Kas yra integriniai grandynai (IC)?

Integrinis grandynas (IC), liaudiškai žinomas kaip silicio lustas, kompiuterio lustas arba mikroschema, yra miniatiūrinė elektroninė grandinė, pagaminta ant puslaidininkinės medžiagos, paprastai silicio, bet kartais ir safyro, gabalėlio. Dėl mažų išmatavimų ir neįtikėtinos apdorojimo galios – šiuolaikinės integrinės grandinės talpina milijonus tranzistorių iki 5 milimetrų (apie 0.2 colio) kvadratinių ir 1 milimetro (0.04 colio) storio plokščių – jų galima rasti beveik kiekvienuose šiuolaikiniuose įrenginiuose. prietaisai ir įrenginiai, pradedant kreditinėmis kortelėmis, kompiuteriais ir mobiliaisiais telefonais iki palydovinės navigacijos sistemų, šviesoforų ir lėktuvų.

Iš esmės integrinis grandynas yra įvairių elektroninių komponentų, būtent tranzistorių, rezistorių, diodų ir kondensatorių, sudėtis, kurie yra išdėstyti ir sujungti taip, kad būtų sukurtas specifinis efektas. Kiekvienas šios elektroninių komponentų „komandos“ įrenginys turi unikalią funkciją integruotoje grandinėje. Tranzistorius veikia kaip jungiklis ir nustato grandinės būseną „įjungta“ arba „išjungta“; rezistorius valdo elektros srautą; diodas leidžia tekėti elektrai tik tada, kai įvykdoma kokia nors grandinės sąlyga; ir galiausiai kondensatorius kaupia elektros energiją prieš ją išleidžiant nuolatiniu sprogimu.

Pirmąjį integrinį grandyną 1958 m. pademonstravo „Texas Instruments“ darbuotojas Jackas Kilby. Šis prototipas, kurio matmenys yra apie 11.1 x 1.6 milimetro, susideda iš germanio juostelės ir tik vieno tranzistoriaus. Silicio atsiradimas kartu su vis mažėjančiu integrinių grandynų dydžiu ir sparčiai didėjančiu tranzistorių skaičiumi milimetre reiškė, kad integriniai grandynai smarkiai išplito ir paskatino šiuolaikinių kompiuterių amžių.

Nuo pat savo atsiradimo XX a. šeštajame dešimtmetyje iki šių dienų integrinių grandynų technologija žinojo įvairias „kartas“, kurios dabar paprastai vadinamos mažo masto integracija (SSI), vidutinio masto integracija (MSI), didelio masto integracija (LSI) ir labai Didelio masto integravimas (VSLI). Šios pažangios technologinės kartos apibūdina IC projektavimo pažangą, iliustruojančią Intel vadovo George’o Moore’o, kuris septintajame dešimtmetyje sukūrė „Moore’o dėsnį“, teigiantį, kad integrinių grandynų sudėtingumas padvigubėja kas dvejus metus, supratimą.

Šį sudėtingumo padvigubėjimą patvirtina kartos technologijos judėjimas, kurio metu dešimtys SSI tranzistorių išaugo iki šimtų MSI, vėliau iki dešimčių tūkstančių LSI ir galiausiai iki VSLI milijonų. Kita riba, kurią žada pažeisti integriniai grandynai, yra ULSI arba itin didelio masto integracija, kuri apima milijardų mikroskopinių tranzistorių diegimą ir jau buvo paskelbta Intel projekto kodiniu pavadinimu Tukwila, kuriame, kaip manoma, dirba daugiau nei du milijardai tranzistoriai.
Jei reikėtų daugiau įrodymų, kad Moore’o dėsnis yra teisingas, tereikia pažvelgti į šiuolaikinę integrinę grandinę, kuri yra greitesnė, mažesnė ir visur paplitusi nei bet kada. 2008 m. puslaidininkių pramonė pagamina daugiau nei 267 milijardus lustų per metus ir tikimasi, kad iki 330 m. šis skaičius išaugs iki 2012 milijardų.