Интегрированная схема (IC), иногда называемая чипом, микрочипом или микроэлектронной схемой, представляет собой полупроводниковую пластину, на которой изготовлены тысячи или миллионы крошечных резисторов, конденсаторов, диодов и транзисторов. IC может функционировать как усилитель, осциллятор, таймер, счетчик, логический затвор, память компьютера, микроконтроллер или микропроцессор.
IC является фундаментальным строительным блоком всех современных электронных устройств. Как следует из названия, это интегрированная система множества миниатюрных и взаимосвязанных компонентов, встроенных в тонкий подложку полупроводникового материала (обычно кристалл кремния).
Микроконтроллеры представляют собой интегрированные цепи, которые управляют конкретными операциями во встроенных системах, состоящих из процессора, памяти и входных/выходных периферийных устройств на чипе. Это изображение показывает микроконтроллер Microchip Attiny817.
Один IC может содержать тысячи или миллионы:
● Транзисторы
● Резисторы
● Конденсаторы
● Диоды
Дополнительные компоненты также могут находиться на нем, все взаимосвязаны через сложную сеть полупроводников, кремния, меди и других материалов. По размеру каждый компонент маленький, обычно микроскопический. Полученная схема, монолитный чип, также является крошечной - часто достаточно, чтобы занять несколько квадратных миллиметров или сантиметров пространства.
Одним из распространенных примеров современного IC является компьютерный процессор, который обычно содержит миллионы или миллиарды транзисторов, конденсаторов, логических ворот и т. Д., Подключенные вместе, чтобы сформировать сложную цифровую схему. Хотя процессор - это IC, не все ICS являются процессорами.
История и эволюция интегрированных цепей
Изобретение транзистора - комбинация слов передачи и резистора - в 1947 году подготовило почву для современного компьютерного эпоха.
В первые дни каждый транзистор поставлялся в отдельной пластиковой упаковке, и каждая цепь состояла из дискретных транзисторов, конденсаторов и резисторов. Из -за большого размера этих компонентов, ранние ICS были способны удерживать лишь несколько из них - соединенные вместе - на плате.
Со временем развитие твердотельной электроники облегчило уменьшение размера компонентов.
В конце 1950 -х годов изобретатели Джек Килби из Texas Instruments, Inc., и Роберт Нойс из Fairchild Semiconductor Corporation обнаружили способы проложить тонкие пути металла на устройствах и заставить их функционировать в качестве проводов. Их решение проблемы проводки между небольшими электрическими устройствами было началом разработки современного IC.
Интегрированные цепи претерпели несколько поколений в соответствии с их сборкой дизайна, размера и количества компонентов на чип.
Современные интегрированные цепи: дизайн и строительство
В течение последних полвека ICS значительно прогрессировала с более высокими скоростями, большей емкостью и меньшими размерами.
По сравнению с первыми днями, сегодняшние ICS невероятно сложны, способные удерживать миллиарды транзисторов и других компонентов на одном небольшом кусочке материала. Современный IC - это все, с индивидуальными компонентами, встроенными непосредственно в кремниевый кристалл, а не просто на нем.
IC опирается на несколько уровней абстракции. Полупроводническая пластина, составляющая IC, является хрупкой и содержит многочисленные сложные соединения между его многочисленными слоями. Комбинация этих пластин известна как матрица.
С миллионами или миллиардами компонентов на одном чипе, невозможно расположить и подключать каждый компонент индивидуально. Умирания слишком малы, чтобы припаяться и подключаться к. Вместо этого дизайнеры используют язык программирования специального назначения для создания элементов малых цепей и объединения их для постепенного увеличения размера и плотности компонентов в чипе для удовлетворения требований применения.
