدبابيس، وتجميد تكوين بروتوكول الإنترنت IP، وأي متطلبات مخصصة لبروتوكول الإنترنت IP. فيما يتعلق بالتصميم المادي، يتم تحليل مقاييس مثل تقديرات حجم القالب ومتطلبات الطاقة وخيارات تصميم الحزمة. تتضمن عملية التصميم تخطيط الأرضية، وتقسيم RTL، والتركيب، وتحليل التوقيت الثابت، وتوليف شجرة الساعة (CTS). يقوم المصممون أيضًا بتحسين التوجيه وCTS وانتهاك التوقيت. يتم إجراء التحقق الرسمي والمادي والتحقق من الضوضاء لمعالجة اعتبارات الطاقة وتباين العملية والأداء الأساسي وتقليل وقت الاختبار. أثناء مرحلة التخطيط، عادةً ما يتم إعطاء أبعاد المكونات بأعشار المليمترات أو المئات من البوصة. على سبيل المثال، يبلغ قياس المكوّن المتري 2520 2.5 مم في 2.0 مم، وهو ما يعادل 0.10 بوصة في 0.08 بوصة في النظام الإمبراطوري. توجد استثناءات، خاصة بالنسبة لأصغر الأحجام السلبية المستطيلة المستطيلة. على سبيل المثال، تقوم بعض الشركات المصنعة بتطوير مكونات مترية 0201 بأبعاد 0.25 مم × 0.125 مم، ولكن الاسم الإمبراطوري 01005 يستخدم بالفعل لحزم 0.4 مم × 0.2 مم. يمكن أن تمثل هذه الأحجام الصغيرة المتزايدة تحديات من حيث قابلية التصنيع والموثوقية.

ميزات التصميم

تستخدم رقاقة LX34070T IC تقنية استشعار الموضع الاستقرائي القائم على ثنائي الفينيل متعدد الكلور التي تستخدم ملفًا أوليًا لتوليد مجال مغناطيسي تيار متردد يقترن بملفين ثانويين. عندما يزعج جسم معدني صغير مستهدف هذا المجال المغناطيسي، يتلقى كل ملف ثانوي جهدًا مختلفًا. ثم يتم استخدام نسبة هذه الفولتية لحساب الموضع المطلق، مما يوفر مزايا عالية السرعة ومنخفضة التأخير وهي ضرورية لتطبيقات مثل التحكم في محرك السيارة الكهربائية

. من خلال استخدام آثار اللوحة بدلاً من اللفات المغناطيسية التقليدية القائمة على المحولات وهياكل الملفات، يحقق LX34070T حجمًا وكتلة لا تذكر، مما يحسن دقته بشكل كبير. تضمن هذه الطريقة عدم اعتماد الأداء على قوة المغناطيس المطلقة بل على القياسات التفاضلية. وبالإضافة إلى ذلك، يعزز الجهاز المتانة من خلال الرفض الفعال للمجالات المغناطيسية الشاردة، وهو ما يمثل مصدر قلق كبير في بيئات السيارات الكهربائية (EV). يعمل الجهاز LX34070T ضمن نطاق إمداد يتراوح بين 4.5 و5.5 فولت ويتضمن حماية تصل إلى 18 فولت. وهي موضوعة في حزمة TSSOP ذات 14 سنًا ومصنفة للتشغيل عبر نطاق واسع من درجات الحرارة من -40 إلى +150 درجة مئوية. هذا التصميم القوي يجعلها مناسبة لتطبيقات السيارات والتطبيقات الصناعية حيث تكون الدقة والموثوقية أمرًا بالغ الأهمية. وقد أثبتت تقنية الاستشعار الاستقرائي الاستقرائي من شركة Microchip، التي تم تقديمها لأول مرة منذ أكثر من عقد من الزمان، جدارتها في الإنتاج بكميات كبيرة لمختلف استخدامات السيارات والاستخدامات الصناعية. ويواصل الطراز LX34070T هذا الإرث العريق، حيث يقدم حلول تغليف مبسطة ومنخفضة التكلفة للتطبيقات الحديثة مع الحفاظ على الأداء عالي السرعة ومنخفض الكمون المطلوب في البيئات الصعبة.

