מאפיינים של מעגלים משולבים

המעגל המשולב (IC) הוא אחד הדברים המורכבים ביותר שנוצרו אי פעם. הם מורכבים מריבועים קטנים של סיליקון, המוטבעים בדוגמאות מיקרוסקופיות. התבניות עשויות להכיל מאות מיליוני טרנזיסטורים, נגדים וחלקים אלקטרוניים אחרים. זולים ונמצאים בכל מקום, הם מפעילים את המחשבים האישיים, הטלפונים הסלולריים ונגני המוזיקה שלנו. הם מייעלים הכל, החל מטוסטר אובן ועד מכוניות. ככל שמעצבי השבבים ממשיכים לשפר את מצב האומנות, הם דוחסים יותר פונקציונליות לתוך חבילות קטנות יותר ויותר.

מעגלים משולבים עשויים מחומרים מוליכים למחצה, שנמצאים באמצע הדרך בין מוליכים טובים, כמו נחושת, לבין מבודדים כמו פלסטיק. סיליקון הוא המועדף הנוכחי. סיליקון טהור במיוחד מעורבב עם כמויות קטנות ומדויקות של אלמנטים אחרים כדי ליצור חומרים אלקטרוניים בעלי מאפיינים שונים.

שבב המעגל המשולב קטן ועדין מכדי לטפל בו ישירות. כל שבב מודבק לסט של חוטי זהב או אלומיניום זעירים ומוכנס לגוש שטוח של פלסטיק או קרמיקה. לבלוק יש פיני מתכת מבחוץ, המובילים אל החוטים שבפנים. הפינים יוצרים חיבור מכני וחשמלי מוצק לרכיבים אחרים במערכת. בלוק הפלסטיק מגן על שבב ה-IC ועוזר לשמור עליו קריר. שם היצרן ומספר החלק מודפס בדרך כלל בחלק העליון.

ICs מגיעים במגוון סוגי חבילות. שבבים פשוטים מגיעים באריזה כפולה, או DIP. אלו הם מלבנים ארוכים עם ארבע, שבע, שמונה או יותר סיכות משני הצדדים. ככל שמורכבות השבבים גדלה, מעצבים הוסיפו עוד סיכות. לכמה שבבי מיקרו-מעבד יש מאות פינים. אלה מסודרים בשורות מסודרות בתחתית השבב.

גודלו של שבב המעגל המשולב בפועל משתנה מ-1 מ"מ מרובע ליותר מ-200. אריזת הפלסטיק המכילה את השבב גדולה פי כמה. עוביו יכול לנוע בין שבריר ממילימטר למילימטרים בודדים.

בשנת 2009, טרנזיסטורים על כמה שבבי מחשב מודדים 45 ננומטר (מיליארדית המטר) בצד. לשבבים האלה יש יותר מ-100 מיליון טרנזיסטורים. מאז שנות ה-60, תעשיית המוליכים למחצה הצליחה להכפיל את מספר הטרנזיסטורים בשבב כל שנתיים, מגמה המכונה חוק מור. ככל שמספר הטרנזיסטורים עולה, כך גם הפונקציונליות של השבב עולה.

מכשירים נפרדים, כמו טרנזיסטורים ולדים, עשויים משבבי סיליקון בודדים. מעגלים משולבים מקבלים את שמם מכיוון שהם משלבים התקנים רבים ושונים על אותו שבב. מכיוון שהטרנזיסטורים בשבב כל כך קטנים, פונקציות משנה רבות שבוצעו בעבר על ידי שבבים רבים נעשות כעת על ידי אחד. מיקרו-בקר, למשל, משלב מיקרו-מעבד מלא, זיכרון וממשק, כולם באותו מכשיר.