Integrovaný obvod

Elektronický obvod tvorený malým, plochým kusom polovodičového materiálu
(Presmerované z Mikroobvod)

Integrovaný obvod [1][2] (skratka IO; iné názvy: mikroelektronický obvod[2], mikroobvod[2]; vrátane príslušnej časti plátku alebo vrátane prísl. časti plátku a puzdra: čip v širšom zmysle[3] resp. pri určitej veľkosti aj mikročip[4]; angl. integrated circuit [skr. IC], microelectronic circuit, microcircuit, chip, mikrochip) je elektronický obvod, ktorý obsahuje aspoň 2 vzájomne prepojené aktívne polovodičové prvky (tranzistory) a ďalšie pasívne súčiastky (diódy, rezistory a kondenzátor), a ktorý je zhotovený na tenkom polovodičovom substráte (čip v užšom zmysle), vyrobenom rozdelením plátku, a je uzavretý v puzdre.[1][3]

Malé integrované obvody v puzdre DIP
Integrovaný obvod pre povrchovú montáž

Integrované obvody sa dnes používajú prakticky vo všetkých oblastiach ľudskej činnosti, kde sa využívajú elektronické prístroje. Väčšina typov IO je úzko špecializovaná na určitú funkciu, od analógových obvodov ako sú zosilňovače až po najzložitejšie číslicové obvody, ktorými sú mikroprocesory.

Dejiny vzniku prvého IOUpraviť

Prvý integrovaný obvod skonštruoval Jack Kilby z firmy Texas Instruments v roku 1958[5] a v tom istom roku Robert Noyce z Fairchild Semiconductor (nezávisle na ňom). Kilby si svoj vynález dal v roku 1964 patentovať pod číslom 3 138 743. V roku 2000 zaň získal Nobelovu cenu.[6] Jack Kilby je majiteľom viac ako 60-tich patentov a je tiež známy ako tvorca prvej prenosnej kalkulačky z roku 1967. Robert Noyce so 16-timi patentami bol jeden z troch hlavných zakladateľov firmy Intel, spoločnosť zodpovednú za vývoj prvých mikroprocesorov v roku 1968. Obaja nezávisle od seba koncipovali teóriu v takmer tom istom čase (na prelome rokov 1958/1959) a obaja demonštrovali funkčné zariadenia, aj keď s použitím rôznych materiálov a technológií. Dve spoločnosti tak registrovali patenty a viedli dlhý súdny spor o práva. Napokon sa dohodli na vzájomnom licencovaní svojich technológií.

Rozdelenie obvodov podľa stupňa integrácie (SI)Upraviť

  • Small - SSI - 15 prvkov
  • Medium - MSI - 10-100 prvkov
  • Large - LSI - 1000-ky prvkov
  • Very large - VLSI - 10 000 - 100 000 prvkov
  • Ultra Large - ULSI - 1 000 000 - milióny prvkov

Súčasné (v roku 2019) mikroprocesory AMD Epyc majú vyše 19 miliárd, čiže 19.109 tranzistorov. [7]

V roku 2019 spoločnosť Samsung vyrobila 1 TB flash čip s ôsmimi na sebe naskladanými 96-vrstvovými V-NAND matricami s technológiou quad-level cell (QLC) (4 bity na tranzistor)[8], čo zodpovedá 2 triliónom čiže 2.1012 tranzistorov, čo je najvyšší počet tranzistorov zo všetkých IC čipov vyrobených do roku 2023.

Spôsoby výrobyUpraviť

Keď sa hovorí o integrovaných obvodoch, zvyčajne ide o monolitické integrované obvody. Výrobný proces môže byť extrémne komplexný, zahrňujúci mnoho rôznych technológií ako napríklad leptanie, iónová implantácia, oxidácia, pasivácia, dotácia a podobne. Konečný výsledok môže byť čip obsahujúci desiatky miliónov navzájom prepojených tranzistorov.

V súčasnosti sa v závodoch na výrobu polovodičov ako najčastejší proces výroby polovodičových súčiastok a integrovaných obvodov využíva fotolitografia.

Pozri ajUpraviť

ReferencieUpraviť

  1. a b integrovaný obvod. In: Encyclopaedia Beliana
  2. a b c integrovaný obvod. In: Pyramída (encyklopedický časopis)
  3. a b čip. In: Encyclopaedia Beliana
  4. mikročip. In: ŠALING, S. et al. Veľký slovník cudzích slov 2000, S.
  5. The Chip that Jack Built, (c. 2008), (HTML), Texas Instruments, Retrieved 29 May 2008.
  6. Nobel Web AB, (10 October 2000),The Nobel Prize in Physics 2000, Retrieved 29 May 2008
  7. Zákony informatiky: Úvod a Moorův zákon (1) – ITBIZ – Vaše jednička mezi nulami [online]. www.itbiz.cz, [cit. 2019-08-27]. Dostupné online.
  8. MANNERS, David. Samsung makes 1TB flash eUFS module [online]. 2019-01-30, [cit. 2022-11-24]. Dostupné online. (po anglicky)

Iné projektyUpraviť

Externé odkazyUpraviť