Integreret kredsløb
Et integreret kredsløb (oftere kaldet IC, mikrochip, siliciumchip, computerchip eller chip) er et stykke specielt forberedt silicium (eller en anden halvleder), hvori et elektronisk kredsløb er ætset ved hjælp af fotolitografi. Siliciumchips kan indeholde logiske gates, computerprocessorer, hukommelse og særlige anordninger. Chippen er meget skrøbelig og er derfor normalt omgivet af en plastemballage for at beskytte den. Den elektriske kontakt med chippen sker via små ledninger, som forbinder chippen med større metalpinde, der stikker ud af emballagen.
En IC har to hovedfordele i forhold til diskrete kredsløb: pris og ydeevne. Omkostningerne er lave, fordi der kan placeres millioner af transistorer på en chip i stedet for at bygge et kredsløb med enkelte transistorer. Ydelsen er højere, da komponenterne kan fungere hurtigere og bruge mindre strøm.
IC'er er designet til forskellige formål. En chip kan være designet til en lommeregner, som kun kan fungere som en lommeregner. Integrerede kredsløb kan inddeles i analoge, digitale og blandede signaler (både analoge og digitale kredsløb på samme chip).
Halvleder
En halvleder som f.eks. silicium kan styres til at tillade (eller ikke tillade) strøm at flyde. Dette gør det muligt at fremstille transistorer, der kan styre hinanden. De findes i mange husholdningsartikler som radioer, computere, telefoner og mange andre. Andre halvlederkomponenter omfatter solceller, dioder og lysdioder (lysdioder).
Sidebillede af dobbelt in-line-pakke (DIP)
Billede af Plastic Quad Flat Pack (PQFP)
Opfindelse
I 1958 og 1959 fik to personer ideen til et integreret kredsløb næsten nøjagtig samtidig. Transistorer var blevet en dagligdags ting, der blev brugt i husholdningsapparater som f.eks. radioer. De påvirkede alt fra radioer til telefoner, og på det tidspunkt havde producenterne brug for en mindre erstatning for vakuumrør. Transistorer var mindre end vakuumrør, men til noget af det nyeste elektronik, f.eks. missilstyring, var de ikke små nok.
En dag i juli arbejdede Jack Kilby hos Texas Instruments, da det slog ham, at alle dele af et kredsløb, ikke kun transistorerne, kunne fremstilles af silicium. På det tidspunkt var der ingen, der satte kondensatorer og modstande ind i integrerede kredsløb. Dette ville ændre fremtiden og gøre det lettere at producere og sælge integrerede kredsløb. Kilbys chef kunne lide idéen og bad ham om at gå i gang. Den 12. september havde Kilby bygget en funktionsdygtig model, og den 6. februar indgav Texas Instruments en patentansøgning. Deres første "Solid Circuit" var på størrelse med en fingerspids.
I mellemtiden havde en anden mand i Californien fået samme idé. I januar 1959 arbejdede Robert Noyce i det lille firma Fairchild Semiconductor, som var i opstartsfasen. Han indså også, at et helt kredsløb kunne placeres i en enkelt chip. Mens Kilby havde arbejdet med detaljerne omkring fremstilling af de enkelte komponenter, fandt Noyce på en meget bedre måde at forbinde delene på. Designet blev kaldt et "unitært kredsløb". Alle disse detaljer gav pote, for den 25. april 1961 tildelte patentmyndigheden Robert Noyce det første patent på et integreret kredsløb, mens Kilbys ansøgning stadig var under analyse. I dag anerkendes det, at begge mænd uafhængigt af hinanden har fået idéen.
Snart fandtes der to typer integrerede kredsløb: hybridkredsløb (HIC) og monolitiske kredsløb (MIC). Hybriderne uddøde sidst i det 20. århundrede.
Generationer
| Navn | Periode | Antal transistorer på hver chip (ca.) |
| SSI (Small-Scale Integration) | begyndelsen af 1960'erne | en chip indeholder kun få transistorer |
| MSI (Medium-Scale Integration) | slutningen af 1960'erne | hundredvis af transistorer på hver chip |
| LSI (Large-Scale Integration) | midten af 1970'erne | titusinder af transistorer pr. chip |
| VLSI (Very Large-Scale Integration) | slutningen af det 20. århundrede | hundredtusinder af transistorer |
| ULSI (Ultra-Large Scale Integration) | 21. århundrede | mere end 1 million transistorer |
※ Forskellen mellem VLSI og ULSI er ikke veldefineret.
Klassifikation
Integrerede kredsløb kan pakkes som DIP (Dual in-line package), PLCC (Plastic leaded chip carrier), TSOP (Thin small-outline package), PQFP (Plastic Quad Flat Pack) og andre chippakningstyper. Nogle af de små er pakket til overflademonteringsteknologi. Transistorerne indeni kan være bipolære transistorer i usædvanlige kredsløb, f.eks. i kredsløb, der kræver meget høje koblingshastigheder. De fleste er dog MOSFET'er.
Relaterede sider
Spørgsmål og svar
Q: Hvad er et integreret kredsløb?
A: Et integreret kredsløb, også kendt som en IC eller mikrochip, er et stykke specielt forberedt silicium, hvorpå et elektronisk kredsløb er ætset ved hjælp af fotolitografi.
Q: Hvad er nogle eksempler på enheder, der kan være på en siliciumchip?
A: Siliciumchips kan indeholde logiske porte, computerprocessorer, hukommelse og specielle enheder.
Q: Hvorfor bruger man en plastikpakke til at omslutte chippen?
A: Chippen er meget skrøbelig, så der bruges en plastikpakke til at beskytte den.
Q: Hvordan skabes der elektrisk kontakt med chippen?
A: Elektrisk kontakt med chippen sker gennem små ledninger, som forbinder chippen med større metalstifter, der stikker ud af pakken.
Q: Hvad er to fordele ved at bruge IC'er i stedet for diskrete kredsløb?
A: IC'er har to hovedfordele i forhold til diskrete kredsløb: omkostninger og ydeevne. Omkostningerne er lave, fordi millioner af transistorer kan placeres på en chip i stedet for at bygge et kredsløb med enkelte transistorer. Ydeevnen er højere, da komponenterne kan arbejde hurtigere og bruge mindre strøm.
Q: Hvad er de forskellige typer af IC'er?
A: Integrerede kredsløb kan klassificeres i analoge, digitale og blandede signaler (både analoge og digitale på samme chip).
Q: Kan en enkelt chip designes til et bestemt formål?
A: Ja, en chip kan være designet til et bestemt formål, f.eks. en lommeregnerchip, der kun kan fungere som lommeregner.
