Jaké jsou použití integrovaných obvodů?
Použití integrovaných obvodů od roku 2011 je velmi rozšířeno díky jedinečným výhodám, které nabízejí oproti tradičním elektronickým obvodům. Oni jsou nalezení v každé elektronické zařízení, které má nějaký druh mikroprocesorové řízení, z mobilních telefonů a přenosných hudebních přehrávačů na herních systémů, osobních počítačů a jiných digitálních zařízení. Je tomu tak proto, že integrovaný obvod (IC) nebo čip podle současných standardů 21. století je mimořádně sofistikované zařízení, které zabalí až miliony elektronických součástek, jako jsou tranzistory, rezistory a kondenzátory, do oblasti několika čtverečních centimetrů na destičce z křemíku . Časné použití integrovaných obvodů byly poměrně omezené, nicméně, když první modely byly postaveny v roce 1958 a 1959, zatímco oni byli primitivní zařízení v době, kdy bylo obtížné masové produkce.
Jack Kilby, výzkumník společnosti Texas Instruments ve Spojených státech, je připočítán s být jedním z prvních lidí, vidět potenciální přínosy a využití integrovaných obvodů. V roce 2000 získal Nobelovu cenu za fyziku za přínos k rozvoji elektronického obvodu. Ačkoli koncept IC čipu lze vysledovat k dřívějšímu výzkumu již v roce 1949 německými inženýry, Kilby a další americký výzkumník jménem Robert Noyce byli první, kdo podal patenty na tento nápad.
Obrovský skok, který IC čip dal konstrukci elektronických obvodů, je založen na omezení, kterému výrobci elektroniky čelili na konci 50. let. Tranzistor nahradil vakuové trubice, ale základní elektrické komponenty pro obvody, jako jsou tranzistory, kondenzátory a rezistory, se daly vyrobit jen tak malé, protože jejich držení pinzetou a pájení na desku s obvody bylo čím dál tím obtížnější, protože se zmenšovaly a zmenšovaly . Myšlenka na leptání funkčnosti těchto součástí do křemíkové destičky eliminovala potřebu individuálního pájení ručních součástek a používání integrovaných obvodů začalo stoupat, jakmile byly výrobní metody zdokonaleny v polovině až koncem šedesátých let.
Zatímco úplně první integrované obvody byly označovány jako obvody malé integrace (SSI) a obsahovaly pouze několik desítek komponent, byly v té době životně důležité pro kosmické projekty, jako jsou například kontroly pro americký jaderný raketový systém Minuteman a použité digitální počítače americkým programem mise Apollo Moon. Tato použití, stejně jako potřeby amerického námořnictva, odpovídala za velkou část počáteční poptávky po integrovaných obvodech od roku 1962. Do roku 1968 se používání integrovaných obvodů začala šířit do spotřební elektroniky s jejich schopností zpracovávat frekvenčně modulované (FM ) zvuk v televizích.
Vzhledem k tomu, že se počet komponent, které by mohly být umístěny na čip, zvýšil, používání integrovaných obvodů se stalo mnohem rozšířenějším. Modely čipů střední integrace (MSI) obsahovaly do konce šedesátých let stovky komponent a rozsáhlá integrace (LSI) mohla o několik let později na jeden čip umístit několik tisíc komponent. Odtud vzrostl exponenciálně nárůst počtu komponentů, které by mohly být zabaleny do oblasti několika centimetrů čtverečních. Integrace ve velkém měřítku (VLSI) umožňující stovky tisíc připojených součástí na začátku 80. let a trojrozměrné konstrukce integrovaných obvodů (3D-IC) od roku 2011 umožňují, aby se miliony nebo miliardy součástí zabalily do sítě to je propojeno horizontálně i vertikálně na více vrstvách polovodičového plátu.
Od roku 2011 je díky mnoha řídicím a matematickým procesům zpracování, které může integrovaný obvod provádět, všudypřítomná zařízení ve většině spotřební elektroniky, od rádií a televizí po kalkulačky a digitální hodinky. Využití integrovaných obvodů je široce rozšířeno ve všech průmyslových závodech a v robotice, jakož i pro řízení v automobilových a leteckých systémech. Jak se stávají sofistikovanější a levnější na výrobu, nacházejí se také v jednorázových položkách, jako jsou pohlednice, které přehrávají hudbu. Značky vysokofrekvenční identifikace (RFID) na obalech spotřebního zboží na jedno použití, které maloobchodní prodejny používají ke sledování zásob, jsou také běžným místem pro čipy IC, přičemž značky RFID se přidávají i do jiných produktů, jako jsou pasy a kreditní karty.