Характеристики интегральных схем

Интегральная схема (ИС) — одна из самых сложных вещей, когда-либо созданных. Они состоят из маленьких квадратиков кремния, на которые нанесены микроскопические узоры. Узоры могут содержать сотни миллионов транзисторов, резисторов и других электронных компонентов. Недорогие и вездесущие, они питают наши компьютеры, сотовые телефоны и музыкальные плееры. Они делают все, от тостеров до автомобилей, более эффективными. По мере того, как разработчики микросхем продолжают совершенствоваться, они вмещают больше функций во все более компактные корпуса.

Материалы

Интегральные схемы сделаны из полупроводниковых материалов, которые занимают промежуточное положение между хорошими проводниками, такими как медь, и изоляторами, такими как пластик. Силикон является текущим фаворитом. Сверхчистый кремний смешивают с небольшими точными количествами других элементов для создания электронных материалов с различными характеристиками.

Упаковка

Микросхема интегральной схемы слишком мала и деликатна, чтобы с ней можно было обращаться напрямую. Каждый чип соединен с набором крошечных золотых или алюминиевых проводов и помещен в плоский блок из пластика или керамики. Блок имеет металлические штифты снаружи, ведущие к проводам внутри. Штыри образуют прочное механическое и электрическое соединение с другими компонентами системы. Пластиковый блок защищает микросхему ИС и помогает сохранять ее прохладной. Название производителя и номер детали обычно печатаются сверху.

ИС поставляются в различных типах корпусов. Простые чипы поставляются в двухрядном корпусе или DIP. Это длинные прямоугольники с четырьмя, семью, восемью или более контактами с каждой стороны. По мере роста сложности чипа дизайнеры добавляли больше контактов. Некоторые микропроцессорные микросхемы имеют сотни контактов. Они расположены аккуратными рядами в нижней части чипа.

Размер

Размер реальной микросхемы интегральной схемы варьируется от 1 кв. мм до более чем 200. Пластиковая упаковка, в которой находится микросхема, в несколько раз больше. Его толщина может варьироваться от долей миллиметра до нескольких миллиметров.

Плотность

В 2009 году размер стороны транзисторов некоторых компьютерных микросхем составлял 45 нанометров (миллиардных долей метра). Эти чипы имеют более 100 миллионов транзисторов. С 1960-х годов в полупроводниковой промышленности удавалось удваивать количество транзисторов на кристалле каждые два года. Эта тенденция известна как закон Мура. По мере увеличения количества транзисторов увеличивается и функциональность чипа .

Интеграция

Дискретные устройства, такие как транзисторы и светодиоды, состоят из отдельных кремниевых чипов. Интегральные схемы получили свое название, потому что они объединяют множество различных устройств на одном кристалле. Поскольку транзисторы на чипе такие маленькие, многие подфункции, которые раньше выполнялись многими чипами, теперь выполняются одним. Например, микроконтроллер включает в себя полный микропроцессор, память и интерфейс в одном устройстве.