IC vs Chip
Integroidun piirin keksijän Jack Kilbyn omien sanojen mukaan integroitu piiri on puolijohdemateriaalista valmistettu runko, jossa kaikki elektroniikkapiirin komponentit ovat täysin integroituja. Teknisemmin integroitu piiri on elektroninen piiri tai laite, joka on rakennettu puolijohdesubstraattikerrokselle (peruskerrokselle) hivenelementtien kuviodiffusoinnilla siihen. Integroidun piiritekniikan keksintö vuonna 1958 mullisti maailman ennennäkemättömällä tavalla. Siru on yleinen termi, jota käytetään integroiduille piireille.
Lisätietoja integroiduista piireistä
Integroidut piirit tai IC:t ovat laitteita, joita käytetään nykyään lähes kaikissa elektronisissa laitteissa. Puolijohdeteknologian ja valmistusmenetelmien kehitys johtaa integroitujen piirien keksimiseen. Ennen IC:n keksintöä kaikki laskennallisten tehtävien laitteet käyttivät tyhjiöputkia logiikkaporttien ja kytkimien toteuttamiseen. Tyhjiöputket ovat luonnostaan suhteellisen suuria, paljon virtaa kuluttavia laitteita. Jokaisessa piirissä erilliset piirielementit oli kytkettävä manuaalisesti. Näiden tekijöiden vaikutus johti melko suuriin ja kalliisiin elektronisiin laitteisiin pienimpäänkin laskentatehtävään. Siksi tietokone oli viisi vuosikymmentä sitten v altavan kokoinen ja erittäin kallis, ja henkilökohtaiset tietokoneet olivat hyvin kaukainen unelma.
Puolijohdepohjaiset transistorit ja diodit, joiden energiatehokkuus on korkeampi ja kooltaan mikroskooppinen, korvasivat tyhjiöputket ja niiden käyttötarkoitukset. Näin ollen suuri piiri voitaisiin integroida pieneen puolijohdemateriaaliin, mikä mahdollistaa kehittyneempien elektronisten laitteiden luomisen. Vaikka ensimmäisissä integroiduissa piireissä oli vain pieni määrä transistoreja, tällä hetkellä peukalon kynsialueellasi on integroitu miljardeja transistoreita. Intelin kuusiytiminen Core i7 (Sandy Bridge-E) -prosessori sisältää 2 270 000 000 transistoria 434 mm²:n kokoisessa piipalassa. IC:n sisältämien transistorien lukumäärän perusteella ne luokitellaan useisiin sukupolviin.
SSI – Small Scale Integration – useita transistoreita (<100)
MSI – Medikum Scale Integration – satoja transistoreita (< 1000)
LSI – Suuren mittakaavan integrointi – tuhansia transistoreita (10 000 ~ 10 000)
VLSI-Very Large Scale Integration – miljoonista miljardeihin (106 ~ 109)
Tehtävän perusteella IC:t on luokiteltu kolmeen luokkaan: digitaalinen, analoginen ja sekasignaali. Digitaaliset IC:t on suunniteltu toimimaan erillisillä jännitetasoilla ja sisältävät digitaalisia elementtejä, kuten kiikkuja, multipleksereitä, demultipleksereita, koodereita, dekoodeja ja rekistereitä. Digitaaliset IC:t ovat yleensä mikroprosessoreita, mikro-ohjaimia, ajastimia, Field Programmable Logic Arrays (FPGA) ja muistilaitteita (RAM, ROM ja Flash), kun taas analogiset IC:t ovat antureita, operaatiovahvistimia ja kompakteja virranhallintapiirejä. Analogi-digitaalimuuntimet (ADC) ja digitaali-analogimuuntimet käyttävät sekä analogisia että digitaalisia elementtejä; siksi nämä IC:t käsittelevät sekä diskreettejä että jatkuvia jännitearvoja. Koska molemmat signaalityypit käsitellään, ne on nimetty Mixed IC.
IC:t on pakattu kiinteään ulkokuoreen, joka on valmistettu korkean lämmönjohtavuuden omaavasta eristävästä materiaalista, ja piirin kosketinnavat (nastat) ulottuvat IC:n rungosta. Pin-kokoonpanon perusteella on saatavilla monenlaisia IC-pakkauksia. Dual In-line Package (DIP), Plastic Quad Flat Pack (PQFP) ja Flip-Chip Ball Grid Array (FCBGA) ovat esimerkkejä pakkaustyypeistä.
Mitä eroa on integroidulla piirillä ja sirulla?
• Integroitua piiriä kutsutaan myös siruksi, koska pinta-IC:t tulevat sirua muistuttavassa pakkauksessa.
• Integroitujen piirien sarja, jota usein kutsutaan piirisarjaksi kuin IC-sarjaksi.
