Aké sú využitia integrovaných obvodov?

- Mar 04, 2019-

Využitie integrovaných obvodov od roku 2011 je veľmi rozšírené kvôli jedinečným výhodám, ktoré ponúkajú oproti tradičným elektronickým obvodom. Nachádzajú sa v každom elektronickom zariadení, ktoré má nejaký typ mikroprocesorovej kontroly, od mobilných telefónov a prenosných hudobných prehrávačov až po herné systémy, osobné počítače a iné digitálne zariadenia. Je to preto, že integrovaný obvod (IC) alebo čip podľa súčasných noriem z 21. storočia je mimoriadne sofistikovaným zariadením, ktoré balia až milióny elektronických komponentov, ako sú tranzistory, rezistory a kondenzátory, do oblasti niekoľkých štvorcových centimetrov na plátku kremíka , Včasné využitie integrovaných obvodov bolo pomerne obmedzené, keď boli prvé modely postavené v rokoch 1958 a 1959, pretože boli to primitívne zariadenia v čase, keď sa ťažko vyrábali.

Jack Kilby, výskumný pracovník spoločnosti Texas Instruments v Spojených štátoch, je považovaný za jedného z prvých ľudí, ktorý vidí potenciálne výhody a využitie integrovaných obvodov. V roku 2000 získal Nobelovu cenu za fyziku za svoj príspevok k rozvoju elektronického obvodu. Napriek tomu, že koncept IC čipu je možné vysledovať už v roku 1949 nemeckými inžiniermi, Kilby a ďalší americký výskumník s názvom Robert Noyce boli prvými, ktorí predložili patenty na túto myšlienku.

Obrovský skok, ktorý IC čip poskytol elektronickému obvodu, je založený na obmedzení, ktoré výrobcovia elektroniky čelili koncom 50-tych rokov. Tranzistor nahradil vákuové trubice, ale základné elektrické súčiastky pre obvody ako tranzistory, kondenzátory a rezistory by sa dali urobiť len tak malé, ako ich držanie pomocou pinzety a ich spájanie na doske s obvodmi bolo čoraz ťažšie, pretože sa zmenšovali a menšie , Myšlienka leptania funkčnosti týchto komponentov do plátku kremíka vylúčila potrebu individuálneho spájania vreckových komponentov a používanie integrovaných obvodov začalo rýchlo stúpať, akonáhle výrobné metódy boli zdokonalené v polovici až do konca šesťdesiatych rokov.

Zatiaľ čo prvé integrované obvody boli označované ako okruhy integrácie v malom rozsahu (SSI) a obsahovali iba niekoľko desiatok komponentov, boli životne dôležité pre letecké projekty v tom čase, ako napríklad kontroly amerického jadrového raketového systému Minuteman a digitálnych počítačov americkým programom Apollo Moon. Tieto použitia, ako aj potreby amerického námorníctva, predstavovali prevažnú časť dopytu po integrovaných obvodoch od roku 1962. Do roku 1968 sa začalo šíriť používanie integrovaných obvodov do spotrebnej elektroniky so schopnosťou spracovať frekvenčne modulované (FM ) v televízoroch.

Keďže počet komponentov, ktoré by mohli byť umiestnené na čipu, sa zvýšil, používanie integrovaných obvodov sa stalo oveľa rozšírenejším. Modely čipov pre strednú integráciu (MSI) obsahovali stovky komponentov do konca šesťdesiatych rokov a rozsiahla integrácia (LSI) by mohla priniesť niekoľko tisíc komponentov na jeden čip po piatich rokoch. Odtiaľ sa nárast koľko komponentov mohol dostať do oblasti niekoľkých štvorcových centimetrov zväčšil exponenciálne. Veľmi rozsiahla integrácia (VLSI) umožňujúca začiatkom osemdesiatych rokov stovky tisíc pripojených komponentov a trojrozmerné návrhy integrovaných obvodov (3D-IC) od roku 2011 umožňujú zabudovať do siete milióny alebo miliardy komponentov ktorý je navzájom prepojený horizontálne aj vertikálne na viacerých vrstvách polovodičových plátkov.

Od roku 2011 môžu funkcie viacnásobného riadenia a matematického spracovania, ktoré môže integrovaný obvod vykonávať, robiť všadeprítomné zariadenia vo väčšine spotrebnej elektroniky od rádia a televízorov až po kalkulačky a digitálne hodinky. Využitie integrovaných obvodov je rozšírené v celom priemysle av robotike, ako aj v kontrolách v automobilových a leteckých systémoch. Keď sa stávajú sofistikovanejšími a lacnejšími na výrobu, nachádzajú sa aj v jednorazových predmetoch, ako sú napríklad blahoželanie, ktoré hrajú hudbu. Značky rádiofrekvenčnej identifikácie (RFID) na obaloch spotrebiteľských výrobkov na jedno použitie, ktoré používajú maloobchodné predajne na sledovanie zásob, sú tiež bežným miestom pre IC čipy, pričom RFID tagy sa pridávajú aj do iných produktov, ako sú pasy a kreditné karty.