Kenmerken van geïntegreerde schakelingen

De geïntegreerde schakeling (IC) is een van de meest complexe dingen die ooit zijn gemaakt. Ze bestaan ​​uit kleine vierkantjes van silicium, bedrukt met microscopisch kleine patronen. De patronen kunnen honderden miljoenen transistors, weerstanden en andere elektronische onderdelen bevatten. Goedkoop en alomtegenwoordig, ze voeden onze pc's, mobiele telefoons en muziekspelers. Ze maken alles, van broodroosterovens tot auto's, efficiënter. Terwijl chipontwerpers de stand van de techniek blijven verbeteren, persen ze meer functionaliteit in steeds kleinere verpakkingen.

Geïntegreerde schakelingen zijn gemaakt van halfgeleidende materialen, die het midden houden tussen goede geleiders, zoals koper, en isolatoren zoals plastic. Silicium is de huidige favoriet. Ultrapuur silicium wordt gemengd met kleine, precieze hoeveelheden andere elementen om elektronische materialen met verschillende eigenschappen te creëren.

De chip met geïntegreerde schakeling is te klein en te delicaat om direct te kunnen worden gehanteerd. Elke chip is gebonden aan een set kleine goud- of aluminiumdraadjes en in een plat blok plastic of keramiek geplaatst. Het blok heeft metalen pinnen aan de buitenkant, die leiden naar de draden naar binnen. De pinnen vormen een solide mechanische en elektrische verbinding met andere componenten in een systeem. Het plastic blok beschermt de IC-chip en helpt hem koel te houden. De naam van de fabrikant en het onderdeelnummer worden meestal bovenaan gedrukt.

IC's zijn er in verschillende pakkettypes. Eenvoudige chips worden geleverd in een dual-inline-pakket of DIP. Dit zijn lange rechthoeken met vier, zeven, acht of meer pinnen aan weerszijden. Naarmate de chipcomplexiteit is toegenomen, hebben ontwerpers meer pinnen toegevoegd. Sommige microprocessorchips hebben honderden pinnen. Deze zijn gerangschikt in nette rijen aan de onderkant van de chip.

De grootte van de eigenlijke chip met geïntegreerde schakelingen varieert van 1 vierkante mm tot meer dan 200. De plastic verpakking waarin de chip zit, is een paar keer groter. De dikte kan variëren van een fractie van een millimeter tot enkele millimeters.

In 2009 meten transistors op sommige computerchips 45 nanometer (miljardste van een meter) aan een kant. Deze chips hebben meer dan 100 miljoen transistors. Sinds de jaren zestig is de halfgeleiderindustrie erin geslaagd om het aantal transistors op een chip elke twee jaar te verdubbelen, een trend die bekend staat als de wet van Moore. Naarmate het aantal transistors stijgt, neemt ook de functionaliteit van de chip toe.

Discrete apparaten, zoals transistors en LED's, zijn gemaakt van individuele siliciumchips. Geïntegreerde schakelingen krijgen hun naam omdat ze veel verschillende apparaten op dezelfde chip combineren. Omdat de transistors op een chip zo klein zijn, worden veel subfuncties die vroeger door veel chips werden uitgevoerd, nu door één uitgevoerd. Een microcontroller bevat bijvoorbeeld een complete microprocessor, geheugen en interface in hetzelfde apparaat.