Kā darbojas mikroshēma?

Pirmā mikroshēma tika izgudrota 1974. gadā. Kopš tā laika apstrādes iespējas turpina pieaugt eksponenciāli. Mikroshēmas ir katras pastāvošās elektroniskās ierīces smadzenes. No pulksteņiem, kalkulatoriem, satelītiem un datoriem – šīs mazās mikroshēmas nodrošina ērtības, kas atvieglo tik daudzus uzdevumus. Mikroshēmas ir integrētās shēmas, kas ir iegravētas uz silīcija mikroshēmām vai plāksnēm. Integrētās shēmas pārsūta elektriskās strāvas vai signālus, kurus pēc tam uztverošā ierīce pārvērš instrukcijās. Mikroshēmas silīcija saturs kopā ar vadiem un tranzistoriem rada ļoti labvēlīgu vidi elektroenerģijas pārnešanai.

Ir vairāki veidi, kā izveidot mikroshēmu. Tā uzbūve ir atkarīga no mikroshēmas paredzētā lietojuma. Personālā datora gadījumā lielākā daļa mikroshēmu galvenā sastāvdaļa ir silīcijs. Silīcijs, galvenā smilšu sastāvdaļa, spēj vadīt elektrību vai satur to, kas padara to par ideālu materiālu kā mikroshēmu. Mikroshēmu ražotāji pievieno citus metālus, piemēram, alumīniju, varu un zeltu, lai uzlabotu mikroshēmas iespējas. Daudzas mikroshēmas ir tikai 2–3 kvadrātmilimetrus un pāris milimetrus biezas. Faktiskais ķēdes dizains tiek uzzīmēts uz mikroshēmas, izmantojot ultravioleto gaismu ar trafaretu vai masku kā ceļvedi. Pēc tam vadu un tranzistoru komponenti tiek iebūvēti dizainā. Sarežģītām integrālajām shēmām var būt vairāki iebūvētu, savstarpēji savienotu komponentu slāņi. Mikroshēmu datu uzglabāšanas un manipulācijas iespējas nodrošina šīs iebūvētās tranzistoru sastāvdaļas. Vienkāršā mikroshēmā var būt pat 3000 tranzistoru. Elektriskā strāva tiek pārvērsta izmantojamos datos, nosūtot strāvu caur ķēdi lādiņu sērijā. Maksa faktiski kļūst par valodu, kas nepieciešama, lai sazinātos ar uztverošo ierīci. Būla loģika ir valoda, ko izmanto, lai pārveidotu elektriskās strāvas datoram izmantojamās instrukcijās. Vienkāršākajā veidā Būla loģika ir binārs kods, kas izmanto divas vērtības — patiesa un nepatiesa vai "ieslēgta un izslēgta", lai pārveidotu elektrisko strāvu izmantojamā ziņojumā.

Mikroshēmas piedāvā neskaitāmus lietojumus dažādās inženierzinātņu un tehnoloģiju jomās, tostarp fizikā, zinātnē, optikā un bioloģijā. Vienā jomā panāktajam progresam ir progresīva ietekme uz citām. Viena konkrēta joma, kas rada lielus solījumus, ir fotonika. Fotonika izmanto gaismas īpašības kā informācijas nesēju. Jaunais optoelektronikas lauks apvieno gaismas kvantu efektus ar pusvadītāju materiālu magnētiskajiem efektiem. Vēl viena jauna un daudzsološa studiju joma ir nanotehnoloģijas. Nanotehnoloģijas darbojas atomu un molekulu jomā. Tā ir jauna ražošanas dimensija, kuras mērķis ir radīt jaunas un uzlabotas vielas, materiālus un procesus. Izmantojot nanotehnoloģiju, zinātnieki strādā, lai izveidotu dzīvotspējīgas mikroshēmas molekulu lielumā. Ja tas izdosies, parādīsies pilnīgi jauna produktu pasaule un informācijas apstrādes iespējas.