Πώς λειτουργεί ένα μικροτσίπ;

Το πρώτο μικροτσίπ εφευρέθηκε το 1974. Από τότε, οι δυνατότητες επεξεργασίας συνεχίζουν να αυξάνονται με εκθετικό ρυθμό. Τα μικροτσίπ είναι ο εγκέφαλος κάθε ηλεκτρονικής συσκευής που υπάρχει. Από ρολόγια, αριθμομηχανές, δορυφόρους, υπολογιστές, αυτά τα μικρά τσιπ αντιπροσωπεύουν τις ευκολίες που διευκολύνουν τόσες πολλές εργασίες. Τα μικροτσίπ είναι ολοκληρωμένα κυκλώματα που έχουν χαραχθεί σε τσιπ πυριτίου ή γκοφρέτες. Τα ολοκληρωμένα κυκλώματα μεταφέρουν ηλεκτρικά ρεύματα, ή σήματα, τα οποία στη συνέχεια μετατρέπονται σε οδηγίες από μια συσκευή λήψης. Η περιεκτικότητα σε πυρίτιο του τσιπ, μαζί με καλώδια και τρανζίστορ, δημιουργούν ένα εξαιρετικά ευνοϊκό περιβάλλον για τη μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας.

Υπάρχουν διάφοροι τρόποι για να δημιουργήσετε ένα μικροτσίπ. Ο τρόπος κατασκευής του εξαρτάται από την προβλεπόμενη χρήση του τσιπ. Στην περίπτωση ενός προσωπικού υπολογιστή, το κύριο συστατικό για τα περισσότερα τσιπ είναι το πυρίτιο. Το πυρίτιο, ένα κύριο συστατικό της άμμου, είναι ικανό είτε να μεταφέρει ηλεκτρισμό είτε να τον περιέχει, κάτι που το κάνει ιδανικό υλικό ως τσιπ. Οι κατασκευαστές τσιπ προσθέτουν άλλα μέταλλα, όπως αλουμίνιο, χαλκό και χρυσό, για να ενισχύσουν τις δυνατότητες του τσιπ. Πολλά μικροτσίπ έχουν μόνο 2 έως 3 χιλιοστά τετράγωνα και μερικά χιλιοστά πάχος. Ο πραγματικός σχεδιασμός του κυκλώματος σχεδιάζεται πάνω στο τσιπ χρησιμοποιώντας υπεριώδες φως με ένα στένσιλ ή μάσκα, ως οδηγό. Στη συνέχεια, τα στοιχεία καλωδίωσης και τρανζίστορ ενσωματώνονται στο σχέδιο. Τα σύνθετα ολοκληρωμένα κυκλώματα μπορούν να έχουν πολλαπλά στρώματα ενσωματωμένων, διασυνδεδεμένων εξαρτημάτων. Οι δυνατότητες αποθήκευσης και χειρισμού δεδομένων των μικροτσίπ εκτελούνται από αυτά τα ενσωματωμένα εξαρτήματα τρανζίστορ. Ένα απλό τσιπ μπορεί να έχει έως και 3.000 τρανζίστορ. Το ηλεκτρικό ρεύμα μεταφράζεται σε χρησιμοποιήσιμα δεδομένα στέλνοντας το ρεύμα μέσω του κυκλώματος σε μια σειρά φορτίσεων. Οι χρεώσεις γίνονται στην πραγματικότητα η γλώσσα που απαιτείται για την επικοινωνία με μια συσκευή λήψης. Η Boolean λογική είναι η γλώσσα που χρησιμοποιείται για τη μετάφραση των ηλεκτρικών ρευμάτων σε χρήσιμες οδηγίες για έναν υπολογιστή. Στην απλούστερη μορφή της, η λογική Boole είναι ένας δυαδικός κώδικας που χρησιμοποιεί δύο τιμές --true και false, ή "on and off"- για να μεταφράσει το ηλεκτρικό ρεύμα σε ένα χρησιμοποιήσιμο μήνυμα.

Τα μικροτσίπ προσφέρουν αμέτρητες χρήσεις σε πολλαπλούς τομείς μηχανικής και τεχνολογίας, όπως η φυσική, η επιστήμη, η οπτική και η βιολογία. Η πρόοδος που σημειώνεται σε έναν τομέα έχει προοδευτική επίδραση στους άλλους. Ένα συγκεκριμένο πεδίο που υπόσχεται πολλά είναι η φωτονική. Η φωτονική χρησιμοποιεί τις ιδιότητες του φωτός ως μέσο για τη μετάδοση πληροφοριών. Το αναδυόμενο πεδίο της οπτοηλεκτρονικής συνδυάζει τις κβαντικές επιδράσεις του φωτός με τις μαγνητικές επιδράσεις των υλικών ημιαγωγών. Ένα άλλο νέο και πολλά υποσχόμενο πεδίο σπουδών είναι αυτό της νανοτεχνολογίας. Η νανοτεχνολογία λειτουργεί στη σφαίρα των ατόμων και των μορίων. Είναι μια νέα διάσταση της κατασκευής που θέλει να δημιουργήσει νέες και βελτιωμένες ουσίες, υλικά και διαδικασίες. Με τη νανοτεχνολογία, οι επιστήμονες εργάζονται για να δημιουργήσουν βιώσιμα μικροτσίπ στο μέγεθος των μορίων. Εάν πετύχει, θα αναδυθεί ένας εντελώς νέος κόσμος προϊόντων και ικανοτήτων επεξεργασίας πληροφοριών.