XC7A50T-1FTG256I Nuovi circuiti integrati di componenti elettronici originali

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Circuito integrato

Un circuito integrato o circuito integrato monolitico (noto anche come circuito integrato, chip o microchip) è un insieme dicircuiti elettronicisu un piccolo pezzo piatto (o "chip") disemiconduttoremateriale, di solitosilicio.Grandi numeridi minuscoloMOSFET(metallo-ossido-semiconduttoretransistor ad effetto di campo) si integrano in un piccolo chip.Ciò si traduce in circuiti che sono ordini di grandezza più piccoli, più veloci e meno costosi di quelli costruiti con componenti discreticomponenti elettronici.Gli ICproduzione di massacapacità, affidabilità e approccio basato su elementi costitutiviprogettazione di circuiti integratiha assicurato la rapida adozione di circuiti integrati standardizzati al posto di progetti che utilizzano discretitransistor.I circuiti integrati sono ora utilizzati praticamente in tutte le apparecchiature elettroniche e hanno rivoluzionato il mondo dell'elettronicaelettronica.Computer,cellularie altroelettrodomesticisono ormai parti inestricabili della struttura delle società moderne, rese possibili dalle dimensioni ridotte e dal basso costo dei circuiti integrati come i moderniprocessori informaticiEmicrocontrollori.

Integrazione su larga scalaè stato reso pratico dai progressi tecnologici inmetallo-ossido-silicio(MOS)fabbricazione di dispositivi semiconduttori.Sin dalle loro origini negli anni '60, le dimensioni, la velocità e la capacità dei chip sono progredite enormemente, guidate dai progressi tecnici che integrano sempre più transistor MOS su chip della stessa dimensione: un chip moderno può avere molti miliardi di transistor MOS in un un'area grande quanto un'unghia umana.Questi progressi, più o meno seguentiLa legge di Moore, fanno sì che i chip dei computer di oggi possiedano milioni di volte la capacità e migliaia di volte la velocità dei chip dei computer dei primi anni '70.

I circuiti integrati presentano due vantaggi principali rispetto acircuiti discreti: costi e prestazioni.Il costo è basso perché i chip, con tutti i loro componenti, vengono stampati come un'unitàfotolitografiaanziché essere costruito un transistor alla volta.Inoltre, i circuiti integrati confezionati utilizzano molto meno materiale rispetto ai circuiti discreti.Le prestazioni sono elevate perché i componenti del circuito integrato commutano rapidamente e consumano relativamente poca energia a causa delle loro dimensioni ridotte e della loro vicinanza.Lo svantaggio principale dei circuiti integrati è l'alto costo di progettazione e fabbricazione di quanto richiestofotomaschere.Questo elevato costo iniziale significa che i circuiti integrati sono commercialmente validi solo quandoelevati volumi di produzionesono previsti.

Terminologia[modificare]

UNcircuito integratoè definito come:^[1]

Un circuito in cui tutti o alcuni degli elementi del circuito sono inseparabilmente associati ed interconnessi elettricamente in modo da essere considerato indivisibile ai fini della costruzione e del commercio.

I circuiti che soddisfano questa definizione possono essere costruiti utilizzando molte tecnologie diverse, tra cuitransistor a film sottile,tecnologie a film spesso, Ocircuiti integrati ibridi.Tuttavia, nell'uso generalecircuito integratoè arrivato a riferirsi alla costruzione del circuito in un unico pezzo originariamente nota come acircuito integrato monolitico, spesso costruito su un unico pezzo di silicio.^[2][3]

Storia

Uno dei primi tentativi di combinare diversi componenti in un unico dispositivo (come i moderni circuiti integrati) è stato ilLoewe 3NFtubo a vuoto degli anni '20.A differenza dei circuiti integrati, è stato progettato con lo scopo dielusione fiscale, come in Germania, i radioricevitori avevano una tassa che veniva riscossa a seconda di quanti supporti per tubi aveva un radioricevitore.Ha consentito ai ricevitori radio di avere un unico supporto per tubo.

I primi concetti di un circuito integrato risalgono al 1949, quando l'ingegnere tedescoWerner Jacobi^[4](Siemens AG)^[5]ha depositato un brevetto per un dispositivo di amplificazione a semiconduttore simile a un circuito integrato^[6]mostrandone cinquetransistorsu un substrato comune in tre fasiamplificatoredisposizione.Jacobi ha rivelato piccole ed economicheapparecchi acusticicome tipiche applicazioni industriali del suo brevetto.Non è stato segnalato un uso commerciale immediato del suo brevetto.

Un altro dei primi sostenitori del concetto è statoGeoffrey Dummer(1909–2002), uno scienziato radar che lavorava per laIstituzione del radar realedegli inglesiMinistero della Difesa.Dummer ha presentato l'idea al pubblico al Simposio sui progressi nei componenti elettronici di qualità aWashington DCil 7 maggio 1952.^[7]Tenne pubblicamente molti simposi per propagare le sue idee e tentò senza successo di costruire un circuito del genere nel 1956. Tra il 1953 e il 1957,Sidney Darlingtone Yasuo Tarui (Laboratorio Elettrotecnico) proponevano progetti di chip simili in cui diversi transistor potevano condividere un'area attiva comune, ma non c'era nullaisolamento elettricoper separarli gli uni dagli altri.^[4]

Il chip del circuito integrato monolitico è stato reso possibile dalle invenzioni diprocesso planarediJean HoerniEIsolamento della giunzione p-ndiKurt Lehovec.L'invenzione di Hoerni è stata sviluppataMohamed M. Atallail lavoro di sulla passivazione superficiale, così come il lavoro di Fuller e Ditzenberger sulla diffusione delle impurità di boro e fosforo nel silicio,Carlo Frosche il lavoro di Lincoln Derick sulla protezione della superficie, eChih-Tang Sahsul lavoro di mascheramento della diffusione da parte dell'ossido.^[8]