Az integrált áramkörök jellemzői

Az integrált áramkör (IC) a valaha készült egyik legösszetettebb dolog. Kis szilícium négyzetekből állnak, mikroszkopikus mintákkal. A minták több száz millió tranzisztort, ellenállást és egyéb elektronikus alkatrészt tartalmazhatnak. Olcsóak és mindenütt jelen vannak, ezek táplálják számítógépeinket, mobiltelefonjainkat és zenelejátszóinkat. A kenyérpirítótól az autókig mindent hatékonyabbá tesznek. Ahogy a chiptervezők folyamatosan fejlesztik a technika állását, egyre több funkcionalitást préselnek az egyre kisebb csomagokba.

Az integrált áramkörök félvezető anyagokból készülnek, amelyek félúton vannak a jó vezetők, például a réz és a szigetelők, például a műanyag között. A szilícium a jelenlegi kedvenc. Az ultratiszta szilíciumot kis, precíz mennyiségű más elemmel keverik össze, hogy különböző jellemzőkkel rendelkező elektronikus anyagokat hozzanak létre.

Az integrált áramköri chip túl kicsi és érzékeny ahhoz, hogy közvetlenül kezeljük. Mindegyik chip apró arany- vagy alumíniumhuzalokhoz van kötve, és lapos műanyag vagy kerámia tömbbe van rögzítve. A blokkon kívül fémcsapok vannak, amelyek a belső vezetékekhez vezetnek. A csapok szilárd mechanikai és elektromos kapcsolatot képeznek a rendszer többi elemével. A műanyag blokk védi az IC chipet és segít hűvösen tartani. A gyártó nevét és cikkszámát általában a tetejére nyomtatják.

Az IC-k többféle csomagban kaphatók. Az egyszerű chipek dual-inline csomagban vagy DIP-ben kaphatók. Ezek hosszú téglalapok négy, hét, nyolc vagy több tűvel mindkét oldalon. A chip bonyolultságának növekedésével a tervezők több tűt adtak hozzá. Egyes mikroprocesszoros chipek több száz érintkezőt tartalmaznak. Ezek szép sorokba vannak rendezve a chip alján.

A tényleges integrált áramköri chip mérete 1 négyzet mm-től több mint 200-ig terjed. A chipet tartalmazó műanyag csomagolás néhányszor nagyobb. Vastagsága a milliméter töredékétől néhány milliméterig terjedhet.

2009-ben egyes számítógépes chipeken lévő tranzisztorok 45 nanométeresek (a méter milliárd része) az egyik oldalon. Ezek a chipek több mint 100 millió tranzisztorral rendelkeznek. Az 1960-as évek óta a félvezetőiparnak sikerült kétévente megkétszereznie a tranzisztorok számát egy chipen, ezt a trendet Moore-törvényként ismerik. A tranzisztorok számának növekedésével a chip funkcionalitása is növekszik.

Az olyan diszkrét eszközök, mint a tranzisztorok és a LED-ek, egyedi szilícium chipekből készülnek. Az integrált áramkörök azért kapták nevüket, mert sok különböző eszközt kombinálnak ugyanazon a chipen. Mivel a chipen lévő tranzisztorok olyan kicsik, sok olyan alfunkciót, amelyeket korábban sok chip látott el, most egyenként hajt végre. Egy mikrokontroller például egy komplett mikroprocesszort, memóriát és interfészt tartalmaz ugyanabban az eszközben.