Что такое интегральные схемы (ИС)?

Интегральная схема (ИС), широко известная как кремниевый чип , компьютерный чип или микрочип , представляет собой миниатюрную электронную схему, выполненную на кусочке полупроводникового материала, обычно кремниевого, но иногда сапфирового. Благодаря своим крошечным измерениям и невероятной вычислительной мощности - современные интегральные схемы размещают миллионы транзисторов на платах размером от 5 мм (около 0,2 дюйма) и толщиной до 1 мм (0,04 дюйма) - их можно найти практически в каждом современном мире. приборы и устройства, от кредитных карт, компьютеров и мобильных телефонов до спутниковых навигационных систем, светофоров и самолетов.

По сути, интегральная схема представляет собой совокупность различных электронных компонентов, а именно транзисторов, резисторов, диодов и конденсаторов, которые организованы и соединены таким образом, что производит определенный эффект. Каждый блок в этой «группе» электронных компонентов имеет уникальную функцию в интегральной схеме. Транзистор действует как переключатель и определяет состояние «включено» или «выключено» цепи; резистор контролирует поток электричества; диод разрешает поток электричества только тогда, когда какое-либо условие в цепи было выполнено; и, наконец, конденсатор накапливает электричество до его выброса в устойчивом импульсе.

Первая интегральная схема была продемонстрирована сотрудником Texas Instruments Джеком Килби в 1958 году. Этот прототип размером примерно 11,1 на 1,6 миллиметра состоял из полосы германия и всего одного транзистора. Появление кремния в сочетании с постоянно уменьшающимися размерами интегральных микросхем и быстрым увеличением числа транзисторов на миллиметр означало, что интегральные микросхемы претерпели массовое распространение и дали начало эпохе современных вычислений.

С момента своего появления в 1950-х годах и до наших дней технология интегральных схем известна в различных «поколениях», которые в настоящее время обычно называются интеграцией малого масштаба (SSI), интеграцией среднего масштаба (MSI), интеграцией большого масштаба (LSI) и очень Крупномасштабная интеграция (VSLI). Эти прогрессивные технологические поколения описывают дугу в развитии дизайна ИС, которая иллюстрирует предвидение главы Intel Джорджа Мура, который придумал «Закон Мура» в 1960-х годах, который утверждал, что интегральные схемы удваиваются по сложности каждые два года.

Это удвоение сложности подтверждается движением поколений технологии, благодаря которой десятки транзисторов SSI увеличились до сотен MSI, затем до десятков тысяч LSI и, наконец, до миллионов VSLI. Следующей границей, которую обещают нарушить интегральные схемы, является ULSI, или Ультра-Большая Масштабная Интеграция, которая влечет за собой развертывание миллиардов микроскопических транзисторов и уже провозглашена проектом Intel под кодовым названием Tukwila, который, как считается, использует более двух миллиардов транзисторов.

Если бы требовалось больше доказательств сохраняющейся правдивости изречения Мура, нам осталось только взглянуть на современную интегральную схему, которая быстрее, меньше и повсеместнее, чем когда-либо. По состоянию на 2008 год полупроводниковая промышленность производит более 267 миллиардов микросхем в год, и ожидается, что к 2012 году эта цифра возрастет до 330 миллиардов.