Integrovaný obvod
Integrovaný obvod (častejšie nazývaný integrovaný obvod, mikročip, kremíkový čip, počítačový čip alebo čip) je kúsok špeciálne pripraveného kremíka (alebo iného polovodiča), do ktorého je pomocou fotolitografie vyleptaný elektronický obvod. Kremíkové čipy môžu obsahovať logické hradlá, počítačové procesory, pamäť a špeciálne zariadenia. Čip je veľmi krehký, a preto je zvyčajne obklopený plastovým obalom, ktorý ho chráni. Elektrický kontakt s čipom zabezpečujú malé drôtiky, ktoré spájajú čip s väčšími kovovými kolíkmi, ktoré vyčnievajú z obalu.
IC má oproti diskrétnym obvodom dve hlavné výhody: cenu a výkon. Náklady sú nízke, pretože na jeden čip sa dajú umiestniť milióny tranzistorov namiesto toho, aby sa vytváral obvod s jednotlivými tranzistormi. Výkon je vyšší, pretože komponenty môžu pracovať rýchlejšie a spotrebúvajú menej energie.
Integrované obvody sú určené na rôzne účely. Čip môže byť navrhnutý len pre kalkulačku, ktorá môže fungovať len ako kalkulačka. Integrované obvody možno rozdeliť na analógové, digitálne a zmiešané signálové (analógové aj digitálne na tom istom čipe).
Polovodičové
Polovodič, napríklad kremík, možno ovládať tak, aby umožňoval (alebo neumožňoval) prietok prúdu. To umožňuje vyrábať tranzistory, ktoré sa môžu navzájom ovládať. Nachádzajú sa v mnohých predmetoch pre domácnosť, ako sú rádiá, počítače, telefóny a mnohé ďalšie. Medzi ďalšie polovodičové zariadenia patria solárne články, diódy a LED (diódy vyžarujúce svetlo).
Bočný pohľad na duálne radové puzdro (DIP)
Obrázok plastového štvoritého plochého obalu (PQFP)
Vynález
V rokoch 1958 a 1959 dostali dvaja ľudia nápad na integrovaný obvod takmer v rovnakom čase. Tranzistory sa stali bežnou vecou používanou v domácich zariadeniach, ako sú napríklad rádiá. Ovplyvnili všetko od rádií až po telefóny a v tom čase výrobcovia potrebovali menšiu náhradu za elektrónky. Tranzistory boli menšie ako vákuové elektrónky, ale pre niektoré najnovšie elektronické zariadenia, napríklad navádzanie rakiet, neboli dostatočne malé.
Jedného júlového dňa Jack Kilby pracoval v spoločnosti Texas Instruments, keď ho napadlo, že všetky časti obvodu, nielen tranzistor, by mohli byť vyrobené z kremíka. V tom čase nikto do integrovaných obvodov nedával kondenzátory a rezistory. To by zmenilo budúcnosť a uľahčilo výrobu a predaj integrovaných obvodov. Kilbyho šéfovi sa tento nápad páčil a povedal mu, aby sa pustil do práce. Do 12. septembra Kilby zostrojil funkčný model a 6. februára spoločnosť Texas Instruments podala patent. Ich prvý "pevný obvod" mal veľkosť končeka prsta.
Medzitým mal v Kalifornii rovnaký nápad iný muž. V januári 1959 pracoval Robert Noyce v malej začínajúcej spoločnosti Fairchild Semiconductor. Aj on si uvedomil, že celý obvod by sa dal vložiť do jedného čipu. Kým Kilby vypracoval detaily výroby jednotlivých súčiastok, Noyce vymyslel oveľa lepší spôsob, ako súčiastky spojiť. Tento návrh sa nazýval "jednotkový obvod". Všetky tieto detaily sa vyplatili, pretože 25. apríla 1961 patentový úrad udelil prvý patent na integrovaný obvod Robertovi Noyceovi, zatiaľ čo Kilbyho žiadosť sa ešte analyzovala. Dnes sa uznáva, že obaja muži prišli na túto myšlienku nezávisle.
Čoskoro sa objavili dva druhy integrovaných obvodov: hybridné (HIC) a monolitické (MIC). Hybridy zanikli koncom 20. storočia.
Generácie
| Názov | Obdobie | Počty tranzistorov na každom čipe (približne) |
| SSI (Small-Scale Integration) | začiatok 60. rokov 20. storočia | jeden čip obsahuje len niekoľko tranzistorov |
| MSI (stredne rozsiahla integrácia) | koniec 60. rokov 20. storočia | stovky tranzistorov na každom čipe |
| LSI (veľkoplošná integrácia) | polovica 70. rokov 20. storočia | desiatky tisíc tranzistorov na čip |
| VLSI (veľmi rozsiahla integrácia) | koniec 20. storočia storočie | stovky tisíc tranzistorov |
| ULSI (Ultra-Large Scale Integration) | 21. storočie | viac ako 1 milión tranzistorov |
※ Rozdiel medzi VLSI a ULSI nie je presne definovaný.
Klasifikácia
Integrované obvody môžu byť balené ako DIP (Dual in-line package), PLCC (Plastic leaded chip carrier), TSOP (Thin small-outline package), PQFP (Plastic Quad Flat Pack) a iné typy balení čipov. Niektoré malé sú balené pre technológiu povrchovej montáže. Tranzistory vo vnútri môžu byť bipolárne tranzistory v neobvyklých obvodoch, napríklad v tých, ktoré potrebujú veľmi vysoké spínacie rýchlosti. Väčšinou však ide o tranzistory MOSFET.
Súvisiace stránky
Otázky a odpovede
Otázka: Čo je to integrovaný obvod?
Odpoveď: Integrovaný obvod, známy aj ako integrovaný obvod alebo mikročip, je kúsok špeciálne pripraveného kremíka, na ktorom je pomocou fotolitografie vyleptaný elektronický obvod.
Otázka: Aké sú príklady zariadení, ktoré môžu byť súčasťou kremíkového čipu?
Odpoveď: Kremíkové čipy môžu obsahovať logické hradlá, počítačové procesory, pamäť a špeciálne zariadenia.
Otázka: Prečo sa na obklopenie čipu používa plastový obal?
Odpoveď: Čip je veľmi krehký, preto sa na jeho ochranu používa plastový obal.
Otázka: Ako sa vytvára elektrický kontakt s čipom?
Odpoveď: Elektrický kontakt s čipom sa zabezpečuje prostredníctvom malých drôtikov, ktoré spájajú čip s väčšími kovovými kolíkmi, ktoré vyčnievajú z obalu.
Otázka: Aké sú dve výhody používania integrovaných obvodov namiesto diskrétnych obvodov?
Odpoveď: Integrované obvody majú dve hlavné výhody oproti diskrétnym obvodom: cenu a výkon. Náklady sú nízke, pretože na jeden čip možno umiestniť milióny tranzistorov namiesto toho, aby sa vytváral obvod s jednotlivými tranzistormi. Výkon je vyšší, pretože komponenty môžu pracovať rýchlejšie a spotrebúvajú menej energie.
Otázka: Aké sú rôzne typy integrovaných obvodov?
Odpoveď: Integrované obvody možno rozdeliť na analógové, digitálne a zmiešané signálové (analógové aj digitálne na tom istom čipe).
Otázka: Môže byť jeden čip navrhnutý na konkrétny účel?
Odpoveď: Áno, čip môže byť navrhnutý na špecifický účel, napríklad čip kalkulačky, ktorý môže fungovať len ako kalkulačka.
