Quelles sont les utilisations des circuits intégrés?
Les utilisations des circuits intégrés à partir de 2011 sont très répandues en raison des avantages uniques qu’ils offrent par rapport aux circuits électroniques traditionnels. On les trouve dans tous les appareils électroniques dotés d'un contrôle par microprocesseur, des téléphones portables aux lecteurs de musique portables en passant par les systèmes de jeu, les ordinateurs personnels et autres appareils numériques. En effet, un circuit intégré ou une puce selon les normes du 21ème siècle est un dispositif extrêmement sophistiqué, pouvant contenir jusqu'à des millions de composants électroniques comme des transistors, des résistances et des condensateurs sur une surface de quelques centimètres carrés sur une tranche de silicium. . Les premières utilisations des circuits intégrés étaient toutefois assez limitées lors de la construction des premiers modèles en 1958 et 1959, car il s'agissait alors de dispositifs primitifs difficiles à produire en série.
Jack Kilby, chercheur à Texas Instruments aux États-Unis, est l'un des premiers à avoir pris conscience des avantages et des utilisations potentiels des circuits intégrés. Il a reçu le prix Nobel de physique en 2000 pour sa contribution au développement du circuit électronique. Bien que le concept de la puce IC puisse être attribué à des recherches antérieures menées dès 1949 par des ingénieurs allemands, Kilby et un autre chercheur américain, Robert Noyce, ont été les premiers à déposer des brevets pour cette idée.
Le saut énorme que la puce a donné à la conception des circuits électroniques est basé sur une limitation à laquelle les fabricants de produits électroniques étaient confrontés à la fin des années 50. Le transistor avait remplacé les tubes à vide, mais les composants électriques de base pour les circuits tels que transistors, condensateurs et résistances ne pouvaient être réduits à néant, car les maintenir avec une pince à épiler et les souder sur un circuit imprimé devenait de plus en plus difficile à mesure qu'ils devenaient de plus en plus petits. . L'idée de graver la fonctionnalité de ces composants dans une tranche de silicium a éliminé le besoin de souder individuellement des composants portables, et les utilisations des circuits intégrés ont commencé à exploser une fois que les méthodes de fabrication ont été perfectionnées vers le milieu ou la fin des années 1960.
Alors que les tout premiers circuits intégrés étaient appelés circuits d'intégration à petite échelle (SSI) et ne contenaient que quelques dizaines de composants, ils étaient vitaux pour les projets aérospatiaux de l'époque, tels que les contrôles du système de missile nucléaire américain Minuteman et les ordinateurs numériques utilisés par le programme missionnaire américain Apollo Moon. Ces utilisations, ainsi que les besoins de la marine américaine, représentaient l'essentiel de la demande initiale de circuits intégrés à compter de 1962. En 1968, les utilisations de circuits intégrés commençaient à s'étendre à l'électronique grand public, leur capacité à traiter des fréquences modulées (FM). ) son dans les téléviseurs.
À mesure que le nombre de composants pouvant être placés sur une puce a été augmenté, les utilisations des circuits intégrés sont devenues beaucoup plus répandues. Les modèles de puces à intégration moyenne (MSI) contenaient des centaines de composants à la fin des années 1960, et une intégration à grande échelle (LSI) pourrait mettre plusieurs milliers de composants sur une puce cinq ans plus tard. À partir de là, le nombre de composants pouvant être emballés dans une zone de quelques centimètres carrés a augmenté de façon exponentielle. L'intégration à très grande échelle (VLSI) permettant de créer des centaines de milliers de composants connectés au début des années 80 et les conceptions de circuits intégrés tridimensionnels (3D-IC) à partir de 2011 permettent de regrouper des millions ou des milliards de composants dans un réseau qui est interconnecté horizontalement et verticalement sur plusieurs couches de tranche de semi-conducteur.
Depuis 2011, les multiples fonctions de commande et de traitement mathématique qu'un circuit intégré peut exécuter en font des dispositifs omniprésents dans la plupart des produits électroniques grand public, des radios et téléviseurs aux calculatrices en passant par les montres numériques. Les utilisations des circuits intégrés sont répandues dans les installations industrielles et en robotique, ainsi que pour les contrôles dans les systèmes automobiles et aéronautiques. Devenus plus sophistiqués et moins coûteux à fabriquer, ils se retrouvent également dans des objets jetables tels que des cartes de vœux qui jouent de la musique. Les étiquettes d'identification par radiofréquence (RFID) sur les emballages de produits de consommation jetables que les magasins de détail utilisent pour suivre leurs stocks sont également un lieu commun pour les puces de circuits intégrés, des étiquettes RFID étant ajoutées à d'autres produits tels que les passeports et les cartes de crédit.