التطبيقات

تم تصميم مستشعر الموضع الاستقرائي LX34070 لتوفير حلول محسّنة للتحكم في المحرك لتطبيقات السيارات الكهربائية (EV)، مما يوفر العديد من المزايا المهمة مقارنةً بالمحللات المغناطيسية التقليدية ومحولات الطاقة التفاضلية الخطية للجهد (LVDTs)

. وتتمثل إحدى فوائده الأساسية في القدرة على إنشاء أنظمة تحكم في المحركات أخف وزنًا وأصغر حجمًا وأكثر موثوقية تلبي متطلبات السلامة الصارمة مع تقليل التكاليف الإجمالية للنظام. وقد تم تحسين وظائف المستشعر للتشغيل في البيئات الصاخبة النموذجية لمحركات التيار المستمر في السيارات، والتيارات العالية، والملفات اللولبية. تم تصميم الرقاقة المتكاملة LX34070 من Microchip خصيصاً لتطبيقات التحكم في محركات السيارات الكهربائية، حيث تتميز بمخرجات تفاضلية ومعدلات عينة سريعة وتصميم جاهز للسلامة الوظيفية للامتثال لمعيار ISO 26262 في تصنيف مستوى سلامة السيارات من المستوى C (ASIL-C). يمكّن المستشعر المصممين من زيادة تبسيط تصميمات التحكم في محركات السيارات الكهربائية من خلال إقرانه بأجهزة Microchip الأخرى الجاهزة للسلامة الوظيفية، بما في ذلك أجهزة التحكم الدقيقة AVR® و PIC® ذات 8 بت، وأجهزة التحكم الدقيقة 32 بت، وأجهزة التحكم بالإشارات الرقمية dsPIC®. من خلال استخدام تقنية الاستشعار الاستقرائي، يلغي LX34070 الحاجة إلى مغناطيسات باهظة الثمن وهياكل قائمة على المحولات الثقيلة، مما يسمح بالتكامل على لوحات الدوائر المطبوعة البسيطة والمدمجة (PCBs). وينتج عن ذلك حل تغليف أكثر فعالية من حيث التكلفة ومبسط للتحكم في محرك السيارة الكهربائية والتطبيقات الأخرى عالية السرعة ومنخفضة الكمون. تعمل ميزات المستشعر، بما في ذلك شهادة AEC-Q100 من الدرجة 0، ومذبذب مدمج لقيادة الملف الأساسي، والتحكم التلقائي في الكسب، على زيادة الدقة إلى أقصى حد عبر فجوات الهواء المستهدفة الكبيرة وضمان نطاق إدخال واسع مع حماية تصل إلى 18 فولت.

التصنيع

ينطوي تصنيع رقائق الدوائر المتكاملة LX34070T على عملية معقدة تُعرف باسم تصنيع أجهزة أشباه الموصلات. وتعد هذه العملية ضرورية لإنشاء الدوائر المتكاملة (ICs)، والتي تشمل مكونات مثل معالجات الكمبيوتر والمتحكمات الدقيقة وشرائح الذاكرة مثل فلاش NAND وDRAM

. وتتضمن عملية التصنيع خطوات متعددة، بما في ذلك الطباعة الليثوغرافية الضوئية والأكسدة الحرارية والترسيب بالغشاء الرقيق والغرس الأيوني والحفر، حيث يتم تطوير الدوائر الإلكترونية بشكل تدريجي على الرقاقة. وتتكون هذه الرقاقات عادةً من السيليكون النقي أحادي البلورة، على الرغم من أن أشباه الموصلات المركبة تستخدم أحياناً للتطبيقات المتخصصة.

معالجة الرقاقات

في المراحل الأولية، تتم معالجة الرقاقات أو المعالجة الأمامية للخطوط (FEOL)، حيث يتم تشكيل الترانزستورات مباشرة في السيليكون. تُزرع رقائق السيليكون إلى سبائك أسطوانية أحادية البلورة باستخدام عملية Czochralski ثم تُقطّع إلى رقائق بسماكة 0.75 مم تقريبًا. ويتم صقل هذه الرقائق للحصول على سطح منتظم ومستوٍ للغاية

. أثناء الإنتاج، يتم تجميع الرقاقات في مجموعات ونقلها داخل مصنع التصنيع باستخدام ناقلات الرقاقات مثل FOUPs (القرون الموحدة ذات الفتح الأمامي) وSMIFs (الواجهة الميكانيكية القياسية). تنقسم خطوات المعالجة بشكل عام إلى أربع فئات: الترسيب، والإزالة، والنمذجة، وتعديل الخصائص الكهربائية.

