Was sind die Verwendungen von integrierten Schaltkreisen?
Die Verwendung von integrierten Schaltkreisen ab 2011 ist aufgrund der einzigartigen Vorteile, die sie gegenüber herkömmlichen elektronischen Schaltkreisen bieten, weit verbreitet. Sie sind in jedem elektronischen Gerät enthalten, das über eine Art Mikroprozessorsteuerung verfügt, von Mobiltelefonen und tragbaren Musikplayern bis hin zu Spielesystemen, PCs und anderen digitalen Geräten. Dies liegt daran, dass eine integrierte Schaltung (IC) oder ein Chip nach den heutigen Standards des 21. Jahrhunderts ein äußerst hochentwickeltes Gerät ist, das bis zu Millionen elektronischer Komponenten wie Transistoren, Widerstände und Kondensatoren auf einer Fläche von wenigen Quadratzentimetern auf einem Siliziumwafer verpackt . Die frühen Anwendungen von integrierten Schaltkreisen waren jedoch ziemlich begrenzt, als die ersten Modelle 1958 und 1959 gebaut wurden, da es sich zu dieser Zeit um primitive Bauelemente handelte, die schwer in Serie herzustellen waren.
Jack Kilby, ein Forscher bei Texas Instruments in den USA, gilt als einer der ersten, der die potenziellen Vorteile und Einsatzmöglichkeiten von integrierten Schaltkreisen erkannte. Für seinen Beitrag zur Entwicklung der elektronischen Schaltung erhielt er im Jahr 2000 den Nobelpreis für Physik. Obwohl das Konzept für den IC-Chip auf frühere Forschungen deutscher Ingenieure aus dem Jahr 1949 zurückgeht, haben Kilby und ein anderer US-amerikanischer Forscher namens Robert Noyce als Erste Patente für die Idee angemeldet.
Der enorme Sprung, den der IC-Chip für das Design elektronischer Schaltungen brachte, beruht auf einer Einschränkung, mit der die Elektronikhersteller in den späten 1950er-Jahren konfrontiert waren. Der Transistor hatte Vakuumröhren ersetzt, aber grundlegende elektrische Komponenten für Schaltkreise wie Transistoren, Kondensatoren und Widerstände konnten nur so klein hergestellt werden, dass es immer schwieriger wurde, sie mit einer Pinzette zu halten und auf eine Leiterplatte zu löten, je kleiner sie wurden . Die Idee, die Funktionalität dieser Komponenten in einen Wafer aus Silizium zu ätzen, erübrigte das individuelle Löten handgehaltener Komponenten, und die Verwendung integrierter Schaltkreise begann zu explodieren, als die Herstellungsmethoden Mitte bis Ende der 1960er Jahre perfektioniert wurden.
Während die allerersten integrierten Schaltkreise als SSI-Schaltkreise (Small Scale Integration) bezeichnet wurden und nur ein paar Dutzend Komponenten enthielten, waren sie zu dieser Zeit für Luft- und Raumfahrtprojekte von entscheidender Bedeutung, z vom US-amerikanischen Apollo Moon-Missionsprogramm. Diese Verwendungen sowie der Bedarf der US - Marine machten den größten Teil der frühen Nachfrage nach integrierten Schaltkreisen ab 1962 aus. Ab 1968 breiteten sich die Verwendungen integrierter Schaltkreise auf die Unterhaltungselektronik aus, da sie frequenzmoduliert (FM) verarbeitet werden konnten ) Ton im Fernseher.
Mit zunehmender Anzahl von Bauteilen, die auf einem Chip platziert werden konnten, wurde die Verwendung von integrierten Schaltkreisen immer weiter verbreitet. MSI-Chipmodelle (Medium Scale Integration) enthielten Ende der 1960er Jahre Hunderte von Komponenten, und durch LSI (Large Scale Integration) konnten fünf Jahre später mehrere Tausend Komponenten auf einem Chip untergebracht werden. Von da an nahm das Wachstum, wie viele Komponenten auf eine Fläche von wenigen Quadratzentimetern gepackt werden konnten, exponentiell zu. Dank der sehr umfangreichen Integration (VLSI), die Anfang der 1980er Jahre Hunderttausende miteinander verbundener Komponenten ermöglichte, und der Entwicklung dreidimensionaler integrierter Schaltkreise (3D-IC) ab 2011 können Millionen oder Milliarden von Komponenten in ein Netzwerk gepackt werden das heißt, es ist sowohl horizontal als auch vertikal auf mehreren Schichten eines Halbleiterwafers miteinander verbunden.
Seit 2011 sind sie aufgrund ihrer Funktionen zur Mehrfachsteuerung und mathematischen Verarbeitung, die eine integrierte Schaltung ausführen kann, in den meisten Unterhaltungselektronikgeräten allgegenwärtig, von Radios und Fernsehgeräten bis hin zu Taschenrechnern und Digitaluhren. Die Verwendung von integrierten Schaltkreisen ist in Industrieanlagen und in der Robotik sowie für Steuerungen in Automobil- und Flugzeugsystemen weit verbreitet. Da sie raffinierter und kostengünstiger herzustellen sind, finden sie sich auch in Wegwerfartikeln wie Grußkarten, die Musik abspielen. RFID-Tags (Radio Frequency Identification) auf Einwegverpackungen von Konsumgütern, mit denen Einzelhandelsgeschäfte Lagerbestände nachverfolgen, sind ebenfalls ein häufiger Ort für IC-Chips. RFID-Tags werden auch anderen Produkten wie Pässen und Kreditkarten hinzugefügt.