Co to są układy scalone (IC)?
Układ scalony (IC), popularnie zwany chipem krzemowym, chipem komputerowym lub mikroczipem , to miniaturowy obwód elektroniczny renderowany na kawałku materiału półprzewodnikowego, zazwyczaj krzemu, ale czasem szafiru. Dzięki niewielkim wymiarom i niewiarygodnej mocy obliczeniowej - nowoczesne układy scalone przyjmują miliony tranzystorów na płytkach o wielkości zaledwie 5 milimetrów (około 0,2 cala) kwadratowych i grubości 1 milimetra (0,04 cala) - można je znaleźć praktycznie w każdym współczesnym dniu urządzenia i urządzenia, od kart kredytowych, komputerów i telefonów komórkowych po systemy nawigacji satelitarnej, sygnalizację świetlną i samoloty.
Zasadniczo układ scalony składa się z różnych elementów elektronicznych, a mianowicie tranzystorów, rezystorów, diod i kondensatorów, które są zorganizowane i połączone w sposób, który daje określony efekt. Każda jednostka w tym „zespole” elementów elektronicznych ma unikalną funkcję w układzie scalonym. Tranzystor działa jak przełącznik i określa stan włączenia lub wyłączenia obwodu; rezystor kontroluje przepływ prądu; dioda zezwala na przepływ prądu tylko wtedy, gdy spełniony jest pewien warunek w obwodzie; i wreszcie kondensator przechowuje energię elektryczną przed jej uwolnieniem w ciągłym impulsie.
Pierwszy układ scalony został zademonstrowany przez pracownika firmy Texas Instruments, Jacka Kilby'ego w 1958 roku. Ten prototyp, mierzący około 11,1 x 1,6 milimetra, składał się z paska germanu i tylko jednego tranzystora. Pojawienie się krzemu w połączeniu z coraz mniejszymi rozmiarami układów scalonych i szybki wzrost liczby tranzystorów na milimetr oznaczały, że układy scalone uległy masowej proliferacji i dały początek nowoczesnej technologii komputerowej.
Od momentu powstania w latach 50. XX wieku po dzień dzisiejszy technologia układów scalonych znała różne „generacje”, które są obecnie powszechnie określane jako integracja na małą skalę (SSI), integracja na średnią skalę (MSI), integracja na dużą skalę (LSI) i bardzo Integracja na dużą skalę (VSLI). Te postępowe generacje technologiczne opisują przebieg procesu projektowania układów scalonych, który ma ilustrować przewidywanie głowy Intela, George'a Moore'a, który ukuł „Prawo Moore'a” w latach 60. XX wieku, które zapewniało, że układy scalone podwajają złożoność co dwa lata.
To podwojenie złożoności potwierdza ruch pokoleniowy technologii, w której dziesiątki tranzystorów SSI wzrosły do setek MSI, następnie do dziesiątek tysięcy LSI, a wreszcie do milionów VSLI. Kolejną granicą, którą obiecują złamać obwody scalone, jest ULSI, czyli integracja Ultra-Large Scale, która pociąga za sobą rozmieszczenie miliardów mikroskopijnych tranzystorów i została już zapowiedziana przez projekt Intel o nazwie Tukwila, który, jak się uważa, zatrudnia ponad dwa miliardy tranzystory.
Gdyby potrzebować więcej dowodów na utrzymującą się wiarygodność zdania Moore'a, musimy tylko spojrzeć na współczesny układ scalony, który jest szybszy, mniejszy i bardziej wszechobecny niż kiedykolwiek. W 2008 r. Przemysł półprzewodników produkuje ponad 267 miliardów układów rocznie, a liczba ta wzrośnie do 330 miliardów do 2012 roku.