Tyyppi | Elektroninen komponentti , elektroninen piiri |
---|
Materiaalit | Pii , galliumarsenidi , lisäaine ( in ) , alumiini , kupari |
---|---|
Koostuu | Die , integroitu piiri paketti ( in ) |
Päivämäärä | 1958 |
---|
Integroitu piiri ( IC ), jota kutsutaan myös elektroninen siru , on elektroninen komponentti , joka perustuu puolijohde , toistetaan yhden tai useamman, elektroninen funktio (t) enemmän tai vähemmän monimutkaisia (s), usein yhdistämällä useita erilaisia perus- elektronisten komponenttien pienempi tilavuus (pienellä levyllä), mikä tekee piiristä helpon toteuttaa.
Näitä komponentteja on hyvin laaja valikoima jaettuna kahteen laajaan luokkaan: analoginen ja digitaalinen .
Vuonna 1958 amerikkalainen Jack Kilby keksi ensimmäisen integroidun piirin, mikä loi perustan nykyaikaiselle tietokonelaitteistolle . Äskettäin yritykseen liittynyt Jack Kilby teki havainnon kollegoidensa nauttien Texas Instrumentsin järjestämästä lomasta . Tuolloin Kilby oli yksinkertaisesti liittänyt eri transistorit yhteen johdotamalla ne käsin. Se kestää vain muutaman kuukauden jälkeen siirtyä prototyyppi vaiheessa on massatuotantoon piitä pelimerkkejä , jotka sisältävät useita transistoreja. Nämä transistorisarjat, jotka on kytketty mikroskooppisiin piireihin samassa lohkossa, mahdollistivat muistien sekä logiikan ja aritmeettisten yksiköiden toteutumisen . Tämä vallankumouksellinen konsepti keskittyi uskomattoman pieneen tilavuuteen, enintään logiikkatoimintoihin, joihin ulkopuoli pääsi piirin kehällä jaettujen yhteyksien kautta. Patentti lopulta myönnettiin Texas Instruments vuonna 1964. Tämä löytö ansaitsi Kilby Nobelin vuonna fysiikan vuonna 2000 , kun taas jälkimmäinen oli edelleen hallituksen Texas Instruments ja oli yli 60 patenttia hänen nimensä.
Minuteman II- ballististen ohjusten ohjelma on ollut olennainen integroitujen piirien teollisuuden taloudellisen kehityksen kannalta. Se on ensimmäinen sarjassa tuotettu esine, joka sisälsi heiltä suunnitellun tietokoneen ( Autoneticsin D-37C ), ja se oli myös ainoa tämäntyyppisten tietokoneiden kuluttaja vuosina 1962–1967. Tietokone sisälsi Texas Instruments -tyyppisiä piirejä DTL ja DL. Ainoa toinen tätä tekniikkaa käyttävä tietokone oli suunniteltu ohjaamaan Apollo-tehtäviä , tietokoneella, jolla oli samanlaisia rajoituksia massan ja luotettavuuden suhteen.
Yksinkertaisimmat analogiset integroidut piirit voivat olla yksinkertaisia transistoreita, jotka on kapseloitu vierekkäin ilman niiden välistä yhteyttä, monimutkaisiin kokoonpanoihin asti, jotka voivat yhdistää kaikki toiminnot, joita tarvitaan laitteen, jonka ainoa komponentti, toimintaan tarvitaan.
Operaatiovahvistimet ovat keskimäärin monimutkaisuus edustajista tämän suuren perheen jossa myös löytää komponentit varattu sähköisen korkean taajuuden ja tietoliikenteen . Monet analogiset sovellukset perustuvat operatiivisiin vahvistimiin.
Yksinkertaisin digitaalinen integroidut piirit ovat loogisia portteja ( ja , tai ja ei ), sitä monimutkaisempi on mikroprosessorit ja tiheämpää ovat muistoja . On olemassa monia integroituja piirejä osoitettu tiettyihin sovelluksiin (tai ASIC varten ASIC ), erityisesti signaalin käsittely ( kuvankäsittely , videon pakkaus , jne.), Me sitten puhua digitaalisen signaaliprosessorin (tai DSP varten Digital Signal Processor ). Tärkeä integroitujen piirien perhe on ohjelmoitavat logiikkakomponentit ( FPGA , CPLD ). Nämä komponentit johdetaan korvaamaan yksinkertaiset logiikkaportit niiden suuren integraatiotiheyden vuoksi.
