ลักษณะของวงจรรวม

วงจรรวม (IC) เป็นหนึ่งในสิ่งที่ซับซ้อนที่สุดเท่าที่เคยมีมา ประกอบด้วยซิลิกอนสี่เหลี่ยมเล็ก ๆ ตราตรึงใจด้วยรูปแบบกล้องจุลทรรศน์ รูปแบบอาจมีทรานซิสเตอร์ ตัวต้านทาน และชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ หลายร้อยล้านตัว ราคาไม่แพงและแพร่หลาย ให้พลังงานแก่พีซี โทรศัพท์มือถือ และเครื่องเล่นเพลง พวกเขาทำทุกอย่างตั้งแต่เตาอบเครื่องปิ้งขนมปังไปจนถึงรถยนต์อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ในขณะที่นักออกแบบชิปยังคงปรับปรุงความล้ำสมัย พวกเขาบีบฟังก์ชันการทำงานที่มากขึ้นลงในแพ็คเกจที่เล็กลงกว่าเดิม

วงจรรวมทำจากวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ ซึ่งอยู่ตรงกลางระหว่างตัวนำที่ดี เช่น ทองแดง และฉนวน เช่น พลาสติก ซิลิคอนเป็นที่ชื่นชอบในปัจจุบัน ซิลิคอนบริสุทธิ์พิเศษผสมกับองค์ประกอบอื่นๆ ในปริมาณเล็กน้อยและแม่นยำเพื่อสร้างวัสดุอิเล็กทรอนิกส์ที่มีลักษณะแตกต่างกัน

ชิปวงจรรวมมีขนาดเล็กเกินไปและละเอียดอ่อนเกินกว่าจะจัดการโดยตรง ชิปแต่ละตัวถูกผูกมัดกับชุดลวดสีทองหรืออลูมิเนียมเส้นเล็กๆ และใส่ลงในบล็อกพลาสติกหรือเซรามิกแบบแบน บล็อกมีหมุดโลหะอยู่ด้านนอก นำไปสู่สายไฟด้านใน หมุดสร้างการเชื่อมต่อทางกลและทางไฟฟ้าที่มั่นคงกับส่วนประกอบอื่นๆ ในระบบ บล็อกพลาสติกปกป้องชิป IC และช่วยให้เย็น ชื่อผู้ผลิตและหมายเลขชิ้นส่วนมักจะพิมพ์อยู่ด้านบน

ไอซีมีหลายประเภทบรรจุภัณฑ์ ชิปธรรมดามาในแพ็คเกจแบบอินไลน์คู่หรือ DIP เหล่านี้คือสี่เหลี่ยมยาวที่มีหมุดสี่ เจ็ด แปด หมุดขึ้นไปที่ด้านใดด้านหนึ่ง เนื่องจากความซับซ้อนของชิปเพิ่มขึ้น นักออกแบบจึงได้เพิ่มพินมากขึ้น ชิปไมโครโปรเซสเซอร์บางตัวมีหมุดหลายร้อยตัว สิ่งเหล่านี้ถูกจัดเรียงเป็นแถวที่เรียบร้อยที่ด้านล่างของชิป

ขนาดของชิปวงจรรวมจริงนั้นแตกต่างกันไปตั้งแต่ 1 ตารางมม. ถึงมากกว่า 200 บรรจุภัณฑ์พลาสติกที่บรรจุชิปนั้นใหญ่กว่าสองสามเท่า ความหนาของมันสามารถอยู่ในช่วงตั้งแต่เศษเสี้ยวมิลลิเมตรถึงสองสามมิลลิเมตร

ในปี 2009 ทรานซิสเตอร์ในชิปคอมพิวเตอร์บางตัววัดด้านข้างได้ 45 นาโนเมตร (หนึ่งในพันล้านของเมตร) ชิปเหล่านี้มีทรานซิสเตอร์มากกว่า 100 ล้านตัว นับตั้งแต่ทศวรรษ 1960 อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ได้เพิ่มจำนวนทรานซิสเตอร์บนชิปเป็นสองเท่าทุก ๆ สองปี ซึ่งเป็นกระแสที่เรียกว่ากฎของมัวร์ เมื่อจำนวนทรานซิสเตอร์เพิ่มขึ้น ฟังก์ชันการทำงานของชิปก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน

อุปกรณ์แยกชิ้น เช่น ทรานซิสเตอร์และไฟ LED ทำจากชิปซิลิกอนแต่ละชิ้น วงจรรวมได้รับชื่อเพราะรวมอุปกรณ์ต่าง ๆ ไว้บนชิปตัวเดียวกัน เนื่องจากทรานซิสเตอร์บนชิปมีขนาดเล็กมาก ฟังก์ชันย่อยจำนวนมากที่เคยใช้กับชิปหลายตัวจึงถูกทำโดยตัวเดียว ตัวอย่างเช่น ไมโครคอนโทรลเลอร์รวมไมโครโปรเซสเซอร์ หน่วยความจำ และอินเทอร์เฟซทั้งหมดไว้ในอุปกรณ์เดียวกัน