Egenskaper för integrerade kretsar

Den integrerade kretsen (IC) är en av de mest komplexa saker som någonsin gjorts. De består av små kvadrater av kisel, präglade med mikroskopiska mönster. Mönstren kan innehålla hundratals miljoner transistorer, motstånd och andra elektroniska delar. De är billiga och allmänt förekommande och driver våra datorer, mobiltelefoner och musikspelare. De gör allt från brödrostsugnar till bilar effektivare. Eftersom chipdesigners fortsätter att förbättra den senaste tekniken, klämmer de in mer funktionalitet i allt mindre paket.

Integrerade kretsar är gjorda av halvledande material, som är mitt emellan bra ledare, som koppar, och isolatorer som plast. Silicon är den nuvarande favoriten. Ultrarent kisel blandas med små, exakta mängder av andra element för att skapa elektroniska material med olika egenskaper.

Det integrerade kretschippet är för litet och känsligt för att kunna hanteras direkt. Varje chip är bunden till en uppsättning små guld- eller aluminiumtrådar och placeras i ett platt block av plast eller keramik. Blocket har metallstift på utsidan, vilket leder till trådarna inuti. Stiften bildar en solid mekanisk och elektrisk anslutning till andra komponenter i ett system. Plastblocket skyddar IC-chippet och hjälper till att hålla det svalt. Tillverkarens namn och artikelnummer är vanligtvis tryckta på toppen.

IC: er finns i en mängd olika pakettyper. Enkla chips kommer i ett dual-inline-paket, eller DIP. Dessa är långa rektanglar med fyra, sju, åtta eller fler stift på vardera sidan. I takt med att chipets komplexitet har ökat har designers lagt till fler stift. Vissa mikroprocessorchips har hundratals stift. Dessa är ordnade i snygga rader på botten av chipet.

Storleken på det faktiska integrerade kretschippet varierar från 1 kvadrat mm till mer än 200. Plastförpackningen som innehåller chippet är några gånger större. Dess tjocklek kan variera från en bråkdel av en millimeter till några millimeter.

2009 mäter transistorer på vissa datorchips 45 nanometer (miljarddelar av en meter) på en sida. Dessa chips har mer än 100 miljoner transistorer. Sedan 1960-talet har halvledarindustrin lyckats fördubbla antalet transistorer på ett chip vartannat år, en trend som kallas Moores lag. När antalet transistorer ökar, ökar även chipets funktionalitet.

Diskreta enheter, som transistorer och lysdioder, är gjorda av individuella kiselchips. Integrerade kretsar har fått sitt namn eftersom de kombinerar många olika enheter på samma chip. Eftersom transistorerna på ett chip är så små görs många delfunktioner som tidigare utfördes av många chip nu av en. En mikrokontroller, till exempel, innehåller en komplett mikroprocessor, minne och gränssnitt i samma enhet.