Comment fonctionne une puce électronique ?

La première puce électronique a été inventée en 1974. Depuis lors, les capacités de traitement continuent d'augmenter à un rythme exponentiel. Les puces électroniques sont le cerveau de tous les appareils électroniques existants. Des montres aux calculatrices, en passant par les satellites et les ordinateurs, ces petites puces expliquent les commodités qui facilitent tant de tâches. Les micropuces sont des circuits intégrés qui ont été gravés sur des puces ou des plaquettes de silicium. Les circuits intégrés transfèrent des courants électriques, ou signaux, qui sont ensuite convertis en instructions par un dispositif de réception. La teneur en silicium de la puce, ainsi que les fils et les transistors, créent un environnement très propice au transfert d'électricité.

Il existe différentes manières de créer une puce électronique. La façon dont il est construit dépend de l'utilisation prévue de la puce. Dans le cas d'un ordinateur personnel, l'ingrédient principal de la plupart des puces est le silicium. Le silicium, un ingrédient principal du sable, est capable soit de conduire l'électricité, soit de la contenir, ce qui en fait un matériau idéal comme puce. Les fabricants de puces ajoutent d'autres métaux, tels que l'aluminium, le cuivre et l'or, pour améliorer les capacités de la puce. De nombreuses puces électroniques ne mesurent que 2 à 3 millimètres de côté et quelques millimètres d'épaisseur. La conception réelle du circuit est dessinée sur la puce en utilisant la lumière ultraviolette avec un pochoir ou un masque comme guide. Ensuite, le câblage et les composants du transistor sont intégrés à la conception. Les circuits intégrés complexes peuvent avoir plusieurs couches de composants intégrés interconnectés. Les capacités de stockage et de manipulation des données des micropuces sont assurées par ces composants transistorisés intégrés. Une simple puce peut contenir jusqu'à 3 000 transistors. Le courant électrique est traduit en données utilisables en envoyant le courant à travers le circuit dans une série de charges. Les charges deviennent en fait la langue nécessaire pour communiquer avec un appareil récepteur. La logique booléenne est le langage utilisé pour traduire les courants électriques en instructions utilisables pour un ordinateur. Dans sa forme la plus simple, la logique booléenne est un code binaire qui utilise deux valeurs - vrai et faux, ou " on et off " - pour traduire le courant électrique en un message utilisable.

Les puces électroniques offrent d'innombrables utilisations dans de multiples domaines de l'ingénierie et de la technologie, notamment la physique, la science, l'optique et la biologie. Les progrès réalisés dans un domaine ont un effet progressif sur les autres. Un domaine particulier très prometteur est la photonique. La photonique utilise les propriétés de la lumière comme moyen de transmission d'informations. Le domaine émergent de l'optoélectronique combine les effets quantiques de la lumière avec les effets magnétiques des matériaux semi-conducteurs. Un autre domaine d'étude nouveau et prometteur est celui des nanotechnologies. La nanotechnologie fonctionne dans le domaine des atomes et des molécules. C'est une nouvelle dimension de la fabrication qui cherche à créer des substances, des matériaux et des processus nouveaux et améliorés. Avec la nanotechnologie, les scientifiques s'efforcent de créer des micropuces viables de la taille de molécules. En cas de succès, un tout nouveau monde de produits et de capacités de traitement de l'information émergera.