Характеристики на интегралните схеми

Интегралната схема (IC) е едно от най-сложните неща, правени някога. Те се състоят от малки квадратчета от силиций, отпечатани с микроскопични шарки. Моделите могат да съдържат стотици милиони транзистори, резистори и други електронни части. Евтини и повсеместни, те захранват нашите компютри, мобилни телефони и музикални плейъри. Те правят всичко от тостер фурни до автомобили по-ефективни. Тъй като дизайнерите на чипове продължават да подобряват състоянието на техниката, те изстискват повече функционалност във все по-малки пакети.

Интегралните схеми са направени от полупроводникови материали, които са по средата между добри проводници, като мед, и изолатори като пластмаса. Силиконът е настоящият фаворит. Свръхчистият силиций се смесва с малки, прецизни количества други елементи за създаване на електронни материали с различни характеристики.

Чипът на интегралната схема е твърде малък и деликатен, за да се работи директно. Всеки чип е свързан към набор от малки златни или алуминиеви жици и е поставен в плосък блок от пластмаса или керамика. Блокът има метални щифтове отвън, водещи към проводниците отвътре. Щифтовете образуват солидна механична и електрическа връзка с други компоненти в системата. Пластмасовият блок предпазва IC чипа и го поддържа хладен. Името на производителя и номерът на част обикновено са отпечатани отгоре.

ИС се предлагат в различни видове пакети. Простите чипове се предлагат в пакет с двоен ред или DIP. Това са дълги правоъгълници с четири, седем, осем или повече щифта от двете страни. С нарастването на сложността на чиповете дизайнерите добавиха още щифтове. Някои микропроцесорни чипове имат стотици щифтове. Те са подредени в спретнати редове в долната част на чипа.

Размерът на действителния чип на интегрална схема варира от 1 квадратен мм до повече от 200. Пластмасовата опаковка, която съдържа чипа, е няколко пъти по-голяма. Дебелината му може да варира от част от милиметъра до няколко милиметра.

През 2009 г. транзисторите на някои компютърни чипове са с размери 45 нанометра (милиардни от метъра) на една страна. Тези чипове имат повече от 100 милиона транзистора. От 60-те години на миналия век полупроводниковата индустрия успява да удвои броя на транзисторите на чип на всеки две години, тенденция, известна като Закона на Мур. С нарастването на броя на транзисторите се увеличава и функционалността на чипа.

Дискретни устройства, като транзистори и светодиоди, са направени от отделни силициеви чипове. Интегралните схеми получават името си, защото комбинират много различни устройства на един и същ чип. Тъй като транзисторите на един чип са толкова малки, много подфункции, които преди се изпълняваха от много чипове, сега се изпълняват от един. Микроконтролерът, например, включва пълен микропроцесор, памет и интерфейс в едно и също устройство.