Integrált áramkör
Az integrált áramkör (gyakrabban IC, mikrochip, szilíciumchip, számítógépes chip vagy chip) egy speciálisan előkészített szilícium (vagy más félvezető) darab, amelybe fotolitográfiával elektronikus áramkört maratnak. A szilíciumchipek tartalmazhatnak logikai kapukat, számítógépes processzorokat, memóriát és speciális eszközöket. A chip nagyon törékeny, ezért általában műanyag csomagolás veszi körül, hogy megvédje. A chip elektromos érintkezése apró drótokon keresztül történik, amelyek a chipet a csomagolásból kiálló nagyobb fémtüskékhez kötik.
Az IC-knek két fő előnye van a diszkrét áramkörökkel szemben: a költség és a teljesítmény. A költségek alacsonyak, mivel tranzisztorok milliói helyezhetők el egy chipen, ahelyett, hogy egyetlen tranzisztorból építenénk fel egy áramkört. A teljesítmény nagyobb, mivel az alkatrészek gyorsabban működnek és kevesebb energiát használnak fel.
Az IC-ket különböző célokra tervezték. Lehet, hogy egy chipet csak egy számológéphez terveztek, amely csak számológépként működhet. Az integrált áramkörök analóg, digitális és vegyes jelű (analóg és digitális egyazon chipen) áramkörökre oszthatók.
Félvezető
Egy félvezető, például a szilícium, úgy szabályozható, hogy az áramot engedje (vagy ne engedje) folyni. Ez lehetővé teszi olyan tranzisztorok készítését, amelyek képesek egymást vezérelni. Ezek számos háztartási eszközben, például rádiókban, számítógépekben, telefonokban és sok másban megtalálhatóak. Más félvezető eszközök közé tartoznak a napelemek, a diódák és a LED-ek (fénykibocsátó diódák).
Oldalnézet a kettős soros csomagolásról (DIP)
Kép a műanyag négylapos lapos csomagról (PQFP)
Találmány
1958-ban és 1959-ben két embernek szinte pontosan egy időben jutott eszébe az integrált áramkör ötlete. A tranzisztorok már mindennapos dologgá váltak, amelyeket háztartási eszközökben, például rádiókban használtak. A rádióktól a telefonokig mindent érintettek, és abban az időben a gyártóknak szükségük volt a vákuumcsövek kisebb méretű helyettesítőjére. A tranzisztorok kisebbek voltak, mint a vákuumcsövek, de a legújabb elektronika egyes elemeihez, például a rakétairányításhoz nem voltak elég kicsik.
Egy júliusi napon Jack Kilby a Texas Instrumentsnél dolgozott, amikor eszébe jutott, hogy egy áramkör minden alkatrésze, nem csak a tranzisztor, szilíciumból készülhet. Abban az időben senki sem rakott kondenzátorokat és ellenállásokat az IC-kbe. Ez megváltoztatta volna a jövőt, és megkönnyítette volna az integrált áramkörök gyártását és értékesítését. Kilby főnökének tetszett az ötlet, és azt mondta neki, hogy lásson munkához. Szeptember 12-re Kilby megépített egy működő modellt, és február 6-án a Texas Instruments szabadalmat nyújtott be. Az első "szilárd áramkörük" akkora volt, mint egy ujjbegy.
Eközben Kaliforniában egy másik férfinak ugyanez az ötlete támadt. 1959 januárjában Robert Noyce a kis Fairchild Semiconductor induló vállalatnál dolgozott. Ő is rájött, hogy egy egész áramkört egyetlen chipbe lehet helyezni. Míg Kilby kidolgozta az egyes alkatrészek elkészítésének részleteit, Noyce sokkal jobb módját találta ki az alkatrészek összekapcsolásának. A konstrukciót "egységáramkörnek" nevezték el. A sok részletesség kifizetődött, mert 1961. április 25-én a szabadalmi hivatal Robert Noyce-nak ítélte oda az első integrált áramkörre vonatkozó szabadalmat, miközben Kilby kérelmét még mindig elemezték. Ma már mindkét férfit elismerik, hogy egymástól függetlenül találták ki az ötletet.
Hamarosan kétféle integrált áramkör létezett: hibrid (HIC) és monolitikus (MIC). A hibridek a 20. század végén kihaltak.
Generációk
| Név | Időszak | Tranzisztorok száma az egyes chipeken (megközelítőleg) |
| SSI (kisléptékű integráció) | 1960-as évek eleje | egy chip csak néhány tranzisztort tartalmaz |
| MSI (Közepes szintű integráció) | 1960-as évek vége | több száz tranzisztor minden egyes chipen |
| LSI (nagyszabású integráció) | 1970-es évek közepe | tranzisztorok tízezrei chipenként |
| VLSI (nagyon nagyméretű integráció) | 20. század vége század | több százezer tranzisztor |
| ULSI (Ultra-Large Scale Integration) | 21. század | több mint 1 millió tranzisztor |
※ A VLSI és az ULSI közötti különbség nem jól meghatározott.
Osztályozás
Az integrált áramkörök DIP (Dual in-line package), PLCC (Plastic leaded chip carrier), TSOP (Thin small-outline package), PQFP (Plastic Quad Flat Pack) és más chipcsomagolási típusokba csomagolhatók. Néhány kisebbet a felületszerelési technológiához csomagolnak. A bennük lévő tranzisztorok szokatlan áramkörökben, például nagyon nagy kapcsolási sebességet igénylő áramkörökben bipoláris tranzisztorok lehetnek. A legtöbb azonban MOSFET.
Kapcsolódó oldalak
Kérdések és válaszok
K: Mi az az integrált áramkör?
V: Az integrált áramkör, más néven IC vagy mikrochip, egy speciálisan előkészített szilíciumdarab, amelyre fotolitográfiával elektronikus áramkört maratnak.
K: Milyen eszközök kerülhetnek például egy szilíciumchipre?
V: A szilíciumchipek tartalmazhatnak logikai kapukat, számítógépes processzorokat, memóriát és speciális eszközöket.
K: Miért használják a chip körül műanyag csomagolást?
V: A chip nagyon törékeny, ezért műanyag csomagolást használnak a védelmére.
K: Hogyan történik az elektromos kapcsolat a chippel?
V: A chip elektromos érintkezése apró drótokon keresztül történik, amelyek a chipet a csomagolásból kiálló nagyobb fémtüskékhez csatlakoztatják.
K: Mi a két előnye az IC-k használatának a diszkrét áramkörök helyett?
V: Az IC-knek két fő előnye van a diszkrét áramkörökkel szemben: a költség és a teljesítmény. A költségek alacsonyak, mivel tranzisztorok milliói helyezhetők el egy chipen, ahelyett, hogy egyetlen tranzisztorból építenének áramkört. A teljesítmény nagyobb, mivel az alkatrészek gyorsabban működnek és kevesebb energiát fogyasztanak.
K: Melyek az IC-k különböző típusai?
V: Az integrált áramkörök analóg, digitális és vegyes jelű (analóg és digitális egyazon chipen) áramkörökre oszthatók.
K: Lehet-e egyetlen chipet egy adott célra tervezni?
V: Igen, egy chipet lehet egy adott célra tervezni, például egy számológép chipet, amely csak számológépként működhet.
