January 31
Microchip, noto anche come circuiti integrati, nacque come un metodo per superare ostacoli calcolo digitale. Presa in consegna dai percorsi lenti e facilmente surriscaldati circuito di computer a valvole, circuiti integrati è diventato importante, quindi popolare e alla fine onnipresente. Il fondamento della crescita microchip 'è stato un progresso radicale nella tecnologia utilizzata per la loro fabbricazione. Come processi anziani colpito i loro limiti, la ricerca di più potenti concetti di progettazione e di produzione prende il via.
I computer digitali 1930 e 1940 sono basati su tubi a vuoto che controllavano il flusso di corrente elettrica. Ma i computer tubo 'di calore, le dimensioni e inaffidabilità guidato la ricerca di concetti di controllo di potere alternativi. I principali approcci del 1950 coinvolti saldando centinaia di transistor nei circuiti. Verso la fine del 1958 e l'inizio del 1959, due ingegneri, Jack Kilby e Robert Noyce, scoperto in modo indipendente la chiave per fare circuiti integrati affidabili in grandi quantità. Essi litografici tutti i modelli di circuito in un unico pezzo di materiale semiconduttore per creare un microchip a stato solido.
I semiconduttori sono materiali che conducono l'elettricità, in determinate condizioni, e resistono negli altri. Con la comprensione delle loro proprietà, è possibile controllare con precisione il flusso elettrico in un microchip --- un prerequisito per circuiteria affidabile.
La maggior parte dei microchip sono pochi centimetri quadrati. In questo spazio si inserisce milioni di componenti elettrici singoli. La loro piccola dimensione rende circuiti integrati altamente vulnerabile alla contaminazione anche microscopiche da polvere, sporcizia o le cellule morte della pelle anche durante il processo di fabbricazione. Per questo motivo, tutti di produzione di microchip avviene in camere bianche, che sono ambienti che sono più pulito di sale operatorie sigillate, in cui l'aria è costantemente ri-filtrata e tutto il personale deve indossare tute protettive e chiuso sistemi ad aria.
Il primo passo nella produzione di circuiti integrati sta avendo un substrato, o base, di silicio puro, che viene cristallizzato e tagliati in forma di wafer. I wafer sono sottili coperti con una sostanza chimica isolante (ossido di silicio) e poi uno speciale processo chimico fotosensibile chiamato photoresist. I wafer vengono poi esposti ad una luce ultravioletta attraverso un dispositivo chiamato fotomaschere. Questa maschera consente solo la luce attraverso la intricato modello dei percorsi circuitali desiderati. Le proprietà chimiche del photoresist esposto vengono modificati dalla esposizione di luce, consentendo, e l'ossido di silicio sottostante, da sviluppare e chimicamente incisi distanza. Il processo è simile nel concetto a sviluppare pellicola fotografica.
Le aree in cui il fotoresist è stato spazzato via possono essere ripetutamente e finemente personalizzati con gli impianti chimici che gestiscono le loro proprietà elettriche. Al termine, i wafer vengono posti in una camera a vuoto, dove vengono ricoperti da un sottile strato di metallo conduttivo, come alluminio o rame. Il processo di fotoresist e la maschera viene poi ripetuto. Il metallo sotto quelle zone fotoresist colpite dalla luce è inciso chimicamente via, lasciando una rete intricata di fili e transistor allineati con precisione, pronti per iniziare l'elaborazione delle informazioni.
Poiché le dimensioni di un circuito integrato sono così piccole, difetti si verificano spesso nel prodotto. Circuiti sono testati prima di essere confezionato, con i processi di controllo che vanno dal controllo ottico avanzato da fotocamere digitali o laser per test elettrici dettagliate. Microchip che passano inviati da confezionare in un contenitore sigillato che li protegge dall'ambiente. Questo pacchetto sarà il mezzo attraverso il quale il circuito integrato possibile collegare a circuiti stampati e altri dispositivi di interfaccia, e contiene i perni familiari sul fondo di chip per computer.
I più transistor e fili che possono essere in forma su un microchip, il più potente il chip è. Poiché il processo di fabbricazione è basata sulla luce, sono necessarie lunghezze d'onda sempre più piccole per consentire contrazione dei componenti. Alcune idee includono UV estrema, i raggi X e fasci di elettroni, che richiedono anche nuove sostanze chimiche fotoresistente.
Particolarmente importante della ricerca prevede la realizzazione di circuiti integrati tridimensionali che consentono il posizionamento di molti più transistor e componenti in un piccolo spazio utilizzando strati circuitali interconnessi.