Характеристики інтегральних схем

Інтегральна схема (ІС) є однією з найскладніших речей, коли-небудь створених. Вони складаються з маленьких квадратів кремнію, на яких нанесені мікроскопічні візерунки. Шаблони можуть містити сотні мільйонів транзисторів, резисторів та інших електронних частин. Недорогі та повсюдно поширені, вони живлять наші ПК, мобільні телефони та музичні плеєри. Вони роблять все, від тостерів до автомобілів, ефективнішим. Оскільки розробники чіпів продовжують вдосконалювати сучасний рівень техніки, вони вкладають більше функціональних можливостей у все менші пакети.

Інтегральні схеми виготовлені з напівпровідникових матеріалів, які знаходяться посередині між хорошими провідниками, такими як мідь, і ізоляторами, такими як пластик. Silicon є поточним фаворитом. Надчистий кремній змішується з невеликою точною кількістю інших елементів для створення електронних матеріалів з різними характеристиками.

Мікросхема інтегральної мікросхеми занадто мала і делікатна, щоб з нею можна було працювати безпосередньо. Кожен чіп прикріплений до набору крихітних золотих або алюмінієвих дротів і вставлений в плоский блок із пластику або кераміки. Зовні блок має металеві штирі, що ведуть до проводів всередині. Шпильки утворюють міцне механічне та електричне з’єднання з іншими компонентами системи. Пластиковий блок захищає мікросхему IC і допомагає зберігати її охолодженою. Назва виробника та номер деталі зазвичай надруковані зверху.

Інтегральні мікросхеми бувають різних типів пакетів. Прості мікросхеми поставляються в дворядній упаковці або DIP. Це довгі прямокутники з чотирма, сімома, вісьмома або більше шпильками з обох сторін. Оскільки складність мікросхеми зросла, дизайнери додали більше шпильок. Деякі мікропроцесорні мікросхеми мають сотні контактів. Вони розташовані акуратними рядами на нижній частині чіпа.

Розмір фактичної мікросхеми інтегральної схеми коливається від 1 квадратного мм до понад 200. Пластикова упаковка, яка містить чіп, у кілька разів більша. Його товщина може коливатися від часток міліметра до кількох міліметрів.

У 2009 році транзистори на деяких комп’ютерних чіпах мають розмір 45 нанометрів (мільярдних часток метра) на стороні. Ці мікросхеми мають понад 100 мільйонів транзисторів. З 1960-х років напівпровідниковій промисловості вдалося подвоїти кількість транзисторів на чіпі кожні два роки, і ця тенденція відома як закон Мура. Зі збільшенням кількості транзисторів зростає і функціональність мікросхеми.

Дискретні пристрої, такі як транзистори та світлодіоди, виготовляються з окремих кремнієвих мікросхем. Інтегральні схеми отримали свою назву, тому що вони поєднують багато різних пристроїв на одному чіпі. Оскільки транзистори на мікросхемі настільки малі, багато підфункцій, які раніше виконували багато мікросхем, тепер виконує один. Мікроконтролер, наприклад, включає в себе повний мікропроцесор, пам’ять та інтерфейс в одному пристрої.