صفحة 90 - كتاب الهندسة - الصف 11 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

📚 الدائرة المتكاملة (IC)

المفاهيم الأساسية

الدائرة المتكاملة (IC) / الرقاقة الدقيقة (Microchip): قطعة مسطحة من مادة شبه موصلة (غالباً السيليكون) مُدمج بها مجموعة من الترانزستورات والمقاومات والمكثفات لتكوين دوائر رقمية.

البوابات المنطقية: تتكون بدمج مجموعات من المقاومات والترانزستورات والصمامات الثنائية داخل الدائرة المتكاملة.

خريطة المفاهيم

```markmap

الدائرة المتكاملة (IC)

1. تعريفها ومكوناتها

الرقاقة الدقيقة (Microchip)

• قطعة من مادة شبه موصل (سيليكون)
• تحتوي على: ترانزستورات، مقاومات، مكثفات
• تُكوّن بوابات منطقية

2. أهميتها وخصائصها

الأساس

• أساس تكوين جميع الأجهزة الإلكترونية والرقمية الحديثة

المزايا (مقارنة بالدوائر المنفصلة)

• أصغر حجماً
• أكثر سرعة
• أقل تكلفة (عند الإنتاج بكميات كبيرة)

3. تصنيفها حسب عدد الترانزستورات

SSI (صغيرة الحجم)

• 10 إلى 20 ترانزستور

MSI (متوسطة الحجم)

• عشرات إلى مئات الترانزستورات

LSI (كبيرة الحجم)

• عشرات إلى مئات الآلاف من الترانزستورات

VLSI (فائقة الحجم)

• عشرات الآلاف إلى مليون ترانزستور

ULSI (هائلة الحجم)

• ملايين إلى مليارات الترانزستورات

4. تصنيفها حسب الوظيفة

رقمية

تماثلية

مزيج من النوعين

5. مثال تطبيقي

المعالجة المركزية (CPU)

• نوع من الدوائر المتكاملة
• قد تحتوي على مليارات من الترانزستورات

```

نقاط مهمة

• الهدف من الدائرة المتكاملة هو دمج أكبر عدد ممكن من البوابات المنطقية ودوائر رقمية أخرى في رقاقة واحدة.
• تكلفة تصميم الدائرة المتكاملة مرتفعة، لكن إنتاجها بكميات كبيرة يخفض التكلفة على المستهلك.
• يمكن تصنيف الدوائر المتكاملة بناءً على تصميم الرقاقة وعدد الترانزستورات بها.

Integrated Circuit (IC)

إذا فتحت جهازاً إلكترونياً أو رقمياً فإنك ستلاحظ مكونات إلكترونية صغيرة أو كبيرة ذات أطراف عديدة. يطلق على هذه المكونات اسم الرقائق الدقيقة (Microchips)، وتتكون من قطعة مسطحة من مادة شبه موصلة غالباً من السيليكون مُدمج بها مجموعة من الترانزستورات والمقاومات والمكثفات. ويتم تكوين البوابات المنطقية بدمج مجموعات من المقاومات والترانزستورات والصمامات الثنائية، وهكذا يمكن للدائرة إجراء عمليات سهلة أو معقدة من خلال المجموعات المتنوعة من البوابات المنطقية. ويطلق على الدوائر الرقمية ذات المكونات المتعددة اسم الدوائر المتكاملة.

شكل 3.5: دائرة التكامل الفائق (VLSI)

تُعد الدائرة المتكاملة أساس تكوين جميع الأجهزة الإلكترونية والرقمية الحديثة، وتتميز بكونها أصغر حجماً وأكثر سرعة وأقل تكلفة من أنواع الدوائر الأخرى التي تتكون من مكونات إلكترونية منفصلة. ورغم التكلفة المرتفعة لتصميم الدائرة المتكاملة، فإن إنتاج كميات كبيرة منها يؤدي لخفض تكلفة الرقاقة على المستهلك.

شكل 3.4: دائرة متكاملة قياسية

جدول 3.4: الدائرة المتكاملة

بناءً على تصميم كل رِقاقة وعدد الترانزستورات بها، يمكن تصنيف الدوائر المتكاملة إلى:

: الدوائر المتكاملة صغيرة الحجم (Small Scale Integration-SSI) تصل مكوناتها إلى عشرة إلى عشرين ترانزستوراً.

: الدوائر المتكاملة متوسطة الحجم (Medium Scale Integration-MSI) تتكون من عشرات إلى مئات الترانزستورات.

: الدوائر المتكاملة كبيرة الحجم (Large Scale Integration-LSI): تتكون من عشرات إلى مئات الآلاف من الترانزستورات.

: الدوائر المتكاملة الفائقة (Very Large Scale Integration-VLSI) تتكون من عشرات الآلاف إلى مليون ترانزستور.

: الدوائر المتكاملة هائلة الحجم (Ultra Large Scale Integration-ULSI) تتكون من ملايين إلى مليارات الترانزستورات.

