Egenskaper til integrerte kretser

Den integrerte kretsen (IC) er en av de mest komplekse tingene som noen gang er laget. De består av små firkanter av silisium, påtrykt mikroskopiske mønstre. Mønstrene kan inneholde hundrevis av millioner av transistorer, motstander og andre elektroniske deler. Rimelige og allestedsnærværende, de driver våre PC-er, mobiltelefoner og musikkspillere. De gjør alt fra brødrister til biler mer effektive. Ettersom brikkedesignere fortsetter å forbedre den nyeste teknologien, klemmer de mer funksjonalitet inn i stadig mindre pakker.

Integrerte kretser er laget av halvledende materialer, som er midt mellom gode ledere, som kobber, og isolatorer som plast. Silisium er den nåværende favoritten. Ultrarent silisium blandes med små, presise mengder av andre elementer for å lage elektroniske materialer med forskjellige egenskaper.

Den integrerte kretsbrikken er for liten og delikat til å kunne håndteres direkte. Hver brikke er festet til et sett med bittesmå gull- eller aluminiumstråder og satt inn i en flat blokk av plast eller keramikk. Blokken har metallstifter på utsiden, som fører til ledningene innvendig. Pinnene danner en solid mekanisk og elektrisk forbindelse til andre komponenter i et system. Plastblokken beskytter IC-brikken og bidrar til å holde den kjølig. Produsentens navn og delenummer er vanligvis trykt på toppen.

IC-er kommer i en rekke pakketyper. Enkle sjetonger kommer i en dual-inline-pakke, eller DIP. Dette er lange rektangler med fire, syv, åtte eller flere pinner på hver side. Etter hvert som chipkompleksiteten har vokst, har designere lagt til flere pinner. Noen mikroprosessorbrikker har hundrevis av pinner. Disse er ordnet i pene rader på bunnen av brikken.

Størrelsen på den faktiske integrerte kretsbrikken varierer fra 1 kvadrat mm til mer enn 200. Plastpakken som inneholder brikken er noen ganger større. Tykkelsen kan variere fra en brøkdel av en millimeter til noen få millimeter.

I 2009 måler transistorer på enkelte databrikker 45 nanometer (milliarddeler av en meter) på en side. Disse brikkene har mer enn 100 millioner transistorer. Siden 1960-tallet har halvlederindustrien klart å doble antallet transistorer på en brikke hvert annet år, en trend kjent som Moores lov. Når transistorantallet øker, øker også brikkens funksjonalitet.

Diskrete enheter, som transistorer og lysdioder, er laget av individuelle silisiumbrikker. Integrerte kretser får navnet sitt fordi de kombinerer mange forskjellige enheter på samme brikke. Siden transistorene på en brikke er så små, blir mange underfunksjoner som tidligere ble utført av mange brikker nå utført av én. En mikrokontroller, for eksempel, inneholder en komplett mikroprosessor, minne og grensesnitt i samme enhet.