Karakteristike integriranih sklopova

Integrirani sklop (IC) jedna je od najsloženijih stvari ikada napravljenih. Sastoje se od malih kvadratića silicija, utisnutih mikroskopskim uzorcima. Uzorci mogu sadržavati stotine milijuna tranzistora, otpornika i drugih elektroničkih dijelova. Jeftini i sveprisutni, napajaju naša računala, mobitele i glazbene playere. Oni čine sve, od tostera do automobila, učinkovitijim. Kako dizajneri čipova nastavljaju poboljšavati stanje tehnike, oni cijede više funkcionalnosti u sve manja pakiranja.

Integrirani krugovi izrađeni su od poluvodičkih materijala, koji su na sredini između dobrih vodiča, poput bakra, i izolatora poput plastike. Silicij je trenutni favorit. Ultračisti silicij miješa se s malim, preciznim količinama drugih elemenata za stvaranje elektroničkih materijala s različitim karakteristikama.

Čip integriranog kruga premalen je i osjetljiv da bi se njime izravno rukovalo. Svaki čip je vezan za set sitnih zlatnih ili aluminijskih žica i postavljen u ravni blok od plastike ili keramike. Blok ima metalne igle s vanjske strane koje vode do žica iznutra. Igle čine čvrstu mehaničku i električnu vezu s drugim komponentama u sustavu. Plastični blok štiti IC čip i pomaže da se ohladi. Naziv proizvođača i broj dijela obično su otisnuti na vrhu.

IC-ovi dolaze u različitim vrstama paketa. Jednostavni čipovi dolaze u dual-inline pakiranju ili DIP-u. To su dugi pravokutnici s četiri, sedam, osam ili više igala s obje strane. Kako je složenost čipa rasla, dizajneri su dodali više igala. Neki mikroprocesorski čipovi imaju stotine pinova. Oni su poredani u uredne redove na dnu čipa.

Veličina stvarnog čipa integriranog kruga varira od 1 kvadratni mm do više od 200. Plastično pakiranje koje sadrži čip je nekoliko puta veće. Njegova debljina može varirati od djelića milimetra do nekoliko milimetara.

Godine 2009. tranzistori na nekim računalnim čipovima mjere 45 nanometara (milijuntinke metra) sa strane. Ovi čipovi imaju više od 100 milijuna tranzistora. Od 1960-ih, industrija poluvodiča uspjela je udvostručiti broj tranzistora na čipu svake dvije godine, što je trend poznat kao Mooreov zakon. Kako raste broj tranzistora, raste i funkcionalnost čipa.

Diskretni uređaji, poput tranzistora i LED dioda, izrađeni su od pojedinačnih silikonskih čipova. Integrirani sklopovi dobili su svoje ime jer kombiniraju mnogo različitih uređaja na istom čipu. Budući da su tranzistori na čipu tako mali, mnoge podfunkcije koje su nekada izvodili mnogi čipovi sada obavlja jedan. Mikrokontroler, na primjer, uključuje kompletan mikroprocesor, memoriju i sučelje u istom uređaju.