Jakie są zastosowania obwodów zintegrowanych?
Zastosowanie zintegrowanych obwodów od 2011 r. są bardzo powszechne ze względu na unikalne zalety, które oferują w zakresie tradycyjnych obwodów elektronicznych. Występują w każdym urządzeniu elektronicznym, które ma pewien rodzaj kontroli mikroprocesora, od telefonów komórkowych i przenośnych odtwarzaczy muzycznych po systemy gier, komputery osobiste i inne urządzenia cyfrowe. Wynika to z faktu, że zintegrowany obwód (IC) lub chip według współczesnych standardów 21 stulecia jest wyjątkowo wyrafinowanym urządzeniem, pakującym do milionów komponentów elektronicznych, takich jak tranzystory, rezystory i kondensatory w obszarze kilku centymetrów kwadratowych na waflu krzemu. Wczesne zastosowania obwodów zintegrowanych były jednak dość ograniczone, gdy pierwsze modele zostały zbudowane w 1958 i 1959 r., Ponieważ były to prymitywne urządzenia w czasie trudnego do masowego produkcji.
Jack Kilby, badacz z Texas Instruments w Stanach Zjednoczonych, jest przypisany jako jedna z pierwszych osób, które zobaczą potencjalne korzyścii zastosowania zintegrowanych obwodów. W 2000 r. Otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki za wkład w rozwój obwodu elektronicznego. Chociaż koncepcja układu IC może być prześledzona wcześniejszymi badaniami już w 1949 r. Przez niemieckich inżynierów, Kilby i inny amerykański badacz Robert Noyce, jako pierwszy złożył patenty na ten pomysł.
Ogromny skok, jaki układ IC dał do konstrukcji obwodów elektronicznych, opiera się na ograniczeniu, z którymi stawili czoła producenci elektroniki pod koniec lat 50. XX wieku. Tranzystor zastąpił rurki próżniowe, ale podstawowe elementy elektryczne dla obwodów takich jak tranzystory, kondensatory i rezystory mogły być tak małe, ponieważ trzymanie ich pincetami i lutowanie na tablicy obwodowej stawały się coraz trudniejsze, ponieważ stały się mniejsze i mniejsze. Idea trawienia funkcjonalności tych składników w wafel SILIkona wyeliminowała potrzebę indywidualnego lutowania ręcznych komponentów, a zastosowania zintegrowanych obwodów zaczęły gwałtownie rosnąć po udoskonaleniu metod produkcji w połowie do końca lat 60. XX wieku.
Podczas gdy pierwsze obwody zintegrowane były określane jako obwody integracji na małą skalę (SSI) i zawierały tylko kilkadziesiąt komponentów, były one wówczas niezbędne dla projektów lotniczych, takich jak kontrola amerykańskiego układu rakietowego Minuteman i komputerów cyfrowych używanych przez amerykański program misji Apollo Moon. Zastosowania te, a także potrzeby amerykańskiej marynarki wojennej, stanowiły większość wczesnego zapotrzebowania na obwody zintegrowane od 1962 r. Do 1968 r. Zastosowania zintegrowanych obwodów zaczęły rozprzestrzeniać się na elektronikę konsumpcyjną, z ich zdolnością do przetwarzania dźwięku modulowanego częstotliwości (FM) w telewizji.
Ponieważ liczba komponentów, które można było umieścić na chipie, została przesunięta, zastosowania obwodów zintegrowanych stały się znacznie bardziej rozpowszechnione. Modele chipów o średnim skali (MSI) ContaiNED setki komponentów do końca lat 60. XX wieku, a integracja na dużą skalę (LSI) mogły umieścić wiele tysięcy komponentów na jednym chipie pięć lat później. Stamtąd wzrost liczby komponentów można spakować w powierzchnię kilku centymetrów kwadratowych wykładniczo. Integracja bardzo duża w skali (VLSI) pozwalająca na setki tysięcy połączonych komponentów na początku lat osiemdziesiątych oraz trójwymiarowe zintegrowane obwody (3D-IC) od 2011 r. Pozwalają na pakowanie milionów lub miliardów komponentów w sieci, która jest połączona zarówno w poziomie, jak i wertycznie na wielu warstwach półprzewodników.
Od 2011 r. Funkcje przetwarzania wielu kontroli i matematycznych, które może wykonać zintegrowany obwód, sprawiły, że wszechobecne urządzenia w większości elektroniki użytkowej od radia i telewizji po kalkulatory i zegarki cyfrowe. Zastosowania zintegrowanych obwodów są szeroko rozpowszechnione w roślinach przemysłowych i robotyce, a także w ControLS w systemach samochodowych i samolotów. Ponieważ stają się bardziej wyrafinowane i niedrogie w produkcji, znajdują się również w elementach jednorazowych, takich jak karty z życzeniami, które odtwarzają muzykę. Tagi identyfikacji radia-częstotliwości (RFID) na temat jednorazowych opakowań produktów konsumenckich, których sklepy detaliczne używają do śledzenia zapasów, są również wspólną lokalizacją dla układów IC, a znaczniki RFID są dodawane do innych produktów, takich jak paszporty i karty kredytowe.