Integrēto shēmu raksturojums

Integrētā shēma (IC) ir viena no vissarežģītākajām lietām, kas jebkad izveidota. Tie sastāv no maziem silīcija kvadrātiem, uz kuriem ir uzdrukāti mikroskopiski raksti. Modeļos var būt simtiem miljonu tranzistoru, rezistoru un citu elektronisku daļu. Lēti un visuresoši, tie nodrošina mūsu datoru, mobilo tālruņu un mūzikas atskaņotāju enerģiju. Tie padara efektīvāku visu, sākot no tosteru krāsnīm un beidzot ar automašīnām. Tā kā mikroshēmu dizaineri turpina uzlabot jaunākos sasniegumus, viņi arvien mazākos iepakojumos iespiež vairāk funkcionalitātes.

Integrētās shēmas ir izgatavotas no pusvadītājiem, kas atrodas pa vidu starp labiem vadītājiem, piemēram, varu, un izolatoriem, piemēram, plastmasu. Pašreizējais iecienītākais ir silīcijs. Ultratīrs silīcijs tiek sajaukts ar nelielu, precīzu daudzumu citu elementu, lai izveidotu elektroniskus materiālus ar dažādām īpašībām.

Integrētās shēmas mikroshēma ir pārāk maza un delikāta, lai ar to varētu rīkoties tieši. Katra mikroshēma ir savienota ar mazu zelta vai alumīnija stiepļu komplektu un ievietota plakanā plastmasas vai keramikas blokā. Blokam ārpusē ir metāla tapas, kas ved uz vadiem iekšpusē. Tapas veido cietu mehānisku un elektrisku savienojumu ar citām sistēmas sastāvdaļām. Plastmasas bloks aizsargā IC mikroshēmu un palīdz uzturēt to vēsu. Augšpusē parasti tiek uzdrukāts ražotāja nosaukums un daļas numurs.

IC ir dažādu veidu pakotnēs. Vienkāršas mikroshēmas tiek piegādātas divrindu iepakojumā jeb DIP. Tie ir gari taisnstūri ar četrām, septiņām, astoņām vai vairāk tapām abās pusēs. Pieaugot mikroshēmu sarežģītībai, dizaineri ir pievienojuši vairāk tapu. Dažām mikroprocesoru mikroshēmām ir simtiem tapu. Tie ir sakārtoti glītās rindās mikroshēmas apakšā.

Faktiskās integrālās shēmas mikroshēmas izmērs svārstās no 1 kvadrātmm līdz vairāk nekā 200. Plastmasas iepakojums, kurā atrodas mikroshēma, ir dažas reizes lielāks. Tās biezums var svārstīties no milimetra daļas līdz dažiem milimetriem.

2009. gadā dažu datoru mikroshēmu tranzistori vienā pusē mēra 45 nanometrus (metra miljarddaļas). Šajās mikroshēmās ir vairāk nekā 100 miljoni tranzistoru. Kopš 1960. gadiem pusvadītāju rūpniecībai ir izdevies dubultot tranzistoru skaitu mikroshēmā ik pēc diviem gadiem, un šī tendence ir pazīstama kā Mūra likums. Palielinoties tranzistoru skaitam, palielinās arī mikroshēmas funkcionalitāte.

Diskrētas ierīces, piemēram, tranzistori un gaismas diodes, ir izgatavotas no atsevišķām silīcija mikroshēmām. Integrētās shēmas iegūst savu nosaukumu, jo tās apvieno daudzas dažādas ierīces vienā mikroshēmā. Tā kā mikroshēmas tranzistori ir tik mazi, daudzas apakšfunkcijas, kuras agrāk veica daudzas mikroshēmas, tagad veic viens. Piemēram, mikrokontrolleris ietver pilnu mikroprocesoru, atmiņu un saskarni vienā ierīcē.