Jak działa mikrochip?

Pierwszy mikrochip został wynaleziony w 1974 roku. Od tego czasu możliwości przetwarzania rosną w tempie wykładniczym. Mikrochipy to mózgi każdego istniejącego urządzenia elektronicznego. Od zegarków, przez kalkulatory, satelity, po komputery, te małe chipy zapewniają udogodnienia, które czynią tak wiele zadań łatwiejszymi. Mikrochipy to układy scalone, które zostały wytrawione na chipach krzemowych lub waflach. Układy scalone przenoszą prądy elektryczne, czyli sygnały, które są następnie przetwarzane na instrukcje przez urządzenie odbiorcze. Zawartość krzemu w chipie wraz z przewodami i tranzystorami tworzy wysoce sprzyjające środowisko do przesyłania energii elektrycznej.

Istnieje wiele różnych sposobów na zbudowanie mikroczipa. Sposób jego budowy zależy od przeznaczenia chipa. W przypadku komputera osobistego głównym składnikiem większości chipów jest krzem. Krzem, główny składnik piasku, może przewodzić prąd elektryczny lub go zawierać, co czyni go idealnym materiałem jako chip. Producenci chipów dodają inne metale, takie jak aluminium, miedź i złoto, aby zwiększyć możliwości chipa. Wiele mikroczipów ma tylko 2-3 milimetry kwadratowe i kilka milimetrów grubości. Rzeczywisty projekt obwodu jest rysowany na chipie za pomocą światła ultrafioletowego z szablonem lub maską jako przewodnikiem. Następnie do projektu wbudowuje się okablowanie i elementy tranzystorowe. Złożone układy scalone mogą mieć wiele warstw wbudowanych, połączonych ze sobą komponentów. Możliwości przechowywania i manipulacji danymi w mikrochipach są realizowane przez te wbudowane elementy tranzystorowe. Prosty chip może mieć nawet 3000 tranzystorów. Prąd elektryczny jest przekształcany na użyteczne dane, przesyłając prąd przez obwód w serii ładunków. Opłaty faktycznie stają się językiem potrzebnym do komunikacji z urządzeniem odbiorczym. Logika Boole'a to język używany do tłumaczenia prądów elektrycznych na użyteczne instrukcje dla komputera. W najprostszej postaci logika Boole'a jest kodem binarnym, który wykorzystuje dwie wartości — prawda i fałsz lub „włącz i wyłącz” — do tłumaczenia prądu elektrycznego na użyteczny komunikat.

Mikrochipy oferują niezliczone zastosowania w wielu dziedzinach inżynierii i technologii, w tym w fizyce, nauce, optyce i biologii. Postęp dokonany w jednej dziedzinie ma progresywny wpływ na inne. Szczególnie obiecującą dziedziną jest fotonika. Fotonika wykorzystuje właściwości światła jako medium do przekazywania informacji. Powstająca dziedzina optoelektroniki łączy efekty kwantowe światła z efektami magnetycznymi materiałów półprzewodnikowych. Inną nową i obiecującą dziedziną badań jest nanotechnologia. Nanotechnologia działa w sferze atomów i cząsteczek. To nowy wymiar produkcji, który ma na celu tworzenie nowych i ulepszonych substancji, materiałów i procesów. Dzięki nanotechnologii naukowcy pracują nad stworzeniem żywotnych mikroukładów wielkości molekuł. Jeśli się powiedzie, pojawi się zupełnie nowy świat produktów i możliwości przetwarzania informacji.