Was sind integrierte Schaltkreise (ICs)?
Eine integrierte Schaltung (IC), im Volksmund als Siliziumchip , Computerchip oder Mikrochip bekannt , ist eine elektronische Miniaturschaltung, die auf einem Band aus Halbleitermaterial, typischerweise Silizium, aber manchmal Saphir, wiedergegeben wird. Aufgrund ihrer winzigen Abmessungen und ihrer unglaublichen Rechenleistung sind in modernen integrierten Schaltkreisen Millionen von Transistoren auf Leiterplatten von nur 5 Millimetern im Quadrat und 1 Millimeter in der Dicke zu finden Geräte und Vorrichtungen, von Kreditkarten, Computern und Mobiltelefonen bis zu Satellitennavigationssystemen, Ampeln und Flugzeugen.
Im Wesentlichen besteht eine integrierte Schaltung aus verschiedenen elektronischen Bauteilen, nämlich Transistoren, Widerständen, Dioden und Kondensatoren, die so organisiert und verbunden sind, dass sie einen bestimmten Effekt erzielen. Jede Einheit in diesem "Team" elektronischer Komponenten hat eine einzigartige Funktion innerhalb der integrierten Schaltung. Der Transistor wirkt wie ein Schalter und bestimmt den Ein- oder Ausschaltzustand der Schaltung. Der Widerstand regelt den Stromfluss. Die Diode lässt den Stromfluss nur zu, wenn eine Bedingung für den Stromkreis erfüllt ist. und schließlich speichert der Kondensator Elektrizität vor seiner Freisetzung in einem anhaltenden Stoß.
Der erste integrierte Schaltkreis wurde 1958 von Jack Kilby, einem Mitarbeiter von Texas Instruments, demonstriert. Dieser Prototyp mit einer Größe von 11,1 x 1,6 Millimetern bestand aus einem Streifen Germanium und nur einem Transistor. Das Aufkommen von Silizium in Verbindung mit der immer kleiner werdenden Größe integrierter Schaltkreise und der rapiden Zunahme der Anzahl der Transistoren pro Millimeter führte zu einer massiven Verbreitung integrierter Schaltkreise und damit zur Entstehung des Zeitalters moderner Computer.
Von den Anfängen in den 1950er Jahren bis heute hat die integrierte Schaltkreistechnologie verschiedene "Generationen" gekannt, die heute allgemein als "Small Scale Integration" (SSI), "Medium Scale Integration" (MSI), "Large Scale Integration" (LSI) und "Very" bezeichnet werden Großintegration (VSLI). Diese fortschrittlichen technologischen Generationen beschreiben einen Bogen im Fortschritt des IC-Designs, der die Voraussicht des Intel-Chefs George Moore verdeutlicht, der in den 1960er-Jahren das „Mooresche Gesetz“ geprägt hat und behauptete, dass integrierte Schaltkreise alle zwei Jahre doppelt so komplex sind.
Diese Verdoppelung der Komplexität wird durch die Generationenbewegung der Technologie untermauert, mit der sich die Anzahl der Transistoren von SSI auf Hunderte von MSI, dann auf Zehntausende von LSI und schließlich auf Millionen von VSLI erhöhte. Die nächste Grenze, die integrierte Schaltkreise zu sprengen versprechen, ist die ULSI- oder Ultra-Large-Scale-Integration, bei der Milliarden von Mikrotransistoren zum Einsatz kommen. Dies wurde bereits durch das Intel-Projekt mit dem Codenamen Tukwila angekündigt, das mehr als zwei Milliarden Mitarbeiter beschäftigen soll Transistoren.
Wenn mehr Beweise für die anhaltende Richtigkeit von Moores Diktum benötigt würden, müssten wir uns nur die moderne integrierte Schaltung ansehen, die schneller, kleiner und allgegenwärtiger ist als je zuvor. Ab 2008 produziert die Halbleiterindustrie mehr als 267 Milliarden Chips pro Jahr. Bis 2012 wird ein Anstieg auf 330 Milliarden erwartet.