ويمكن تصنيف الدوائر المتكاملة إلى رقمية أو تماثلية أو مزيج من هذين النوعين. وتهدف الدائرة المتكاملة إلى دمج أكبر عدد ممكن من البوابات المنطقية، وكذلك دوائر رقمية أخرى في رقاقة واحدة من أشباه الموصلات. وتُعد المعالجة المركزية في الحاسوب نوعاً من الدوائر المتكاملة والتي قد تحتوي على مليارات من الترانزستورات.

وزارة التعليم Ministry of Education 2025 - 1447

90

Integrated Circuit (IC) إذا فتحت جهازاً إلكترونياً أو رقمياً فإنك ستلاحظ مكونات إلكترونية صغيرة أو كبيرة ذات أطراف عديدة. يطلق على هذه المكونات اسم الرقائق الدقيقة (Microchips)، وتتكون من قطعة مسطحة من مادة شبه موصلة غالباً من السيليكون مُدمج بها مجموعة من الترانزستورات والمقاومات والمكثفات. ويتم تكوين البوابات المنطقية بدمج مجموعات من المقاومات والترانزستورات والصمامات الثنائية، وهكذا يمكن للدائرة إجراء عمليات سهلة أو معقدة من خلال المجموعات المتنوعة من البوابات المنطقية. ويطلق على الدوائر الرقمية ذات المكونات المتعددة اسم الدوائر المتكاملة. شكل 3.5: دائرة التكامل الفائق (VLSI) تُعد الدائرة المتكاملة أساس تكوين جميع الأجهزة الإلكترونية والرقمية الحديثة، وتتميز بكونها أصغر حجماً وأكثر سرعة وأقل تكلفة من أنواع الدوائر الأخرى التي تتكون من مكونات إلكترونية منفصلة. ورغم التكلفة المرتفعة لتصميم الدائرة المتكاملة، فإن إنتاج كميات كبيرة منها يؤدي لخفض تكلفة الرقاقة على المستهلك. شكل 3.4: دائرة متكاملة قياسية جدول 3.4: الدائرة المتكاملة بناءً على تصميم كل رِقاقة وعدد الترانزستورات بها، يمكن تصنيف الدوائر المتكاملة إلى: : الدوائر المتكاملة صغيرة الحجم (Small Scale Integration-SSI) تصل مكوناتها إلى عشرة إلى عشرين ترانزستوراً. : الدوائر المتكاملة متوسطة الحجم (Medium Scale Integration-MSI) تتكون من عشرات إلى مئات الترانزستورات. : الدوائر المتكاملة كبيرة الحجم (Large Scale Integration-LSI): تتكون من عشرات إلى مئات الآلاف من الترانزستورات. : الدوائر المتكاملة الفائقة (Very Large Scale Integration-VLSI) تتكون من عشرات الآلاف إلى مليون ترانزستور. : الدوائر المتكاملة هائلة الحجم (Ultra Large Scale Integration-ULSI) تتكون من ملايين إلى مليارات الترانزستورات. ويمكن تصنيف الدوائر المتكاملة إلى رقمية أو تماثلية أو مزيج من هذين النوعين. وتهدف الدائرة المتكاملة إلى دمج أكبر عدد ممكن من البوابات المنطقية، وكذلك دوائر رقمية أخرى في رقاقة واحدة من أشباه الموصلات. وتُعد المعالجة المركزية في الحاسوب نوعاً من الدوائر المتكاملة والتي قد تحتوي على مليارات من الترانزستورات. وزارة التعليم Ministry of Education 2025 - 1447 90 --- VISUAL CONTEXT --- **FIGURE**: شكل 3.5: دائرة التكامل الفائق (VLSI) Description: Several integrated circuits (ICs) are shown, including DIP packages and a surface-mount component. They are arranged on a surface, with some appearing to be connected by wires. Context: Illustrates different types of integrated circuits, including VLSI (Very Large Scale Integration). **FIGURE**: شكل 3.4: دائرة متكاملة قياسية Description: A close-up view of a printed circuit board (PCB) featuring a large, black, square integrated circuit (IC) chip. The chip has many pins and is surrounded by other electronic components like capacitors. The PCB itself has visible traces and markings. Context: Shows a standard integrated circuit on a printed circuit board, representing a typical electronic component. **TABLE**: Untitled Description: No description Table Structure: Headers: حجم الدائرة المتكاملة | عدد الترانزستورات Rows: Row 1: SSI | 10 - 1 Row 2: MSI | 500 - 10 Row 3: LSI | 20.000 - 500 Row 4: VLSI | 1.000.000 - 20.000 Row 5: ULSI | 1.000.000 < Context: Classifies integrated circuits based on their size (SSI, MSI, LSI, VLSI, ULSI) and the number of transistors they contain. **FIGURE**: Figure showing a CPU Description: A square-shaped Central Processing Unit (CPU) chip is shown from the top, with a green circuit board and intricate circuitry visible. The underside, with numerous pins, is also partially visible. Context: Represents a complex integrated circuit, specifically a CPU, used in computers, highlighting the advanced nature of modern ICs.