Kuidas mikrokiip töötab?

Esimene mikrokiip leiutati 1974. aastal. Sellest ajast alates on töötlemisvõimalused hüppeliselt kasvanud. Mikrokiibid on iga olemasoleva elektroonilise seadme ajud. Alates kelladest, kalkulaatoritest, satelliitidest ja arvutitest – need väikesed kiibid pakuvad mugavusi, mis muudavad paljud toimingud lihtsamaks. Mikrokiibid on integraallülitused, mis on söövitatud ränikiibidele ehk vahvlitele. Integraallülitused edastavad elektrivoolu ehk signaale, mis seejärel vastuvõtva seadme poolt juhisteks muudetakse. Kiibi ränisisaldus koos juhtmete ja transistoridega loob elektriülekandeks väga soodsa keskkonna.

Mikrokiibi ehitamiseks on mitmeid erinevaid viise. Kuidas see on ehitatud, sõltub kiibi kasutusotstarbest. Personaalarvuti puhul on enamiku kiipide peamine koostisosa räni. Liiva peamine koostisosa räni on võimeline juhtima elektrit või seda sisaldama, mistõttu on see kiibina ideaalne materjal. Kiibitootjad lisavad kiibi võimekuse parandamiseks muid metalle, nagu alumiinium, vask ja kuld. Paljud mikrokiibid on vaid 2–3 ruutmeetri suurused ja paari millimeetri paksused. Tegelik vooluringi kujundus joonistatakse kiibile, kasutades ultraviolettvalgust koos šablooni või maskiga. Seejärel ehitatakse konstruktsioonile juhtmestik ja transistori komponendid. Komplekssetel integraallülitustel võib olla mitu kihti sisseehitatud, omavahel ühendatud komponente. Mikrokiipide andmesalvestus- ja manipuleerimisvõimalusi teostavad need sisseehitatud transistori komponendid. Lihtsal kiibil võib olla kuni 3000 transistorit. Elektrivool muudetakse kasutatavateks andmeteks, saates voolu läbi vooluahela laengute seeriana. Tasud muutuvad tegelikult keeleks, mida on vaja vastuvõtva seadmega suhtlemiseks. Boole'i ​​loogika on keel, mida kasutatakse elektrivoolude tõlkimiseks arvuti jaoks kasutatavateks juhisteks. Kõige lihtsamal kujul on Boole'i ​​loogika kahendkood, mis kasutab kahte väärtust – tõene ja väär või "sees ja väljas" -, et muuta elektrivool kasutatavaks sõnumiks.

Mikrokiibid pakuvad lugematuid kasutusvõimalusi paljudes inseneri- ja tehnoloogiavaldkondades, sealhulgas füüsikas, teaduses, optikas ja bioloogias. Ühes valdkonnas tehtud edusammudel on progresseeruv mõju teistele. Üks konkreetne valdkond, mis annab palju lubadusi, on fotoonika. Fotoonika kasutab teabe edastamiseks valguse omadusi. Tekkiv optoelektroonika väli ühendab valguse kvantefektid pooljuhtmaterjalide magnetiliste mõjudega. Veel üks uus ja paljutõotav uurimisvaldkond on nanotehnoloogia. Nanotehnoloogia töötab aatomite ja molekulide valdkonnas. See on tootmise uus mõõde, mille eesmärk on luua uusi ja täiustatud aineid, materjale ja protsesse. Nanotehnoloogia abil töötavad teadlased selle nimel, et luua elujõulisi molekulisuurusi mikrokiipe. Kui see õnnestub, tekib täiesti uus toodete maailm ja teabetöötlusvõimalused.