Circuit integrat
Un circuit integrat (també conegut com a xip o microxip) és una pastilla o xip on es troben tots els components electrònics necessaris per complir una funció. Aquests components estan formats, principalment, per condensadors, díodes, resistències i transistors.[1] La grandària dels circuits integrats és semblant a la d’un transistor corrent, de manera que llur descobriment ha permès una miniaturització dels circuits electrònics i ha donat lloc a la microelectrònica.[1]
Els circuits integrats (CI) es van fer possibles gràcies a descobriments experimentals que mostraven que artefactes semiconductors podien desenvolupar les funcions dels tubs de buit, així com als avanços científics de la fabricació de semiconductors a mitjan segle xx . La integració de grans quantitats de petits transistors dins d'un petit espai va ser un gran avanç en l'elaboració manual de circuits utilitzant components electrònics discrets. La capacitat de producció massiva dels circuits integrats, així com la fiabilitat i acostament a la construcció d'un diagrama a blocs en circuits, assegurava la ràpida adopció dels circuits integrats estandarditzats en lloc de dissenys utilitzant transistors discrets.
Els CI tenen dos principals avantatges sobre els circuits discrets: cost i rendiment. El baix cost és gràcies als xips; ja que posseeix tots els seus components impresos en una unitat de fotolitografia en lloc de ser construïts un transistor alhora. A més a més, els CI empaquetats usen molt menys material que els circuits discrets. El rendiment és alt ja que els components dels CI canvien ràpidament i consumeixen poca potència (comparat les seves contraparts discretes) com a resultat de la seva petita grandària i proximitat de tots els seus components. Des de 2012, l'interval d'àrea de xips típics és des d'uns pocs mil·límetres quadrats a al voltant de 450 mm², amb fins a 9 milions de transistors per mm².
Els circuits integrats són usats en pràcticament tots els equips electrònics avui dia, i han revolucionat el món de l'electrònica. Ordinadors, telèfons mòbils, i altres dispositius electrònics que són part indispensable de les societats modernes, són possibles gràcies als baixos costos dels circuits integrats. El primer circuit integrat es va desenvolupar l'any 1958, el va crear Jack Kilby quan treballava per Texas Instruments,[2] que el va patentar el 6 de febrer de 1959.[3] Aquest circuit estava format només per sis transistors. L'any 2000 va rebre el Premi Nobel de Física per aquest invent.[4]
Vista generalModifica
Els circuits integrats foren possibles gràcies a descobriments experimentals que demostraren que els semiconductors poden complir les funcions dels tubs de buit. La integració de grans quantitats de diminuts transistors en petits xips va esdevenir un enorme avanç sobre l'assamblatge manual dels tubs de buit (vàlvules) i circuits usant components discrets. La capacitat de producció massiva de circuits integrats, confiabilitat i facilitat d'afegir-hi complexitat, va imposar l'estandardització dels CIs en lloc dels dissenys utilitzant transistors, que aviat van deixar obsolets a les vàlvules o tubs de buit.
Existeixen dos avantatges principals dels CIs sobre els circuits convencionals: cost i rendiment. El baix cost és a causa del fet que els xips, amb tots els seus components, són gravats en una sola peça per fotolitografia i no construint els transistors un a un.[1]
.svg)
Avanços en els circuits integratsModifica
Entre els circuits integrats més recents hi ha els microprocessadors, que controlen des de computadors fins a telèfons mòbils i forns microones. Els xips de memòria digitals són una altra família de circuits integrats que són d'importància crucial per a la moderna societat de la informació. Mentre que el cost de dissenyar i desenvolupar un circuit integrat complex és força alt, quan es reparteix entre milions d'unitats de producció, el cost individual de cada CI es redueix al mínim. L'eficiència dels CIs és alta a causa del fet que la petita mida dels xips permet connexions curtes que possibilita l'ús de lògica de baix consum (com és el cas del CMOS en altes velocitats de commutació.
Amb el transcurs dels anys, els CIs estan constantment migrant a mides més petites i amb millors característiques, permetent que hi hagi més circuits empaquetats a cada xip (vegeu la llei de Moore). Al mateix temps que la mida es redueix, pràcticament tot millora (el cost i el consum d'energia disminueix i la velocitat augmenta).
Popularitat dels CIModifica
Només ha transcorregut mig segle des que es va iniciar el seu desenvolupament i els circuits integrats s'han tornat gairebé omnipresents. Ordinadors, telèfons mòbils i altres aplicacions digitals són ara parts importantíssimes de les societats modernes. La informàtica, les comunicacions, la manufactura i els sistemes de transport, incloent Internet, tots depenen de l'existència dels circuits integrats. De fet, molts estudiosos pensen que la revolució digital causada pels circuits integrats és un dels esdeveniments més significatius de la història de la humanitat.
ClassificacióModifica
Segons el nombre d'elementsModifica
- SSI (Small Scale Integration) petita escala: inferior a 12
- MSI (Medium Scale Integration) circuit integrat a escala mitjana:[5] 12 a 99
- LSI (Large Scale Integration) circuit integrat a gran escala:[6] 100 a 9.999
- VLSI (Very Large Scale Integration) circuit integrat a molt gran escala:[7] 10.000 a 99.999
- ULSI (Ultra Large Scale Integration) ultra gran escala: igual o superior a 100.000
Els processadors evidentment s'escapen d'aquesta escala, car actualment estan formats per centenars de milions de transistors.
Segons les funcions integradesModifica
Es classifiquen en tres grans grups:
- Circuits integrats analògics. Poden constar des de simples transistors encapsulats junts, sense unió entre ells, fins a dispositius complets com amplificadors, oscil·ladors o fins i tot receptors de ràdio complets.
- Circuits integrats digitals. Poden ser des de bàsiques portes lògiques (AND, OR, NOT) fins als més complicats microprocessadors.[1]
- Circuits integrats híbrids[8] (de tecnologia mixta analògic-digital). Cada vegada més els circuits analògics incorporen funcionalitats digitals.
EncapsulatsModifica
Quant a la interfície externa existeixen multitud d'encapsulats:
- Tecnologia convencional de soldadora amb forats passants
- Tecnologia d'encapsulats de soldadura superficial
ReferènciesModifica
- ↑ 1,0 1,1 1,2 1,3 «Circuit integrat». Gran Enciclopèdia Catalana. Barcelona: Grup Enciclopèdia Catalana.
- ↑ «Jack Kilby» (en anglès). TI. [Consulta: 16 juny 2014].
- ↑ Kilby, Jack S. «Miniaturized Electronic Circuits». US Patent 3,138,743. United States Patent Office, 23-06-1964.
- ↑ «The Nobel Prize in Physics 2000» (en anglès). [Consulta: 16 juny 2014].
- ↑ «Circuit integrat». Cercaterm. TERMCAT, Centre de Terminologia.
- ↑ «Circuit integrat». Cercaterm. TERMCAT, Centre de Terminologia.
- ↑ «Circuit integrat». Cercaterm. TERMCAT, Centre de Terminologia.
- ↑ «Circuit integrat». Cercaterm. TERMCAT, Centre de Terminologia.
Vegeu tambéModifica
