Kakšne so uporabe integriranih vezij?

Uporaba integriranih vezij od leta 2011 je zelo razširjena zaradi edinstvenih prednosti, ki jih ponujajo pred tradicionalnimi elektronskimi vezji. Najdemo jih v vsaki elektronski napravi, ki ima neko vrsto mikroprocesorskega nadzora, od mobilnih telefonov in prenosnih predvajalnikov glasbe do igralnih sistemov, osebnih računalnikov in drugih digitalnih naprav. To je zato, ker je integrirano vezje (IC) ali čip po sodobnih standardih 21. stoletja izjemno sofisticirana naprava, ki združuje na milijone elektronskih komponent, kot so tranzistorji, upori in kondenzatorji, na površino nekaj kvadratnih centimetrov na rezini silicija. Zgodnja uporaba integriranih vezij pa je bila precej omejena, ko so bili izdelani prvi modeli v letih 1958 in 1959, saj so bile takrat primitivne naprave, ki jih je bilo težko množično proizvajati.

Jack Kilby, raziskovalec pri Texas Instruments v Združenih državah, je zaslužen za enega prvih, ki je videl potencialne koristi in uporabo integriranih vezij. Leta 2000 je prejel Nobelovo nagrado za fiziko za prispevek k razvoju elektronskega vezja. Čeprav je koncept čipa IC mogoče zaslediti do prejšnjih raziskav nemških inženirjev že leta 1949, sta bila Kilby in drugi ameriški raziskovalec po imenu Robert Noyce prva, ki sta vložila patente za to idejo.

Ogromen preskok, ki ga je IC čip naredil pri oblikovanju elektronskih vezij, temelji na omejitvi, s katero so se soočali proizvajalci elektronike v poznih petdesetih letih prejšnjega stoletja. Tranzistor je zamenjal vakuumske cevi, vendar so osnovne električne komponente za vezja, kot so tranzistorji, kondenzatorji in upori, lahko naredili le tako majhne, ​​saj je držanje s pinceto in spajkanje na vezje postajalo vse težje, ko so postajale vse manjše in manjše. . Zamisel o vrezovanju funkcionalnosti teh komponent v rezino silicija je odpravila potrebo po posameznem spajkanju ročnih komponent in uporaba integriranih vezij je začela strmo naraščati, ko so bile proizvodne metode izpopolnjene sredi do konca šestdesetih let prejšnjega stoletja.

Čeprav so bila prva integrirana vezja imenovana vezja majhnega obsega (SSI) in so vsebovala le nekaj deset komponent, so bila takrat ključnega pomena za vesoljske projekte, kot so krmilniki za ameriški jedrski raketni sistem Minuteman in uporabljeni digitalni računalniki. ameriškega programa misije Apollo Moon. Te uporabe, pa tudi potrebe ameriške mornarice, so predstavljale glavnino zgodnjega povpraševanja po integriranih vezjih od leta 1962. Do leta 1968 se je uporaba integriranih vezij začela širiti na potrošniško elektroniko z njihovo sposobnostjo obdelave frekvenčno modulirane (FM ) zvok v televizorjih.

Ker se je število komponent, ki jih je bilo mogoče namestiti na čip, povečalo, je uporaba integriranih vezij postala veliko bolj razširjena. Modeli čipov srednjega obsega (MSI) so vsebovali na stotine komponent do konca šestdesetih let prejšnjega stoletja, obsežna integracija (LSI) pa je lahko pet let pozneje postavila več tisoč komponent na en čip. Od tam se je rast števila komponent, ki bi jih bilo mogoče zapakirati na površino nekaj kvadratnih centimetrov, eksponentno povečala. Zelo obsežna integracija (VLSI), ki je omogočala na stotine tisoč povezanih komponent v zgodnjih osemdesetih letih prejšnjega stoletja, in zasnovi tridimenzionalnih integriranih vezij (1960D-IC) od leta 1980 omogočajo zlaganje na milijone ali milijarde komponent v omrežje. ki je med seboj povezana tako vodoravno kot navpično na več plasteh polprevodniške rezine.

Od leta 2011 so zaradi več funkcij nadzora in matematične obdelave, ki jih lahko izvaja integrirano vezje, postale vseprisotne naprave v večini potrošniške elektronike, od radia in televizije do kalkulatorjev in digitalnih ur. Uporaba integriranih vezij je zelo razširjena v industrijskih obratih in v robotiki, pa tudi za krmiljenje v avtomobilskih in letalskih sistemih. Ker postajajo vse bolj izpopolnjene in cenejše za izdelavo, jih najdemo tudi v predmetih za enkratno uporabo, kot so voščilnice, ki predvajajo glasbo. Radiofrekvenčne identifikacijske (RFID) oznake na embalaži potrošniških izdelkov za enkratno uporabo, ki jih maloprodajne trgovine uporabljajo za sledenje zalog, so tudi običajna lokacija za IC čipe, pri čemer se oznake RFID dodajo tudi drugim izdelkom, kot so potni listi in kreditne kartice.