Caratteristiche dei circuiti integrati

Il circuito integrato (IC) è una delle cose più complesse mai realizzate. Sono costituiti da piccoli quadrati di silicio, impressi con motivi microscopici. I modelli possono contenere centinaia di milioni di transistor, resistori e altre parti elettroniche. Economici e onnipresenti, alimentano i nostri PC, telefoni cellulari e lettori musicali. Rendono più efficiente tutto, dai tostapane alle automobili. Man mano che i progettisti di chip continuano a migliorare lo stato dell'arte, spremono più funzionalità in pacchetti sempre più piccoli.

I circuiti integrati sono realizzati con materiali semiconduttori, che sono a metà strada tra buoni conduttori, come il rame, e isolanti come la plastica. Il silicio è il preferito del momento. Il silicio ultrapuro viene mescolato con piccole e precise quantità di altri elementi per creare materiali elettronici con caratteristiche diverse.

Il chip del circuito integrato è troppo piccolo e delicato per essere maneggiato direttamente. Ogni chip è legato a una serie di minuscoli fili d'oro o di alluminio e incastonato in un blocco piatto di plastica o ceramica. Il blocco ha perni di metallo all'esterno, che portano ai fili all'interno. I pin formano una solida connessione meccanica ed elettrica ad altri componenti di un sistema. Il blocco di plastica protegge il chip IC e aiuta a mantenerlo fresco. Il nome del produttore e il numero di parte sono generalmente stampati sulla parte superiore.

I circuiti integrati sono disponibili in una varietà di tipi di pacchetti. I chip semplici sono disponibili in un pacchetto dual-inline o DIP. Questi sono lunghi rettangoli con quattro, sette, otto o più piedini su entrambi i lati. Con l'aumentare della complessità del chip, i progettisti hanno aggiunto più pin. Alcuni chip del microprocessore hanno centinaia di pin. Questi sono disposti in file ordinate sul fondo del chip.

La dimensione del chip del circuito integrato effettivo varia da 1 mm quadrato a più di 200. La confezione di plastica che contiene il chip è alcune volte più grande. Il suo spessore può variare da una frazione di millimetro a pochi millimetri.

Nel 2009, i transistor su alcuni chip di computer misurano 45 nanometri (miliardesimi di metro) su un lato. Questi chip hanno più di 100 milioni di transistor. Dagli anni '60, l'industria dei semiconduttori è riuscita a raddoppiare il numero di transistor su un chip ogni due anni, una tendenza nota come legge di Moore. Con l'aumentare del numero di transistor, aumenta anche la funzionalità del chip.

I dispositivi discreti, come transistor e LED, sono costituiti da singoli chip di silicio. I circuiti integrati prendono il loro nome perché combinano molti dispositivi diversi sullo stesso chip. Poiché i transistor su un chip sono così piccoli, molte funzioni secondarie che un tempo venivano eseguite da molti chip ora vengono eseguite da uno. Un microcontrollore, ad esempio, incorpora un microprocessore completo, memoria e interfaccia tutti nello stesso dispositivo.