Integrirano vezje
Integrirano vezje (pogosteje imenovano integrirano vezje, mikročip, silicijev čip, računalniški čip ali čip) je kos posebej pripravljenega silicija (ali drugega polprevodnika), v katerega je s fotolitografijo vtisnjeno elektronsko vezje. Silicijevi čipi lahko vsebujejo logična vrata, računalniške procesorje, pomnilnik in posebne naprave. Čip je zelo krhek, zato ga običajno obdaja plastična embalaža, ki ga ščiti. Električni stik s čipom zagotavljajo drobne žičke, ki povezujejo čip z večjimi kovinskimi zatiči, ki štrlijo iz embalaže.
IC ima dve glavni prednosti pred diskretnimi vezji: ceno in zmogljivost. Stroški so nizki, ker je na enem čipu lahko na milijone tranzistorjev, namesto da bi gradili vezje s posameznimi tranzistorji. Zmogljivost je večja, saj lahko komponente delujejo hitreje in porabijo manj energije.
Integrirani čipi so zasnovani za različne namene. Čip je lahko zasnovan samo za kalkulator, ki lahko deluje samo kot kalkulator. Integrirana vezja lahko razdelimo na analogna, digitalna in vezja z mešanim signalom (analogna in digitalna na istem čipu).
Polprevodniki
Polprevodnik, kot je silicij, je mogoče krmiliti tako, da omogoča (ali onemogoča) pretok toka. To omogoča izdelavo tranzistorjev, ki lahko nadzorujejo drug drugega. Najdemo jih v številnih gospodinjskih predmetih, kot so radijski sprejemniki, računalniki in telefoni ter številni drugi. Druge polprevodniške naprave vključujejo sončne celice, diode in svetleče diode (LED).
Stranski pogled na dvojni linijski paket (DIP)
Slika plastičnega ploščatega paketa (PQFP)
Izum
V letih 1958 in 1959 sta dva človeka skoraj istočasno dobila idejo o integriranem vezju. Tranzistorji so postali vsakdanja stvar, ki se je uporabljala v gospodinjskih napravah, kot so radijski sprejemniki. Vplivali so na vse, od radijskih sprejemnikov do telefonov, proizvajalci pa so takrat potrebovali manjšo zamenjavo za vakuumske cevi. Tranzistorji so bili manjši od vakuumskih cevi, vendar za nekatere najnovejše elektronske naprave, na primer za vodenje raket, niso bili dovolj majhni.
Nekega julijskega dne je Jack Kilby delal v podjetju Texas Instruments, ko mu je prišlo na misel, da bi lahko iz silicija izdelali vse dele vezja, ne le tranzistorja. Takrat nihče ni vgrajeval kondenzatorjev in uporov v integrirana vezja. To bi spremenilo prihodnost ter olajšalo proizvodnjo in prodajo integriranih vezij. Kilbyjevemu šefu je bila zamisel všeč in mu je rekel, naj se loti dela. Do 12. septembra je Kilby izdelal delujoč model, 6. februarja pa je Texas Instruments prijavil patent. Njihovo prvo "trdno vezje" je bilo veliko kot konica prsta.
V Kaliforniji je imel medtem enako zamisel še en moški. Januarja 1959 je Robert Noyce delal v majhnem zagonskem podjetju Fairchild Semiconductor. Tudi on je ugotovil, da je mogoče celotno vezje vgraditi v en sam čip. Medtem ko je Kilby izdelal podrobnosti o izdelavi posameznih komponent, je Noyce prišel na veliko boljši način povezovanja delov. Zasnova se je imenovala "enotno vezje". Vse te podrobnosti so se obrestovale, saj je 25. aprila 1961 patentni urad podelil prvi patent za integrirano vezje Robertu Noyceu, medtem ko je bila Kilbyjeva vloga še vedno v fazi analize. Danes se priznava, da sta oba moža neodvisno zasnovala to zamisel.
Kmalu sta se pojavili dve vrsti integriranih vezij: hibridno (HIC) in monolitno (MIC). Hibridna vezja so zamrla konec 20. stoletja.
Generacije
| Ime | Obdobje | Število tranzistorjev na vsakem čipu (približno) |
| SSI (integracija majhnega obsega) | začetek šestdesetih let prejšnjega stoletja | en čip vsebuje le nekaj tranzistorjev. |
| MSI (integracija srednjega obsega) | konec šestdesetih let prejšnjega stoletja | na stotine tranzistorjev na vsakem čipu. |
| LSI (obsežna integracija) | sredi sedemdesetih let prejšnjega stoletja | več deset tisoč tranzistorjev na čip |
| VLSI (integracija zelo velikega obsega) | konec 20. stoletja stoletje | več sto tisoč tranzistorjev |
| ULSI (Ultra-Large Scale Integration) | 21. stoletje | več kot 1 milijon tranzistorjev |
※ Razlika med VLSI in ULSI ni dobro opredeljena.
Razvrstitev
Integrirana vezja so lahko zapakirana kot DIP (Dual in-line package), PLCC (Plastic leaded chip carrier), TSOP (Thin small-outline package), PQFP (Plastic Quad Flat Pack) in druge vrste čipov. Nekateri majhni so pakirani za tehnologijo površinskega vgrajevanja. V notranjosti so lahko bipolarni tranzistorji v nenavadnih vezjih, kot so tista, ki potrebujejo zelo visoke hitrosti preklopa. Vendar je večina tranzistorjev MOSFET.
Sorodne strani
Vprašanja in odgovori
V: Kaj je integrirano vezje?
O: Integrirano vezje, znano tudi kot integrirano vezje ali mikročip, je kos posebej pripravljenega silicija, na katerega je s fotolitografijo izklesano elektronsko vezje.
V: Kateri so primeri naprav, ki so lahko vključene v silicijevo vezje?
O: Silicijevi čipi lahko vsebujejo logična vrata, računalniške procesorje, pomnilnik in posebne naprave.
V: Zakaj je čip obdan s plastično embalažo?
O: Čip je zelo krhek, zato se za njegovo zaščito uporablja plastična embalaža.
V: Kako se vzpostavi električni stik s čipom?
O: Električni stik s čipom zagotavljajo drobne žičke, ki povezujejo čip z večjimi kovinskimi zatiči, ki štrlijo iz ohišja.
V: Kateri sta dve prednosti uporabe integriranih vezij namesto diskretnih vezij?
O: IC imajo dve glavni prednosti pred diskretnimi vezji: ceno in zmogljivost. Stroški so nizki, ker lahko na en čip namestimo na milijone tranzistorjev, namesto da bi gradili vezje s posameznimi tranzistorji. Zmogljivost je večja, ker lahko komponente delujejo hitreje in porabijo manj energije.
V: Katere so različne vrste integriranih vezij?
O: Integrirana vezja lahko razdelimo na analogna, digitalna in vezja z mešanim signalom (analogna in digitalna na istem čipu).
V: Ali je lahko posamezen čip zasnovan za določen namen?
O: Da, čip je lahko zasnovan za določen namen, na primer čip za kalkulator, ki lahko deluje samo kot kalkulator.
