Integrerad krets
En integrerad krets (oftare kallad IC, mikrochip, kiselchip, datorchip eller chip) är en bit specialpreparerad kisel (eller en annan halvledare) i vilken en elektronisk krets är etsad med hjälp av fotolitografi. Kiselchips kan innehålla logiska grindar, dataprocessorer, minne och särskilda anordningar. Chipet är mycket ömtåligt och omges därför normalt av ett plastpaket för att skydda det. Den elektriska kontakten med chipet sker genom små trådar som förbinder chipet med större metallstift som sticker ut ur förpackningen.
En IC har två huvudsakliga fördelar jämfört med diskreta kretsar: kostnad och prestanda. Kostnaden är låg eftersom miljontals transistorer kan placeras på ett chip i stället för att bygga en krets med enskilda transistorer. Prestandan är högre eftersom komponenterna kan fungera snabbare och förbruka mindre ström.
IC:er är utformade för olika ändamål. Ett chip kan vara konstruerat enbart för en miniräknare, som bara kan fungera som en miniräknare. Integrerade kretsar kan delas in i analoga, digitala och blandade signaler (både analoga och digitala på samma chip).
Halvledare
En halvledare, t.ex. kisel, kan styras så att strömmen kan flöda (eller inte). Detta gör det möjligt att tillverka transistorer som kan styra varandra. De finns i många hushållsartiklar som radioapparater, datorer, telefoner och många andra. Andra halvledaranordningar är solceller, dioder och lysdioder (lysdioder).
Sidovy av ett dubbelt inline-paket (DIP)
Bild av Plastic Quad Flat Pack (PQFP)
Uppfinning
1958 och 1959 fick två personer idén till en integrerad krets nästan exakt samtidigt. Transistorer hade blivit en vardaglig sak som användes i hushållsapparater som radioapparater. De påverkade allt från radioapparater till telefoner och vid den tiden behövde tillverkarna en mindre ersättning för vakuumrör. Transistorer var mindre än vakuumrör, men för en del av den nyaste elektroniken, till exempel missilstyrning, var de inte tillräckligt små.
En dag i juli arbetade Jack Kilby på Texas Instruments när han kom på att alla delar av en krets, inte bara transistorn, kunde tillverkas av kisel. Vid den tiden var det ingen som satte in kondensatorer och motstånd i kretsar. Detta skulle förändra framtiden och göra det lättare att tillverka och sälja integrerade kretsar. Kilbys chef gillade idén och sa åt honom att börja arbeta. Den 12 september hade Kilby byggt en fungerande modell och den 6 februari lämnade Texas Instruments in en patentansökan. Deras första "fasta krets" var lika stor som en fingertopp.
Samtidigt hade en annan man i Kalifornien samma idé. I januari 1959 arbetade Robert Noyce på det lilla nystartade företaget Fairchild Semiconductor. Han insåg också att en hel krets kunde placeras i ett enda chip. Medan Kilby hade utarbetat detaljerna kring tillverkningen av enskilda komponenter kom Noyce på ett mycket bättre sätt att koppla ihop delarna. Konstruktionen kallades för en "enhetlig krets". Alla dessa detaljer gav resultat eftersom patentverket den 25 april 1961 beviljade Robert Noyce det första patentet för en integrerad krets medan Kilbys ansökan fortfarande analyserades. I dag erkänns båda männen som oberoende av varandra som upphovsmakare till idén.
Snart fanns det två typer av integrerade kretsar: hybridkretsar (HIC) och monolitiska kretsar (MIC). Hybriderna dog ut i slutet av 1900-talet.
Generationer
| Namn | Period | Antal transistorer på varje chip (ungefär) |
| SSI (småskalig integration) | början av 1960-talet | Ett chip innehåller endast några få transistorer. |
| MSI (Medium Scale Integration) | slutet av 1960-talet | hundratals transistorer på varje chip |
| LSI (storskalig integration) | mitten av 1970-talet | tiotusentals transistorer per chip |
| VLSI (mycket storskalig integration) | slutet av 1900-talet århundrade | hundratusentals transistorer |
| ULSI (Ultra-Large Scale Integration) | 21:a århundradet | mer än 1 miljon transistorer |
※ Skillnaden mellan VLSI och ULSI är inte väl definierad.
Klassificering
Integrerade kretsar kan förpackas som DIP (Dual in-line package), PLCC (Plastic leaded chip carrier), TSOP (Thin small-outline package), PQFP (Plastic Quad Flat Pack) och andra typer av chipförpackningar. Vissa små chip är förpackade för ytmonteringsteknik. Transistorerna inuti kan vara bipolära transistorer i ovanliga kretsar, t.ex. i kretsar som kräver mycket höga växlingshastigheter. De flesta är dock MOSFETs.
Relaterade sidor
Frågor och svar
F: Vad är en integrerad krets?
S: En integrerad krets, även känd som IC eller mikrochip, är en bit specialpreparerat kisel på vilken en elektronisk krets etsas med hjälp av fotolitografi.
F: Vilka är några exempel på enheter som kan finnas på ett kiselchip?
S: Kiselchip kan innehålla logiska grindar, datorprocessorer, minne och specialanordningar.
F: Varför används ett plasthölje för att omge chipet?
S: Chipet är mycket ömtåligt, så en plastförpackning används för att skydda det.
F: Hur får man elektrisk kontakt med chipet?
S: Den elektriska kontakten med chipet sker via små trådar som ansluter chipet till större metallstift som sticker ut ur förpackningen.
F: Vilka är de två fördelarna med att använda IC istället för diskreta kretsar?
S: IC har två stora fördelar jämfört med diskreta kretsar: kostnad och prestanda. Kostnaden är låg eftersom miljontals transistorer kan placeras på ett chip i stället för att bygga en krets med enstaka transistorer. Prestandan är högre eftersom komponenterna kan arbeta snabbare och förbruka mindre ström.
F: Vilka är de olika typerna av integrerade kretsar?
S: Integrerade kretsar kan delas in i analoga, digitala och blandade signaler (både analoga och digitala på samma chip).
F: Kan ett enskilt chip utformas för ett specifikt ändamål?
S: Ja, ett chip kan vara konstruerat för ett specifikt ändamål, t.ex. ett räknarchip som bara kan fungera som en räknare.
