Integraallülituste omadused

Integraallülitus (IC) on üks keerulisemaid asju, mis eales tehtud. Need koosnevad väikestest räniruutudest, millele on trükitud mikroskoopilised mustrid. Mustrid võivad sisaldada sadu miljoneid transistore, takisteid ja muid elektroonilisi osi. Odavad ja kõikjal leiduvad need toidavad meie arvuteid, mobiiltelefone ja muusikamängijaid. Nad muudavad tõhusamaks kõik alates rösterahjudest kuni autodeni. Kuna kiibidisainerid jätkavad tehnika taseme täiustamist, suruvad nad üha väiksematesse pakettidesse rohkem funktsioone.

Integraallülitused on valmistatud pooljuhtmaterjalidest, mis asuvad heade juhtide (nt vask) ja isolaatorite (nt plastik) vahel. Praegune lemmik on räni. Ultrapuhas räni segatakse väikeste ja täpsete koguste muude elementidega, et luua erinevate omadustega elektroonilisi materjale.

Integraallülituse kiip on liiga väike ja õrn, et seda otse käsitseda. Iga kiip on ühendatud pisikeste kuld- või alumiiniumtraatide komplektiga ja asetatud plast- või keraamikaplokiks. Ploki välisküljel on metallist tihvtid, mis viivad sees olevate juhtmeteni. Tihvtid moodustavad tugeva mehaanilise ja elektrilise ühenduse süsteemi teiste komponentidega. Plastplokk kaitseb IC-kiipi ja aitab hoida seda jahedana. Tootja nimi ja osa number on tavaliselt trükitud ülaosale.

IC-sid on erinevat tüüpi pakendites. Lihtsad kiibid on kaherealises pakendis ehk DIP-s. Need on pikad ristkülikud, mille mõlemal küljel on neli, seitse, kaheksa või enam tihvti. Kuna kiibi keerukus on kasvanud, on disainerid lisanud rohkem tihvte. Mõnel mikroprotsessori kiibil on sadu kontakte. Need on paigutatud kiibi põhja kenasti ridadesse.

Tegeliku integraallülituse kiibi suurus varieerub 1 ruutmm kuni rohkem kui 200 mm. Kiipi sisaldav plastpakend on paar korda suurem. Selle paksus võib ulatuda mõnest millimeetrist kuni mõne millimeetrini.

2009. aastal on mõne arvutikiibi transistoride mõõtmed ühel küljel 45 nanomeetrit (meetri miljardit osa). Nendel kiipidel on rohkem kui 100 miljonit transistorit. Alates 1960. aastatest on pooljuhtide tööstus suutnud iga kahe aasta tagant kahekordistada kiibil olevate transistoride arvu, seda trendi nimetatakse Moore'i seaduseks. Kui transistoride arv kasvab, suureneb ka kiibi funktsionaalsus.

Diskreetsed seadmed, nagu transistorid ja LED-id, on valmistatud üksikutest ränikiipidest. Integraallülitused on saanud oma nime, kuna need ühendavad samal kiibil palju erinevaid seadmeid. Kuna kiibil olevad transistorid on nii väikesed, on paljud alamfunktsioonid, mida varem täitsid paljud kiibid, nüüd üks. Näiteks sisaldab mikrokontroller ühes seadmes täielikku mikroprotsessorit, mälu ja liidest.