Hva er bruken av integrerte kretsløp?

Bruken av integrerte kretsløp fra og med 2011 er svært utbredt på grunn av de unike fordelene de tilbyr i forhold til tradisjonelle elektroniske kretsløp. De finnes i alle elektroniske enheter som har en slags mikroprosessorstyring, fra mobiltelefoner og bærbare musikkspillere til spillsystemer, personlige datamaskiner og andre digitale enheter. Dette er fordi en integrert krets (IC) eller brikke med moderne standarder fra det 21. århundre er en ekstremt sofistikert enhet som pakker opptil millioner av elektroniske komponenter som transistorer, motstander og kondensatorer i et område på noen få kvadratcentimeter på en silikonskive . Den tidlige bruken av integrerte kretsløp var imidlertid ganske begrenset, da de første modellene ble bygget i 1958 og 1959, da de var primitive enheter på den tiden som var vanskelig å produsere massen.

Jack Kilby, forsker ved Texas Instruments i USA, blir kreditert for å være en av de første menneskene som så de potensielle fordelene og bruken av integrerte kretsløp. Han ble tildelt Nobelprisen i fysikk i 2000 for sitt bidrag til utviklingen av den elektroniske kretsløpet. Selv om konseptet for IC-brikken kan spores til tidligere forskning så langt tilbake som i 1949 av tyske ingeniører, var Kilby og en annen amerikansk-basert forsker ved navn Robert Noyce de første som innleverte patenter for ideen.

Det enorme spranget som IC-brikken ga til elektronisk kretsdesign er basert på en begrensning som elektronikkprodusentene sto overfor på slutten av 1950-tallet. Transistoren hadde erstattet vakuumrør, men grunnleggende elektriske komponenter for kretsløp som transistorer, kondensatorer og motstander kunne bare gjøres så små, da det å bli vanskeligere å holde dem med en pinsett og lodde dem på et kretskort. . Ideen om å etse funksjonaliteten til disse komponentene i en silikonskive eliminerte behovet for individuell lodding av håndholdte komponenter, og bruken av integrerte kretsløp begynte å skyte opp igjen når produksjonsmetodene ble perfeksjonert i midten av slutten av 1960-tallet.

Mens de aller første integrerte kretsløp ble referert til som småskala integrasjonskretser (SSI) og bare inneholdt noen få dusin komponenter, var de avgjørende for luftfartsprosjekter på den tiden, for eksempel kontroller for det amerikanske kjernefysiske Minuteman-missilsystemet og digitale datamaskiner som ble brukt av det amerikanske misjonsprogrammet Apollo Moon. Disse bruksområdene, så vel som behovene fra den amerikanske marinen, sto for hoveddelen av den tidlige etterspørselen etter integrerte kretsløp fra og med 1962. I 1968 hadde bruken av integrerte kretsløp begynt å spre seg til forbrukerelektronikk, med deres evne til å behandle frekvensmodulert (FM ) lyd i TV-apparater.

Etter hvert som antall komponenter som kunne plasseres på en brikke ble oppskalert, ble bruken av integrerte kretsløp mye mer utbredt. Medium-skala integrasjon (MSI) brikkemodeller inneholdt hundrevis av komponenter ved slutten av 1960-tallet, og storskala integrasjon (LSI) kunne plassere flere tusen komponenter på en brikke fem år senere. Derfra økte veksten av hvor mange komponenter som kunne pakkes inn i et område på noen få kvadratcentimeter eksponentielt. Meget storstilt integrasjon (VLSI) som gjør det mulig for hundretusener av tilkoblede komponenter på begynnelsen av 1980-tallet, og tredimensjonal integrert krets (3D-IC) -design fra 2011 gjør det mulig å pakke millioner eller milliarder av komponenter i et nettverk som er koblet sammen både horisontalt og vertikalt på flere lag halvlederplate.

Fra 2011 har de mange kontrollfunksjonene og matematiske behandlingsfunksjonene som en integrert krets kan utføre, gjort dem til allestedsnærværende enheter i de fleste forbrukerelektronikk, fra radioer og TV-apparater til kalkulatorer og digitale klokker. Bruken av integrerte kretsløp er utbredt over hele industrianlegg og innen robotikk, så vel som for kontroller i bil- og flysystemer. Etter hvert som de blir mer sofistikerte og rimelige å produsere, finnes de også i engangsartikler som gratulasjonskort som spiller musikk. RFID-koder for radiofrekvensidentifikasjon på engangsforbruksproduktemballasje som butikkene bruker for å spore inventar, er også et vanlig sted for IC-brikker, med RFID-brikker som også blir lagt til andre produkter som pass og kredittkort.