集積回路の特性

集積回路 (IC) は、これまでに作られた最も複雑なものの 1 つです。それらは、微細なパターンが刻印されたシリコンの小さな正方形で構成されています。パターンには、数億個のトランジスタ、抵抗器、およびその他の電子部品が含まれている場合があります。安価でどこにでもあるこれらのデバイスは、私たちの PC、携帯電話、音楽プレーヤーに電力を供給しています。オーブントースターから自動車まで、あらゆるものをより効率的にします。チップ設計者が最先端技術を改善し続けるにつれて、より多くの機能をより小さなパッケージに詰め込んでいます。

材料

集積回路は、銅などの良導体とプラスチックなどの絶縁体の中間に位置する半導体材料でできています。シリコンは現在のお気に入りです。超高純度シリコンを少量の他の元素と正確に混合して、さまざまな特性を持つ電子材料を作成します。

パッケージング

集積回路チップは小さすぎてデリケートなので、直接扱うことはできません。各チップは、一連の小さな金またはアルミニウム ワイヤに結合され、プラスチックまたはセラミックの平らなブロックにセットされます。ブロックの外側には金属製のピンがあり、内側のワイヤーにつながっています。ピンは、システム内の他のコンポーネントへの機械的および電気的な強固な接続を形成します。プラスチック製のブロックが IC チップを保護し、冷却を維持します。メーカー名と部品番号は通常上部に印刷されています。

IC にはさまざまなパッケージ タイプがあります。シンプルなチップは、デュアル インライン パッケージ (DIP) で提供されます。これらは、両側に 4 つ、7 つ、8 つ、またはそれ以上のピンがある長い長方形です。チップの複雑さが増すにつれて、設計者はより多くのピンを追加しました。一部のマイクロプロセッサ チップには、数百のピンがあります。これらは、チップの下部にきれいに並んでいます。

サイズ

実際の集積回路チップのサイズは、1 平方 mm から 200 mm 以上までさまざまです。チップを含むプラスチック パッケージは、数倍の大きさです。その厚さは、数ミリから数ミリの範囲です。

密度

2009 年には、一部のコンピューター チップのトランジスタは、1 辺が 45 ナノメートル (10 億分の 1 メートル) でした。これらのチップには、1 億個を超えるトランジスタが搭載されています。 1960 年代以降、半導体業界はチップ上のトランジスタ数を 2 年ごとに 2 倍にすることに成功しており、これはムーアの法則として知られている傾向です。トランジスタ数が増えると、チップの機能も向上します。

統合

トランジスタや LED などのディスクリート デバイスは、個々のシリコン チップでできています。集積回路は、同じチップ上に多くの異なるデバイスを組み合わせているため、その名前が付けられています。チップ上のトランジスタは非常に小さいため、以前は多くのチップで実行されていた多くのサブ機能が、現在では 1 つのチップで実行されています。たとえば、マイクロコントローラには、完全なマイクロプロセッサ、メモリ、およびインターフェイスがすべて同じデバイスに組み込まれています。