Značilnosti integriranih vezij

Integrirano vezje (IC) je ena najkompleksnejših stvari, ki so jih kdaj naredili. Sestavljeni so iz majhnih kvadratov silicija, vtisnjenih z mikroskopskimi vzorci. Vzorci lahko vsebujejo na stotine milijonov tranzistorjev, uporov in drugih elektronskih delov. Poceni in vseprisotni napajajo naše osebne računalnike, mobilne telefone in predvajalnike glasbe. Vse, od pečic za kruh do avtomobilov, naredijo učinkovitejše. Ko oblikovalci čipov še naprej izboljšujejo najsodobnejšo tehnologijo, stisnejo več funkcionalnosti v vedno manjše pakete.

Integrirana vezja so narejena iz polprevodniških materialov, ki so na sredini med dobrimi prevodniki, kot je baker, in izolatorji, kot je plastika. Silicij je trenutni favorit. Ultra čisti silicij je pomešan z majhnimi, natančnimi količinami drugih elementov za ustvarjanje elektronskih materialov z različnimi lastnostmi.

Čip integriranega vezja je premajhen in občutljiv, da bi ga lahko neposredno ravnali. Vsak čip je vezan na niz drobnih zlatih ali aluminijastih žic in vstavljen v ploščat blok iz plastike ali keramike. Blok ima na zunanji strani kovinske zatiče, ki vodijo do žic v notranjosti. Zatiči tvorijo trdno mehansko in električno povezavo z drugimi komponentami v sistemu. Plastični blok ščiti IC čip in ga ohranja hladen. Ime proizvajalca in številka dela sta običajno natisnjena na vrhu.

IC-ji so na voljo v različnih vrstah paketov. Preprosti čipi so na voljo v paketu z dvojno linijo ali DIP. To so dolgi pravokotniki s štirimi, sedmimi, osmimi ali več zatiči na obeh straneh. Ker se je kompleksnost čipov povečala, so oblikovalci dodali več žebljičkov. Nekateri mikroprocesorski čipi imajo na stotine nožic. Ti so razporejeni v urejenih vrstah na dnu čipa.

Velikost dejanskega čipa integriranega vezja se giblje od 1 kvadratnega mm do več kot 200. Plastični paket, ki vsebuje čip, je nekajkrat večji. Njegova debelina se lahko giblje od delčka milimetra do nekaj milimetrov.

Leta 2009 so tranzistorji na nekaterih računalniških čipih merili 45 nanometrov (milijardinke metra) na strani. Ti čipi imajo več kot 100 milijonov tranzistorjev. Od šestdesetih let prejšnjega stoletja je polprevodniški industriji vsaki dve leti uspelo podvojiti število tranzistorjev na čipu, trend, znan kot Moorov zakon. Ko se število tranzistorjev poveča, se poveča tudi funkcionalnost čipa.

Diskretne naprave, kot so tranzistorji in LED, so narejene iz posameznih silikonskih čipov. Integrirana vezja so dobila ime, ker združujejo veliko različnih naprav na istem čipu. Ker so tranzistorji na čipu tako majhni, številne podfunkcije, ki jih je nekoč izvajalo veliko čipov, zdaj opravlja en sam. Mikrokrmilnik, na primer, vključuje celoten mikroprocesor, pomnilnik in vmesnik v isti napravi.