|   | 

Co warto wiedzieć o układach scalonych

Podstawę wszelkiej współcześnie stosowanej elektroniki stanowią układy scalone. Są to układy elektroniczne, spełniające określoną funkcję, w których wszystkie lub większość części (tranzystorów, diod, oporników, kondensatorów) jest nierozłącznie umieszczona na podłożu lub w nim. Współczesne układy scalone zawierają w swym wnętrzu od kilku do setek milionów podstawowych elementów elektronicznych.

Historia

Teoretyczne podstawy układu scalonego zostały opracowane przez angielskiego naukowca Geoffreya Dummera, któremu jednak nie udało się zbudować pracującego układu. W 1958 roku Jack Kilby z Texas Instruments zbudował działający układ scalony, za który w roku 2000 dostał nagrodę Nobla. Kilby zademonstrował swój wynalazek 12 września 1958. Zawierał on trzy rezystory oraz po jednym kondensatorze i tranzystorze.

Rodzaje układów scalonych

Podstawowy podział dokonywany jest ze względu na sposób wykonania. Wg niego układy scalone dzieli się na dwie główne grupy:

  • Układy monolityczne, w których wszystkie elementy, zarówno czynne, jak i bierne, wykonane są w monokrystalicznej strukturze półprzewodnika. W układach monolitycznych praktycznie wszystkie elementy są tranzystorami, o odpowiednich połączeniach końcówek, dlatego też często stosuje się w tym przypadku pojęcie gęstości upakowania tranzystorów na mm². Obecnie jest to dominująca grupa układów scalonych.

  • Układy hybrydowe — w tym przypadku na płytki wykonane z izolatora nanoszone są warstwy przewodnika oraz materiału rezystywnego, które następnie są wytrawiane, tworząc układ połączeń elektrycznych oraz rezystory. Do tych połączeń dołączane są następnie miniaturowe elementy elektroniczne (w tym układy monolityczne).

Ze względu na stopień scalenia, który określa złożoność zespołu scalonego, wyróżnia się układy:

  • małej skali integracji (SSI – small scale of integration) - do 10 bramek lub do stu elementów,

  • średniej skali integracji (MSI – medium scale of integration) 10-100 bramek i od 100 do 1000 elementów,

  • dużej skali integracji (LSI – large scale of integration) od 100 do 1000 bramek i od 1000 do 100000 elementów

  • wielkiej skali integracji (VLSI – very large scale of integration) ponad 10 000 do 1 mln bramek i powyżej 100000 elementów,

  • ultrawielkiej skali integracji (ULSI – ultra large scale of integration) powyżej tej granicy.

Ze względu na grubość warstw rozróżnia się układy:

cienkowarstwowe (około 2 mikrometrów)

grubowarstwowe (od 5 do 50 mikrometrów).

Zastosowanie układów scalonych

Układy scalone napędzają wszelkie stosowane współcześnie urządzenia elektroniczne. Wykorzystywane są przede wszystkim w branży komputerowej, telefonicznej, telekomunikacji, automatyce przemysłowej, zdalnych układach pomiarowych, sprzęcie kryptograficznym oraz tzw. internecie rzeczy, który nie mógłby się narodzić bez układów scalonych o dużym stopniu upakowania elementów. Układy scalone są także elementami sprzętu wojskowego, coraz częściej stosuje się je także w motoryzacji, przy produkcji samochodów, motocykli, a nawet najbardziej zaawansowanych modeli sprzętu rolniczego.

Materiał partnera zewnętrznego

Zobacz również