Circuito Integrato

Un circuito integrato (IC), è un circuito elettronico inciso su un chip di silicio.

I loro vantaggi principali sono a basso costo, bassa potenza, ad alte prestazioni, e ridotte dimensioni.

Storia

Nel mese di aprile 1949, l’ingegnere tedesco Werner Jacobi completano la prima domanda di brevetto per circuiti integrati con amplificazione dispositivi di semiconduttori, Il primo circuito integrato è stato sviluppato nel 1958 da Jack Kirby (1923-2005), un’ingegnere americano, che nel 2000, vinse il premio Nobel per la fisica per la realizzazione del suo circuito integrato integrando sei transistori. Questo disegno di base, oggi si è evoluto nel corso degli ultimi cinquant’anni per raggiungere il livello del chip attualmente in uso nei computer e nelle tecnologie moderne.

Produzione

I circuiti integrati sono realizzati con un processo chiamato fotolitografia. Un cristallo di puro silicone, chiamato il substrato, viene posto in una camera. Uno strato sottile di biossido di silicio viene depositato sul substrato, seguita da un’altro strato chimico. Il wafer viene quindi esposto a luce ultravioletta attraverso una maschera del circuito. A seconda del tipo della maschera la rende più difficile o più facile da sciogliere con la soluzione di sviluppo. Questo processo viene ripetuto più volte, causando strati di dispositivi a semiconduttori e piste conduttrici. Centinaia di chip sono realizzati su ciascun wafer di silicone, che sono ritagliati da un laser prima di essere montato in pacchetti.

Tipi

Esistono almeno tre tipi di circuiti integrati:

• Circuiti monolitici : Sono prodotti in un unico cristallo , tipicamente silicio , ma esistono anche in germanio , arseniuro di gallio , silicio germanio. scopri le caratteristiche degli elementi della Tavola periodica.
• Circuiti ibridi in film sottile : Sono molto simili ai circuiti monolitici, difficili da fabbricare contengono componenti con tecnologia monolitica. Conversione analogico-digitale e convertitori Digitale-Analogici sono stati realizzati in tecnologia ibrida fino a quando il progresso tecnologico ha permesso di produzione resistenze accurate.
• Circuiti ibridi in film spesso : In realtà, di solito contengono non incapsulati circuiti monolitici, transistor , diodi , ecc su un substrato dielettrico, interconnessi con le tracce conduttive. Le resistenze sono depositate con la tecnica della serigrafia, tramite una preparazione di tagli con regolazione laser . Tutto questo è incapsulato in capsule di plastica o metallo, a seconda della dissipazione di energia termica desiderata. In molti casi, la capsula è coperta con una resina epossidica, si tratta di polimeri termoindurenti ottenuti da monomeri che contengono l’anello epossidico a tre atomi, per ottenere un grado maggiore di protezione. Nel mercato dei circuiti ibridi sono utilizzati in moduli in radio frequenza (RF), alimentatori, circuito d’alimentazione per auto , etc.

I circuiti integrati sono molto fragili, e devono essere racchiusi in un pacchetto solido prima di essere messo su un circuito. Il più comune è il dual in-line package, chiamato anche DIP o DIL. È un piccolo blocco di plastica con due file sui lati. Un’altra forma è la grid array pin (PGA), un blocco quadrato con molte spine sulla base, utilizzato per grandi chip per computer come ad esempio la CPU.

Le Marcature

Il nome del chip e del produttore, di solito viene stampato sulla parte superiore del componente, in lettere bianche, e ci sarà anche una tacca o un punto su un lato. Pins su un dual in-line package sono numerati in senso antiorario quando si guarda dal di sopra, con la tacca in posizione oraria. Il primo pin è nell’angolo in alto a sinistra, e l’ultimo si trova nell’angolo in alto a destra.

Usi per Circuiti integrati

Molti circuiti integrati possono essere trovati in quasi tutti i dispositivi elettronici. Essi funzionano come timer, amplificatori, unità logiche, contatori, calcolatrici, sensori di temperatura, e ricevitori radio.

Design Circuito Integrato

Il tipo di progettazione di circuiti integrati può essere suddiviso in due categorie distinte. Il primo è progettazione digitale IC e il secondo è di progettazione IC analogici.

Considerando il livello di integrazione Componenti-Numero circuiti integrati possono essere classificati in:

• SSI livello piccolo: da 10 a 100 transistor
• MSI medio: 101 a 1 000 transistor
• LSI grande: 1. 001 a 10. 000 transistor
• VLSI di grandi dimensioni: 10 001 a 100 000 transistor
• ULSI ultra grande: 1. 000. 100. 001 a 000 transistor
• GLSI grande scala : più di un milione di transistor

Per quanto riguarda le funzioni integrate, i circuiti sono classificati in due gruppi principali:

Circuito Integrato Digitale

è un tipo molto complesso di Chip che viene utilizzato nella realizzazione di componenti quali microprocessori, diversi tipi di memoria (RAM, ROM, Flash) e. L’obiettivo principale per un individuo che utilizza progettazione digitale IC si sviluppa su tre fasi. La prima è la correttezza logica. Il secondo è densità circuitale. L’ultima è il posizionamento dei circuiti in modo che i sistemi di clock e tempi sono più efficiente possibile.

Circuito Integrato Analogico

La progettazione di circuiti integrati analogici è fondamentale per la progettazione di transistori come amplificatori , oscillatori o ricevitori radio. Diversamente progettazione digitale che si concentra sul montaggio più nel circuito possibile, concentra sulla fisica del semiconduttore. Le Caratteristiche sono: il guadagno, la dissipazione di potenza e la resistenza del semiconduttore. Tipicamente, un design IC analogico utilizza un’area molto più grande rispetto ad un IC digitale.

Alla fine, nonostante il tipo di Chip utilizzato – digitale o analogico – il processo è sempre lo stesso, cioè creare più componenti elettrici su un pezzo di semiconduttore come il silicio.

Limiti sui componenti

I componenti disponibili per l’integrazione hanno alcune limitazioni, che differiscono dalle loro controparti.

• Resistori perla necessita di un sacco di superficie.
• Condensatori possibili solo per valori molto bassi, come un esempio, l’amplificatore operazionale μA741.
• Induttori utilizzati nei circuiti a radiofrequenza, generalmente non integrati.

 

Salvatore Sciacca © riproduzione riservata
ultimo aggiornamento: 11 Agosto 2021