الطباعة الحجرية الضوئية والنقش الضوئي

يحدد النمذجة، التي تتحقق في المقام الأول من خلال الطباعة الليثوغرافية الضوئية، تصميم الجهاز على الرقاقة. يتم طلاء الرقاقة بمقاوم للضوء وتعريضها لصورة قناع باستخدام ضوء قصير الطول الموجي، وبعد ذلك يتم تطوير المناطق المكشوفة، مما يترك أجزاء من الرقاقة جاهزة لمزيد من المعالجة مثل زرع الأيونات أو ترسيب الطبقات

. يزيل الحفر، الذي يمكن أن يكون رطبًا أو جافًا، المواد من سطح الرقاقة لإنشاء الأنماط اللازمة. تاريخيًا، كان الحفر الرطب شائعًا ولكن تم استبداله إلى حد كبير بتقنيات الحفر الجاف نظرًا لدقته وقدرته على إنشاء أنماط أدق.

التغليف والاختبار

بعد أن يتم اختبار القوالب للتأكد من وظيفتها، تتضمن عملية التعبئة والتغليف تركيب القالب، وتوصيل وسادات الربط بالدبابيس باستخدام أسلاك ربط صغيرة، وإغلاق القالب. في العمليات الحديثة، تتعامل الآلات المتخصصة مع توصيل الأسلاك، باستخدام أسلاك ذهبية متصلة بإطار من الرصاص مصنوع من النحاس المطلي باللحام

. وبعد التعبئة والتغليف، تخضع الرقائق "للاختبار النهائي" للتحقق من الأداء الوظيفي والأداء، وغالبًا ما ينطوي ذلك على استخدام التصوير بالأشعة السينية ومعدات الاختبار الآلي. يتم تصنيع معدات التصنيع من قبل شركات مثل ASML وApplied Materials وTokyo Electron وLam Research، ويتم تحسين برامج الاختبار لتقليل وقت الاختبار وتكلفته.

حجم الميزة والتقدم

يعد حجم الميزة، أو عرض الخط، معيارًا حاسمًا في تصنيع أشباه الموصلات، حيث يحدد عرض أصغر الخطوط التي يمكن نقشها. وتستخدم العمليات المتقدمة طرقاً متقدمة مثل الفوقية لتنمية طبقات السيليكون فائقة النقاء وإدخال تقنيات مثل ترسيب السيليكون والجرمانيوم لتعزيز الحركية الإلكترونية

.

المقارنات

بمجرد اكتمال عملية الواجهة الأمامية، تخضع أجهزة أو رقائق أشباه الموصلات، بما في ذلك رقائق LX34070T IC، لمجموعة متنوعة من الاختبارات الكهربائية لتحديد ما إذا كانت تعمل بشكل صحيح. ويشار إلى النسبة المئوية للأجهزة الموجودة على الرقاقة التي تعمل بشكل صحيح باسم العائد. وعادةً ما يتكتم المصنعون على نسبة المردود الخاصة بهم، ولكن يمكن أن تصل إلى 30%، مما يعني أن 30% فقط من الرقائق الموجودة على الرقاقة تعمل على النحو المنشود