Integroidut piirit on yleensä suojattu suorakulmaisella mustalla kotelomuovilla (joskus keraamisella). "Klassiset" integroidut piirit on varustettu kahdella vastakkaisella puolella liitintapilla (kutsutaan myös jalkoiksi tai nastoiksi), jotka mahdollistavat sähköisten yhteyksien muodostamisen kotelon ulkopuolelle. Nämä komponentit on juotettu tinalla (" juotettu " on väärä nimi) painetulle piirille tai kytketty purkamista varten tukiin, jotka itse on juotettu painetulle piirille. Pienentämisen tarpeen vuoksi tapit on pienennetty yksinkertaisiksi liitospinnoiksi suoraan koteloon, mikä mahdollistaa piirilevyn pinta-asennuksen ( SMD- kotelot ).
Koteloon voidaan tulostaa: valmistajan logo, viite, joka identifioi osan, muunnelmia tai versioita vastaava koodi, valmistuspäivä (4 AASS-koodattua numeroa: vuosi ja viikko). Integraation edistyminen on sellaista, että integroiduista piireistä voi tulla hyvin pieniä. Niiden koko riippuu tuskin kotelon kyvystä hävittää Joule-vaikutuksen tuottama lämpö ja hyvin usein piirin ulostulonastojen koosta ja niiden etäisyydestä.
Erilaiset pakettityypit mahdollistavat integroidun piirin mukauttamisen kohdeympäristöönsä.
Monet muut tyypit ovat olemassa:
Kuolla on ala-osa, suorakaiteen muotoinen, jäljentää identtisesti käyttämällä suulaketta on piikiekon valmistuksen aikana. Se vastaa integroitua piiriä, joka sitten katkaistaan ja jota kutsutaan siruksi ennen kuin se kapseloidaan antamaan täydellinen integroitu piiri , joka on valmis asennettavaksi kortille.
Kuolla integroidun piirin käsittää, miniatyrisoiduissa muotoja, pääasiassa transistoreita , diodit , vastukset , kondensaattorit , harvemmin induktorit , koska ne on vaikeampi miniatyrisoida.
Mittakaavan integrointi- määrittelee useita logiikka- portteja kohden:
Sukunimi | Tarkoitus | Julkaisuvuosi | Transistoreiden määrä | Logiikkaporttien määrä laatikkoa kohti |
---|---|---|---|---|
SSI | pienimuotoinen integraatio | 1964 | 1-10 | 1-12 |
MSI | keskisuuri integraatio | 1968 | 10 - 500 | 13-99 |
LSI | laajamittainen integraatio | 1971 | 500-20 000 | 100 - 9 999 |
VLSI | erittäin laajamittainen integraatio | 1980 | 20000 - 1 000 000 | 10000 - 99999 |
ULSI | erittäin laajamittainen integraatio | 1984 | 1.000.000 ja enemmän | 100 000 ja enemmän |
Nämä erot ovat vähitellen menettäneet hyödyllisyytensä porttien määrän eksponentiaalisen kasvun myötä. Nykyään useat sadat miljoonat transistorit (useita kymmeniä miljoonia portteja) edustavat normaalia lukua (mikroprosessorille tai huippuluokan graafiselle integroidulle piirille ). Tällaisten integraatiotasojen saavuttamiseksi käytetään monimutkaista suunnitteluvirtaa .
Integroidun piirin valmistus on monimutkainen prosessi, jonka taipumuksen on olla yhä monimutkaisempi.
Perusraaka-aine, jota yleensä käytetään integroitujen piirien valmistuksessa, on pii , mutta joskus käytetään muita materiaaleja, kuten germaniumia tai galliumarsenidiä .
Pii on käytetty vuodesta löytö vaikutus transistorin 1947 tutkijat Bell Laboratory vastaanottaa Nobelin fysiikan 1956 tämän löydön.
Pii on puolijohde yksinkertaisessa muodossaan kiteinen . Tämän materiaalin tulee olla 99,99% puhdasta.
Ensin sylinterimäinen piitä tanko on valmistettu kiteyttämällä se hyvin hitaasti. Sitten tämä tanko leikataan käytettäväksi kiekkoina, joiden paksuus on 100-800 μm ja joiden halkaisija on enintään 300 mm , nimeltään kiekko (kiekko, englanniksi). Kiekko tukee monia integroituja piirejä.
