ინტეგრირებული სქემების მახასიათებლები

ინტეგრირებული წრე (IC) არის ერთ-ერთი ყველაზე რთული რამ, რაც კი ოდესმე შექმნილა. ისინი შედგება სილიკონის პატარა კვადრატებისგან, რომლებიც აღბეჭდილია მიკროსკოპული ნიმუშებით. შაბლონები შეიძლება შეიცავდეს ასობით მილიონ ტრანზისტორს, რეზისტორს და სხვა ელექტრონულ ნაწილებს. იაფი და ყველგან გავრცელებულია, ისინი აძლიერებენ ჩვენს კომპიუტერებს, მობილურ ტელეფონებსა და მუსიკალურ პლეერებს. ისინი ყველაფერს ტოსტერის ღუმელიდან ავტომობილებამდე უფრო ეფექტურს ხდიან. როდესაც ჩიპების დიზაინერები აგრძელებენ ტექნიკის დონის გაუმჯობესებას, ისინი უფრო მეტ ფუნქციონირებას ახდენენ უფრო მცირე პაკეტებში.

ინტეგრირებული სქემები დამზადებულია ნახევარგამტარი მასალებისგან, რომლებიც შუაშია კარგ გამტარებლებს შორის, როგორიცაა სპილენძი და იზოლატორებს შორის, როგორიცაა პლასტმასი. სილიკონი ამჟამინდელი ფავორიტია. ულტრასუფთა სილიკონი შერეულია მცირე, ზუსტი რაოდენობით სხვა ელემენტებთან, რათა შეიქმნას ელექტრონული მასალები სხვადასხვა მახასიათებლებით.

ინტეგრირებული მიკროსქემის ჩიპი ძალიან პატარა და დელიკატურია უშუალოდ მისი დამუშავებისთვის. თითოეული ჩიპი მიბმულია ოქროს ან ალუმინის პაწაწინა მავთულხლართებთან და მოთავსებულია პლასტმასის ან კერამიკის ბრტყელ ბლოკში. ბლოკს გარედან აქვს ლითონის ქინძისთავები, რომლებიც მიდის შიგნით მავთულხლართებთან. ქინძისთავები ქმნიან მყარ მექანიკურ და ელექტრულ კავშირს სისტემის სხვა კომპონენტებთან. პლასტიკური ბლოკი იცავს IC ჩიპს და ხელს უწყობს მის გაციებას. მწარმოებლის სახელი და ნაწილის ნომერი ჩვეულებრივ იბეჭდება თავზე.

ICs მოდის სხვადასხვა ტიპის პაკეტი. მარტივი ჩიპები მოდის ორმაგი ხაზოვანი პაკეტით, ან DIP. ეს არის გრძელი მართკუთხედები ოთხი, შვიდი, რვა ან მეტი ქინძისთავებით ორივე მხარეს. როგორც ჩიპის სირთულე გაიზარდა, დიზაინერებმა დაამატეს მეტი ქინძისთავები. ზოგიერთ მიკროპროცესორულ ჩიპს აქვს ასობით პინი. ისინი განლაგებულია ჩიპის ბოლოში მოწესრიგებულ რიგებად.

ფაქტობრივი ინტეგრირებული მიკროსქემის ჩიპის ზომა მერყეობს 1 კვადრატული მმ-დან 200-ზე მეტამდე. პლასტიკური შეფუთვა, რომელიც შეიცავს ჩიპს, რამდენჯერმე დიდია. მისი სისქე შეიძლება მერყეობდეს მილიმეტრის ფრაქციადან რამდენიმე მილიმეტრამდე.

2009 წელს, ზოგიერთ კომპიუტერულ ჩიპზე ტრანზისტორები ზომავს 45 ნანომეტრს (მილიარდედი მეტრი). ამ ჩიპებს აქვს 100 მილიონზე მეტი ტრანზისტორი. 1960-იანი წლებიდან მოყოლებული, ნახევარგამტარების ინდუსტრია ახერხებს ტრანზისტორების რაოდენობის გაორმაგებას ჩიპზე ყოველ ორ წელიწადში ერთხელ, ეს ტენდენცია ცნობილია როგორც მურის კანონი. ტრანზისტორის რაოდენობის მატებასთან ერთად იზრდება ჩიპის ფუნქციონირებაც.

დისკრეტული მოწყობილობები, როგორიცაა ტრანზისტორები და LED-ები, მზადდება ინდივიდუალური სილიკონის ჩიპებისგან. ინტეგრირებულმა სქემებმა მიიღო მათი სახელი, რადგან ისინი აერთიანებენ მრავალ სხვადასხვა მოწყობილობას იმავე ჩიპზე. ვინაიდან ჩიპზე ტრანზისტორები ძალიან მცირეა, ბევრი ქვეფუნქცია, რომელსაც ადრე მრავალი ჩიპი ასრულებდა, ახლა ერთის მიერ ხდება. მიკროკონტროლერი, მაგალითად, აერთიანებს სრულ მიკროპროცესორს, მეხსიერებას და ინტერფეისს ერთსა და იმავე მოწყობილობაში.