. تُستخدم عدة نماذج لتقدير المحصول، مثل نموذج مورفي ونموذج بواسون والنموذج ذي الحدين ونموذج مور ونموذج سيدز. وتأخذ هذه النماذج في الحسبان توزيع الرقائق المعيبة عبر الرقاقة، والتي تختلف من عيوب مركزة على الحواف إلى عيوب منتشرة بشكل منتظم أو متجمعة. يوفر تكامل العديد من المكونات على رقاقة واحدة العديد من المزايا، مما يجعل الدوائر المتكاملة تقنية مهمة في صناعة الإلكترونيات. وتسمح المكونات النشطة، مثل الثنائيات والترانزستورات، بوظائف مثل تضخيم الإشارة والتبديل، بينما تضمن المكونات السلبية، مثل المقاومات والمكثفات، تشكيل الإشارة وتخزين الطاقة بشكل مناسب. تتمثل إحدى أهم فوائد الدوائر المتكاملة في التصغير، مما يتيح إنشاء أنظمة معقدة في شكل مضغوط، مما يؤدي إلى انتشار التكنولوجيا المتقدمة في الحياة اليومية. ويؤدي هذا التصغير إلى زيادة كثافة المعدات وتقليل طول الاتصال بين المكونات، مما يؤدي إلى تشغيل أسرع واستهلاك أقل للطاقة. وفيما يتعلق بالتصنيع، تنطوي العملية على خطوات متعددة، بما في ذلك تحضير رقاقة السيليكون، وزرع الأيونات، والانتشار، والطباعة الليثوغرافية الضوئية، والأكسدة، والترسيب بالبخار الكيميائي، والتعدين، والتغليف. تضمن المطابقة الدقيقة للمكونات داخل الدوائر المتكاملة أداءً متناسقًا، وهو أمر ضروري للتطبيقات التي تتطلب مستويات جهد وتيار دقيقة، مثل معالجة الإشارات التناظرية. تستفيد رقاقات الدوائر المتكاملة LX34070T من هذه التطورات، مما يوفر أداءً وموثوقية عالية. كما تؤثر تقنيات التصنيع المختلفة، بما في ذلك المعالجة أحادية الرقاقة والمعالجة على دفعات، على إنتاجية وأداء الرقائق المتكاملة. تميل المعالجة أحادية الرقاقة إلى توفير تحكم وتوحيد أفضل، وهو ما يمكن أن يكون حاسمًا للدوائر المتكاملة المتقدمة مثل LX34070T. كما يمكن أن يتأثر العائد أيضًا بتصميم وتشغيل منشأة التصنيع، مما يسلط الضوء على أهمية التحكم في العملية وتحسينها في إنتاج الدوائر المتكاملة عالية الجودة.

دليل المستخدم

عملية التصميم

بمجرد الانتهاء من تصميم الشريحة الخاصة بك، يحين وقت اختبارها. وهذا ما يسمى التحقق والتحقق من الصحة (V&V). تتضمن عملية التحقق والتحقق اختبار الشريحة باستخدام منصات محاكاة ومحاكاة مختلفة للتأكد من أنها تلبي جميع المتطلبات وتعمل بشكل صحيح. إذا كانت هناك أي أخطاء في التصميم، فستظهر خلال هذه المرحلة من التطوير. تساعد عملية التحقق من الصحة أيضاً في تحديد الصحة الوظيفية لبعض النماذج الأولية المصنعة في البداية. وأخيراً يتم تصنيع التصميم التخطيطي المادي. بعد تصميم الرقاقة والتحقق من صحتها، يتم إرسال ملف .GDS إلى المسبك لتصنيعها

.

تدفق تصميم الرقاقة

التصميم الوظيفي

الخطوة التالية في العملية هي التصميم الوظيفي. وهي تتضمن تحديد وظائف وسلوك الشريحة. ويشمل ذلك إنشاء وصف عالي المستوى لمتطلبات النظام وتصميم الخوارزميات وتدفق البيانات اللازمة لتلبية تلك المتطلبات. ويتمثل الهدف من هذه المرحلة في إنشاء مواصفات وظيفية يمكن استخدامها كمخطط لبقية عملية التصميم

.

التصميم المنطقي

تتضمن هذه الخطوة إنشاء الدوائر المنطقية الرقمية المطلوبة لتنفيذ الوظيفة المحددة في مرحلة التصميم الوظيفي. وتتضمن هذه المرحلة إنشاء تصميم منطقي باستخدام لغة وصف الأجهزة (HDL) والتحقق من صحة التصميم باستخدام المحاكاة

.

تصميم الدوائر

تتمثل الخطوة التالية في تصميم الرقاقة بعد تحديد المتطلبات في إنشاء بنية تلبي هذه المتطلبات مع الحفاظ على التكاليف واستهلاك الطاقة عند الحد الأدنى، من بين اعتبارات أخرى. خلال المرحلة الأولية من تصميم الشريحة، يتخذ المصممون قرارات حاسمة بشأن البنية مثل الاختيار بين RISC (كمبيوتر مجموعة التعليمات المخفضة) أو CISC (كمبيوتر مجموعة التعليمات المعقدة)، وتحديد عدد وحدات المنطق الحسابية (ALUs) المطلوبة، وتحديد بنية وعدد خطوط الأنابيب، واختيار حجم ذاكرة التخزين المؤقت، وعوامل أخرى. تشكل هذه الخيارات الأساس لبقية عملية التصميم، لذلك من الضروري أن يقوم المصممون بتقييم كل جانب بعناية والنظر في كيفية تأثيره على كفاءة الشريحة وأدائها بشكل عام. تستند هذه القرارات إلى الاستخدام المقصود للشريحة ومتطلباتها المحددة، والهدف النهائي هو إنشاء تصميم يتسم بالكفاءة والفعالية مع تقليل استهلاك الطاقة والتكاليف

.

