Интегральная схема, чип

Интегральная схема, чип – «микроэлектронное изделие, имеющее высокую плотность упа­ковки электрически соединенных элементов и рассматриваемое как единое конструктивное целое»

Интегральные схемы делятся на категории по числу элементов...

Очевидно, что чем больше эле­ментов размещено в данной облас­ти, тем меньше они должны быть. При самых плотных уровнях интег­рации элементы схемы могут иметь размеры, сравнимые с размерами атомов.

Транзисторные компьютеры, ко­торые были в сотни раз меньше лам­повых машин такой же производи­тельности, появились во второй по­ловине 1950-х годов.

Единственная часть компьютера, в которой транзисторы не смогли за­менить электронные лампы, — это блоки памяти, где вместо ламп ста­ли употреблять изобретенные к тому времени схемы памяти на магнит­ных сердечниках.

Каждый транзистор тогда изго­тавливался отдельно, а при сборке схем их соединяли и припаивали вручную.

В 1958 году американский инже­нер Джек Килби придумал, как на одной пластине полупроводника получить несколько транзисторов.

Джек Килби

После окончания Иллинойсского университета Килби 10 лет работал с транзисторами в фирме, выпускав­шей детали для радиоприемников и телевизоров, В мае 1958 года ему удалось получить место в компании Texas Instruments, выполнявшей в то время военный заказ, связанный с «миниатюризацией» электронных схем. Разработанный тогда метод микромодулей заключался в том, что электронные элементы «печатались» на тончайших керамических плас­тинках, которые затем спаивались в виде стопки для получения нужной схемы.

Килби решил, что данный способ является слишком замысловатым, и стал искать ему замену. Летом, ког­да сотрудники компании отправи­лись в отпуск, Килби как новичок, еще не заслуживший на это права, остался в лаборатории. Он продол­жал свой поиск и вскоре пришел к выводу: можно не только делать со­противления и конденсаторы из того же полупроводникового мате­риала, что и транзисторы, но и из­готавливать все компоненты одно­временно, на одной полупроводни­ковой пластине. Через некоторое время Килби сделал первый грубый опытный образец.

Для самой первой интегральной схемы (ИС) была использована тон­кая германиевая пластинка длиной 1 см. (Позже интегральные схемы стали называть еще чипами (chip щепка). Приспособление не отли­чалось изяществом. Маленькие про­волочки, соединяющие компоненты друг с другом и источником питания, просто припаивались. Вся конструк­ция скреплялась воском. Но схема работала. Фирма объявила о рож­дении нового устройства в январе 1959 года. А чтобы продемонстри­ровать потенциальные возможности новой технологии, она построила специализированный компьютер, состоящий из нескольких сотен ин­тегральных схем, объем которого был в 150 раз меньше, чем у подоб­ной машины старого образца.

Однако предложенное Килби ус­тройство имело существенные недо­статки.

Спустя некоторое время Роберт Нойс, будущим основатель фирмы Intel (от integrated electronics — ин­тегральная электроника), нашел бо­лее совершенный метод, позволив­ший помещать на одной пластине и все элементы, и все необходимые соединения между ними.

Интегральные схемы дали воз­можность значительно сократить размеры изделий, избавили от не­обходимости трудоемкой пайки со­единений между элементами, а уменьшение количества соединений способствовало повышению надежности приборов. Весьма важно и то, что повысилась скорость их рабо­ты, так как электрические импульсы преодолевали теперь значительно меньшие расстояния.

Все это коснулось, конечно, и компьютерной техники: интеграль­ные схемы позволили строить ме­нее громоздкие и более мощные компьютеры. В данную область ин­тегральные микросхемы проникли уже в середине 1960-х годов, заме­нив сначала логические схемы, со­стоящие из отдельных транзисто­ров, а затем и память на ферритовых сердечниках.

В1970 году фирма Intel начала про­давать интегральные схемы памяти, и примерно в то же время был сде­лан еще один очень важный шаг — Маршиан Эдвард Хофф, пришед­ший в фирму вскоре после ее об­разования, построил интегральную схему, аналогичную по своим фун­кциям центральному процессору большой ЭВМ — «интегральное микропрограммируемое вычислительное устройство». Так появился первый микропроцессор, получивший поз­же название Intel-4004.

В 2000 году Джеку Килби (а так­же Герберту Кремеру и российскому исследователю Жоресу Ивановичу Алферову) была присуждена Но­белевская премия по физике.

Литература:

Газета «Первое сентября», «Информатика», №26, 2001