IC kontra chip
Według własnych słów Jacka Kilby'ego, wynalazcy układu scalonego, układ scalony to korpus z materiału półprzewodnikowego, w którym wszystkie elementy układu elektronicznego są całkowicie zintegrowane. Mówiąc bardziej technicznie, układ scalony to obwód elektroniczny lub urządzenie zbudowane na warstwie podłoża półprzewodnikowego (podstawy) poprzez dyfuzję wzorca pierwiastków śladowych. Wynalezienie technologii układów scalonych w 1958 roku zrewolucjonizowało świat w bezprecedensowy sposób. Chip jest powszechnie używanym terminem dla układów scalonych.
Więcej o układach scalonych
Układy scalone lub układy scalone są obecnie urządzeniami używanymi w prawie każdym urządzeniu elektronicznym. Rozwój technologii półprzewodnikowej i metod wytwarzania doprowadziły do wynalezienia układów scalonych. Przed wynalezieniem układu scalonego wszystkie urządzenia do zadań obliczeniowych wykorzystywały lampy próżniowe do realizacji bramek logicznych i przełączników. Lampy próżniowe z natury są stosunkowo dużymi urządzeniami o dużym poborze mocy. W przypadku dowolnego obwodu elementy obwodu dyskretnego musiały być połączone ręcznie. Wpływ tych czynników zaowocował dość dużymi i drogimi urządzeniami elektronicznymi nawet do najmniejszych zadań obliczeniowych. Dlatego komputer, pięć dekad temu, był ogromny i bardzo drogi, a komputery osobiste były bardzo odległym marzeniem.
Tranzystory i diody oparte na półprzewodnikach, które mają wyższą wydajność energetyczną i mikroskopijne rozmiary, zastąpiły lampy próżniowe i ich zastosowania. W związku z tym duży obwód można zintegrować na małym kawałku materiału półprzewodnikowego, umożliwiając tworzenie bardziej wyrafinowanych urządzeń elektronicznych. Mimo że pierwsze układy scalone miały w sobie tylko niewielką liczbę tranzystorów, obecnie w obszarze paznokcia są zintegrowane miliardy tranzystorów. Sześciordzeniowy procesor Intel Core i7 (Sandy Bridge-E) zawiera 2 270 000 000 tranzystorów w kawałku krzemu o wielkości 434 mm². Na podstawie liczby tranzystorów zawartych w układzie scalonym są one podzielone na kilka generacji.
SSI – Integracja na małą skalę – kilka tranzystorów (<100)
MSI – integracja w skali Medikum – setki tranzystorów (< 1000)
LSI – Integracja na dużą skalę – tysiące tranzystorów (10 000 ~ 10000)
VLSI-Integracja na bardzo dużą skalę – od milionów do miliardów (106 ~ 109)
Na podstawie zadania układy scalone są podzielone na trzy kategorie: sygnał cyfrowy, analogowy i mieszany. Cyfrowe układy scalone zaprojektowane do pracy na dyskretnych poziomach napięcia i zawierają elementy cyfrowe, takie jak przerzutniki, multipleksery, demultipleksery, kodery, dekodery i rejestry. Cyfrowe układy scalone to zazwyczaj mikroprocesory, mikrokontrolery, zegary, układy FPGA (Field Programmable Logic Arrays) i urządzenia pamięci (RAM, ROM i Flash), podczas gdy analogowe układy scalone to czujniki, wzmacniacze operacyjne i kompaktowe układy zarządzania energią. Przetworniki analogowo-cyfrowe (ADC) i przetworniki cyfrowo-analogowe wykorzystują zarówno elementy analogowe, jak i cyfrowe; dlatego te układy scalone przetwarzają zarówno dyskretne, jak i ciągłe wartości napięcia. Ponieważ oba typy sygnałów są przetwarzane, noszą nazwę Mixed IC.
IC's są zapakowane w solidną zewnętrzną osłonę wykonaną z materiału izolacyjnego o wysokiej przewodności cieplnej, z zaciskami stykowymi (pinami) obwodu wychodzącymi z korpusu IC. W oparciu o konfigurację pinów dostępnych jest wiele rodzajów opakowań IC. Dual In-line Package (DIP), Plastic Quad Flat Pack (PQFP) i Flip-Chip Ball Grid Array (FCBGA) to przykłady typów opakowań.
Jaka jest różnica między układem scalonym a chipem?
• Układ scalony nazywany jest również chipem, ponieważ przednie układy scalone są w opakowaniu przypominającym chip.
• Zestaw układów scalonych często nazywany chipsetem, a nie zestawem układów scalonych.