الاختبار والتصنيع

يقوم المصنع باختبار الرقائق الموجودة على الرقاقة باستخدام جهاز اختبار إلكتروني يضغط على الرقاقة بمجسات صغيرة جدًا. تقوم الآلة بوضع علامة على كل رقاقة سيئة بقطرة من الصبغة. في الوقت الحالي، يمكن وضع علامات الصبغة الإلكترونية إذا تم تسجيل بيانات (نتائج) اختبار الرقاقة في قاعدة بيانات حاسوبية مركزية و"وضع الرقائق في ثنائيات"

. تأتي خيارات الحزمة والاختبار مع مجموعة من التعقيدات الخاصة بها مثل تصميم الحزمة والمحاكاة، ودعم بناء النموذج الأولي، ودعم التصنيع، ودعم العملاء، وتصميم أجهزة الاختبار، والاختبار الكهربائي، وتصحيح أخطاء السيليكون.

التطورات المستقبلية

إن مستقبل تصميم الرقائق الإلكترونية مثير وسريع التطور، مدفوعًا بالتطورات التكنولوجية التي تتيح أداءً أعلى واستهلاكًا أقل للطاقة ووظائف أكثر

. تُعد شرائح الجيل التالي محورية بشكل خاص في تسهيل حلول العصر الجديد، خاصةً في مجالات الذكاء الاصطناعي (AI) والتعلم الآلي (ML). تتطلب هذه التقنيات قوة حاسوبية كبيرة، وهو ما يمكن أن توفره الشرائح المتقدمة. وتشمل تطبيقات الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي مختلف الصناعات، بما في ذلك المركبات ذاتية القيادة، وحلول الرعاية الصحية الشخصية، والروبوتات المتقدمة. ومن المجالات الرئيسية الأخرى ذات التأثير الكبير لشرائح الجيل التالي مجال إنترنت الأشياء (IoT). ويتطلب انتشار الأجهزة المتصلة بالإنترنت وجود شرائح قوية وموفرة للطاقة وفعالة من حيث التكلفة لتمكين الاتصال ومعالجة البيانات عبر مجموعة واسعة من الأجهزة. وبالإضافة إلى ذلك، من المتوقع أن تؤدي التطورات في شبكات الجيل الخامس، مدفوعة بشرائح الجيل التالي، إلى توفير اتصال عالي السرعة ومنخفض الكمون وفتح إمكانيات جديدة في مجالات مثل الواقع الافتراضي والواقع المعزز والجراحة عن بُعد. فيما يتعلق بتطبيقات صناعية محددة، تستثمر شركة SK hynix، وهي شركة رائدة في إنتاج رقائق الذاكرة عالية النطاق الترددي (HBM)، بنشاط في تطوير تصنيع العبوات المتقدمة ومرافق البحث والتطوير لمنتجات الذكاء الاصطناعي. وتهدف مبادرتها في إنديانا إلى دفع عجلة الابتكار في سلسلة توريد الذكاء الاصطناعي وتعزيز مرونة سلسلة التوريد مع توفير أكثر من ألف وظيفة جديدة في المنطقة. يسلط هذا الاستثمار الضوء على أهمية التغليف المتقدم في مستقبل تكنولوجيا أشباه الموصلات، حيث إنه يعزز الكثافة والأداء من خلال التكامل غير المتجانس. علاوة على ذلك، تتعاون شركة SK hynix مع المؤسسات الأكاديمية مثل جامعة بوردو لتطوير مشاريع البحث والتطوير التي تركز على التغليف المتقدم والتكامل غير المتجانس. كما أنها تهدف أيضًا إلى تنمية القوى العاملة في مجال التكنولوجيا المتقدمة من خلال تطوير برامج تدريبية ومناهج دراسية متعددة التخصصات بالشراكة مع جامعة بوردو وكلية المجتمع Ivy Tech. سيستمر تكامل تقنيات تصميم الرقائق المتقدمة وتقنيات التغليف في لعب دور حاسم في تطور الإلكترونيات، مما يتيح حلولاً أكثر ابتكاراً في مختلف الصناعات. ومع تقدم هذه التقنيات، يمكننا أن نتوقع المزيد من التطورات المثيرة في تصميم الرقائق والحلول التي تتيحها، مما سيشكل مستقبل صناعة أشباه الموصلات وما بعدها.