Интегрална схема
от Уикипедия, свободната енциклопедия
Интегрална схема (ИС) е електронна схема с миниатюрни размери, състояща се от поне две свързани полупроводникови устройства, основно транзистори и пасивни компоненти като например резистори. Реализира се обикновено върху тънъка пластина (чип) от силиций или друг полупроводник, като към 2004 г. типичният размер на чиповете е 1 cm2.
Сред най-сложните ИС са микропроцесорите, които са в основата на съвременната електроника - от компютрите през мобилните телефони до MP3 плейърите. Цифровите RAM памети са друго семейство ИС, които играят важна роля в съвременното общество.
Изработването на ИС става възможно след напредъка на полупроводниковата технология в средата на 20 век и откритието, че полупроводниковите устройства могат успешно да изпълняват функците на вакуумните лампи, с които са били реализирани електрическите схеми дотогава. Първоначално полупроводниковите устройства били изработвани като отделни дискретни елементи, монтирани върху печатни платки. Много бързо обаче се преминава към още по-голяма миниатюризация - производството на много отделни елементи върху една силициева пластина по планарна технология. Големите предимства на ИС са значително по-малкият размер, надеждност, скорост и ниска консумация на ток. Миниатюризацията дава и възможност за многократно по-голям обем на производството и възможност за увеличаване на сложността на схемите. Не след дълго вакуумните лампи и печатните платки са изцяло заместени от ИС. Само половин век след откриването на ИС те са вече неразривна част от всяко електронно устройство и без тях са немислими съвременните комуникации (включително Интернет), наука, медицина, производство и транспорт. С тях е свързана и цифровата революция, която според мнозина е едно от най-значителните събития в историята на човечеството.
[редактиране] Раждането на ИС
Идеята за ИС принадлежи на английски учен, работещ в областта на радарите - Джефри Дъмер - и е публикувана през 1952 г. във Вашингтон. Опитът за практическата и реализация обаче е неуспешен.
Първите успешно реализирани ИС са направени независимо от двама учени: Джак Килби от Тексас Инструментс подава заявка за патент за "електронна схема" от германий на 6 февруари 1959. Килби получава американски патенти US3138743, US3138747, US3261081, and US3434015. Робърт Нойс of Феърчайлд Семикандъктър пък получава патента за по-сложна "унитарна схема" реализирана от силиций на 25 април, 1961. (Виж на the Chip that Jack built за повече информация.) От своя страна Нойс посочва Курт Леховец от Спраг Електрик като автор на принципа за изолация на p-n прехода, лежащ в основата на действие на диода - ключова концепция за ИС. През 1968 г. Робърт Нойс и Гордън Мур създават корпорацията Intel, която и до днес е водещият производител на ИС в света.
[редактиране] Класификация и Закон на Мур
ИС могат да се класифицират на аналогови, цифрови и смесени. Цифровите се стоят главно от транзистори. Аналоговите схеми съдържат също така и резистори и кондензатори. Цифровите ИС могат да съдържат в няколко квадратни милиметра от един до милиони отделни логически елементи, тригери и мултиплексори. Поради малкия размер на отделните елементи схемите работят с много малка разсеяна мощност и висока скорост и могат да бъдат изработвани с много по-ниска производствена цена от техните предшественици.
Нарастването на сложността на ИС и степента им на интеграция следва Закона на Мур, формулиран за пръв път от Гордън Мур от Интел. В съвременната му интерпретация той гласи, че броят на транзисторите в ИС се удвоява на всеки две години. Към 2000 г. най-голямата ИС е съдържала стотици милиони транзистори. Трудно е да се каже дали тенденцията ще продължи.
