Hvad er brugen af integrerede kredsløb?
Brugen af integrerede kredsløb fra 2011 er meget udbredt på grund af de unikke fordele, de tilbyder i forhold til traditionelle elektroniske kredsløb. De findes i enhver elektronisk enhed, der har en form for mikroprocessorkontrol, fra mobiltelefoner og bærbare musikafspillere til spillesystemer, personlige computere og andre digitale enheder. Dette skyldes, at et integreret kredsløb (IC) eller chip efter moderne standarder fra det 21. århundrede er en ekstremt sofistikeret enhed, der pakker op til millioner af elektroniske komponenter som transistorer, modstande og kondensatorer i et område på et par kvadratcentimeter på en silikonskive . Den tidlige anvendelse af integrerede kredsløb var imidlertid ret begrænset, da de første modeller blev bygget i 1958 og 1959, da de var primitive enheder på det tidspunkt, der var vanskeligt at fremstille.
Jack Kilby, en forsker ved Texas Instruments i USA, krediteres for at være en af de første mennesker til at se de potentielle fordele og anvendelser ved integrerede kredsløb. Han blev tildelt Nobelprisen i fysik i 2000 for sit bidrag til udviklingen af det elektroniske kredsløb. Selvom konceptet for IC-chippen kan spores til tidligere forskning allerede i 1949 af tyske ingeniører, var Kilby og en anden amerikansk-baseret forsker ved navn Robert Noyce de første til at indgive patenter til ideen.
Det enorme sprang, som IC-chippen gav til elektronisk kredsløbsdesign, er baseret på en begrænsning, som elektronikproducenterne stod overfor i slutningen af 1950'erne. Transistoren havde udskiftet vakuumrør, men basale elektriske komponenter til kredsløb som transistorer, kondensatorer og modstande kunne kun gøres så små, da det blev stadig vanskeligere at holde dem med en pincet og lodde dem på et kredsløbskort, efterhånden som de blev mindre og mindre . Ideen om ætsning af disse komponenters funktionalitet i et siliciumskive eliminerede behovet for individuel lodning af håndholdte komponenter, og anvendelsen af integrerede kredsløb begyndte at skyrocket, når fremstillingsmetoder var blevet perfektioneret i midten af slutningen af 1960'erne.
Mens de allerførste integrerede kredsløb blev omtalt som småskala-integration (SSI) kredsløb og kun indeholdt et par dusin komponenter, var de vigtige for luftfartsprojekter på det tidspunkt, såsom kontroller til det amerikanske nukleare Minuteman-missilsystem og anvendte digitale computere af det amerikanske Apollo Moon mission-program. Disse anvendelser såvel som behovene fra den amerikanske flåde tegnede sig for hovedparten af den tidlige efterspørgsel efter integrerede kredsløb fra 1962. I 1968 var brug af integrerede kredsløb begyndt at sprede sig til forbrugerelektronik med deres evne til at behandle frekvensmoduleret (FM ) lyd i fjernsyn.
Da antallet af komponenter, der kunne placeres på en chip blev opskaleret, blev anvendelsen af integrerede kredsløb meget mere udbredt. Medium-skala integration (MSI) -chipmodeller indeholdt hundreder af komponenter ved udgangen af 1960'erne, og storskala-integration (LSI) kunne placere flere tusinder af komponenter på en chip fem år senere. Derefter steg væksten af, hvor mange komponenter der kunne pakkes i et område på et par kvadratcentimeter, eksponentielt. Meget storskala integration (VLSI), der gør det muligt for hundreder af tusinder af tilsluttede komponenter i de tidlige 1980'ere, og tredimensionelt integreret kredsløb (3D-IC) design fra 2011 gør det muligt for millioner eller milliarder af komponenter at blive pakket i et netværk der er sammenkoblet både vandret og lodret på flere lag halvlederwafer.
Fra 2011 har de flere kontrol- og matematiske behandlingsfunktioner, som et integreret kredsløb kan udføre, gjort dem allestedsnærværende enheder i de fleste forbrugerelektronik fra radioer og fjernsyn til regnemaskiner og digitale ure. Brugen af integrerede kredsløb er udbredt i hele industrianlæg og inden for robotik såvel som til styringer i bil- og flysystemer. Efterhånden som de bliver mere sofistikerede og billige at fremstille, findes de også i engangsartikler såsom lykønskningskort, der spiller musik. RFID-tags (radiofrekvensidentifikation) på engangsforbrugerproduktemballage, som detailforretninger bruger til at spore inventar, er også et almindeligt sted for IC-chips, hvor RFID-mærker også føjes til andre produkter, såsom pas og kreditkort.