Integrinių grandynų charakteristikos

Integrinis grandynas (IC) yra vienas sudėtingiausių kada nors sukurtų dalykų. Jie susideda iš mažų silicio kvadratėlių, įspaustų mikroskopiniais raštais. Modeliuose gali būti šimtai milijonų tranzistorių, rezistorių ir kitų elektroninių dalių. Nebrangūs ir visur paplitę, jie maitina mūsų kompiuterius, mobiliuosius telefonus ir muzikos grotuvus. Jie efektyviau daro viską, nuo skrudintuvų iki automobilių. Kadangi lustų kūrėjai ir toliau tobulina naujausią techniką, jie į vis mažesnes pakuotes išspaudžia daugiau funkcionalumo.

Integrinės grandinės yra pagamintos iš puslaidininkių medžiagų, kurios yra pusiaukelėje tarp gerų laidininkų, pavyzdžiui, vario, ir izoliatorių, tokių kaip plastikas. Šiuo metu mėgstamiausias yra silicis. Itin grynas silicis maišomas su nedideliu, tiksliu kiekiu kitų elementų, kad būtų sukurtos skirtingų charakteristikų elektroninės medžiagos.

Integrinio grandyno lustas yra per mažas ir subtilus, kad jį būtų galima tvarkyti tiesiogiai. Kiekvienas lustas yra sujungtas su mažų aukso arba aliuminio vielų rinkiniu ir įdėtas į plokščią plastiko arba keramikos bloką. Bloko išorėje yra metaliniai kaiščiai, vedantys į viduje esančius laidus. Kaiščiai sudaro tvirtą mechaninį ir elektrinį ryšį su kitais sistemos komponentais. Plastikinis blokas apsaugo IC lustą ir padeda jį vėsinti. Gamintojo pavadinimas ir dalies numeris paprastai spausdinami viršuje.

IC yra įvairių tipų pakuotėse. Paprasti lustai yra dviejų eilučių pakuotėje arba DIP. Tai ilgi stačiakampiai su keturiais, septyniais, aštuoniais ar daugiau kaiščių iš abiejų pusių. Didėjant lustų sudėtingumui, dizaineriai pridėjo daugiau kaiščių. Kai kurie mikroprocesorių lustai turi šimtus kaiščių. Jie yra išdėstyti tvarkingomis eilėmis lusto apačioje.

Faktinio integrinio grandyno lusto dydis svyruoja nuo 1 kvadratinio mm iki daugiau nei 200 mm. Plastikinė pakuotė, kurioje yra lustas, yra kelis kartus didesnė. Jo storis gali svyruoti nuo milimetro dalies iki kelių milimetrų.

2009 m. kai kurių kompiuterių lustų tranzistoriai matuoja 45 nanometrus (milijardines metro dalis) vienoje pusėje. Šie lustai turi daugiau nei 100 milijonų tranzistorių. Nuo septintojo dešimtmečio puslaidininkių pramonė sugebėjo padvigubinti tranzistorių skaičių mikroschemoje kas dvejus metus. Ši tendencija vadinama Moore'o įstatymu. Didėjant tranzistorių skaičiui, didėja ir lusto funkcionalumas.

Atskirieji įrenginiai, tokie kaip tranzistoriai ir šviesos diodai, yra pagaminti iš atskirų silicio lustų. Integrinės grandinės gavo savo pavadinimą, nes tame pačiame luste sujungia daugybę skirtingų įrenginių. Kadangi lusto tranzistoriai yra tokie maži, daugelis papildomų funkcijų, kurias anksčiau atlikdavo daugelis lustų, dabar atlieka viena. Pavyzdžiui, mikrovaldiklis turi visą mikroprocesorių, atmintį ir sąsają tame pačiame įrenginyje.