Valokuvalitografia viittaa kaikki toiminnot, joiden avulla voidaan rajata sivuttaisulottuvuutta materiaalien pinnan puolijohde alustan , jonka rakenne on enemmän tai vähemmän kaksi-ulotteinen, koska se perustuu pinoamisen kerrosten pinnalla piin vohveli . Kuvioista tulee myöhemmin elektronisten komponenttien (esimerkiksi kosketin, tyhjennys jne.) Eri aktiiviset alueet tai näiden komponenttien väliset liitokset. Tämä prosessi on tällä hetkellä yleisin.
ValmistusvaiheetIntegroitujen piirien valmistusvaiheiden määrä on kasvanut huomattavasti viimeisten 20 vuoden aikana. Se voi tavoittaa useita kymmeniä tiettyjä erikoistuotantoja varten. Melkein aina on kuitenkin sama sarja vaiheita:
Vuonna 2011 20 tärkeintä integroitujen piirien valmistajaa ja niiden markkinaosuus ovat ( pois lukien valimot ):
Sijoitus 2011 |
Sijoitus 2010 |
Yhteiskunta | Kansalaisuus / sijainti | Sales Business (Million of $ USD) |
2011/2010 | Osuus markkinoilla |
---|---|---|---|---|---|---|
1 | 1 | Intel Corporation (1) | Yhdysvallat | 49 685 | + 23,0% | 15,9% |
2 | 2 | Samsung elektroniikka | Etelä-Korea | 29,242 | + 3,0% | 9,3% |
3 | 4 | Texas Instruments (2) | Yhdysvallat | 14 081 | + 8,4% | 4,5% |
4 | 3 | Toshiban puolijohteet | Japani | 13 362 | + 2,7% | 4,3% |
5 | 5 | Renesas-tekniikka | Japani | 11 153 | -6,2% | 3,6% |
6 | 9 | Qualcomm (3) | Yhdysvallat | 10,080 | + 39,9% | 3,2% |
7 | 7 | STM-mikroelektroniikka | Ranska Italia | 9,792 | -5,4% | 3,1% |
8 | 6 | Hynix | Etelä-Korea | 8 911 | -14,2% | 2,8% |
9 | 8 | Micron-tekniikka | Yhdysvallat | 7 344 | -17,3% | 2,3% |
10 | 10 | Broadcom | Yhdysvallat | 7,153 | + 7,0% | 2,3% |
11 | 12 | Edistyneet mikrolaitteet | Yhdysvallat | 6,483 | + 2,2% | 2,1% |
12 | 13 | Infineon Technologies | Saksa | 5,403 | -14,5% | 1,7% |
13 | 14 | Sony | Japani | 5 153 | -1,4% | 1,6% |
14 | 16 | Freescale- puolijohde | Yhdysvallat | 4,465 | + 2,5% | 1,4% |
15 | 11 | Elpida-muisti | Japani | 3 854 | -40,2% | 1,2% |
16 | 17 | NXP | Alankomaat | 3,838 | -4,7% | 1,2% |
17 | 20 | NVIDIA | Yhdysvallat | 3,672 | + 14,9% | 1,2% |
18 | 18 | Marvell Technology Group | Yhdysvallat | 3,448 | -4,4% | 1,1% |
19 | 26 | ON-puolijohde (4) | Yhdysvallat | 3423 | + 49,4% | 1,1% |
20 | 15 | Panasonic Corporation | Japani | 3 365 | -32,0% | 1,1% |
Top 20 | 203,907 | 3,5% | 65,2% | |||
Kaikki muut yritykset | 108,882 | -1,1% | 34,8% | |||
KAIKKI YHTEENSÄ | 312 789 | 1,9% | 100,0% |
Lähde: IHS iSuppli 2011
Huomautuksia:
Tärkeimmät integroidun piirin tuotantoyritykset Ranskassa ovat:
Se vie huomattavan määrän raaka-ainetta valmistaa siru: ekologinen selkäreppu (joka edustaa raaka-aineiden määrä on tarpeen tuotteen valmistukseen), jossa elektroninen siru on 0,09 g 20 kg .
"Jopa yrityksissä, jotka tuottavat sekä analogisia että digitaalisia tuotteita ..."