Mikroshēmā, kas ir mazāka par jūsu nagu, ir datora shēma, ko sauc par an integrētā shēma. Integrālās shēmas izgudrojums vēsturiski ir viens no svarīgākajiem cilvēces jauninājumiem. Gandrīz visos mūsdienu produktos tiek izmantota mikroshēmu tehnoloģija.
Pionieri, kas pazīstami ar mikroshēmu tehnoloģijas izgudrošanu, ir Džeks Kilbijs un Roberts Noiss. 1959. gadā Kilbijs no Texas Instruments saņēma ASV patentu miniaturizētām elektroniskām shēmām un Noyce no Fairchild Semiconductor Corporation saņēma patentu uz silīcija bāzes integrētai iekārtai ķēde.
Kas ir mikroshēma?
Mikroshēma ir izgatavota no pusvadoša materiāla, piemēram, silīcijs vai germānija. Mikroshēmas parasti izmanto datora loģiskajai sastāvdaļai, kas pazīstama kā mikroprocesors, vai datora atmiņai, ko sauc arī par RAM mikroshēmām.
Mikroshēmā var būt virkne savstarpēji savienotu elektronisku komponentu, piemēram, tranzistori, rezistori un kondensatori, kas ir iegravēti vai uzdrukāti uz mazas, vafeles plānas mikroshēmas.
Integrētā shēma tiek izmantota kā kontrollera slēdzis, lai veiktu noteiktu uzdevumu. Tranzistors integrālajā shēmā darbojas kā ieslēgšanas un izslēgšanas slēdzis. Rezistors kontrolē elektrības strāvu, kas pārvietojas uz priekšu un atpakaļ starp tranzistoriem. Kondensators savāc un atbrīvo elektrību, bet diode aptur elektrības plūsmu.
Kā tiek izgatavotas mikroshēmas
Mikroshēmas tiek būvētas slāni pa slānim uz vafeles a pusvadītājs materiāls, piemēram, silīcijs. Slāņi tiek veidoti, izmantojot procesu, ko sauc par fotolitogrāfiju, kurā tiek izmantotas ķīmiskas vielas, gāzes un gaisma.
Pirmkārt, uz silīcija vafeles virsmas tiek uzklāts silīcija dioksīda slānis, pēc tam šis slānis tiek pārklāts ar fotorezistu. Fotorezists ir gaismas jutīgs materiāls, ko izmanto, lai ar ultravioleto gaismu uz virsmas izveidotu rakstainu pārklājumu. Gaisma spīd cauri rakstam, un tā sacietē gaismai pakļautās vietas. Gāze tiek izmantota, lai iegravētu atlikušās mīkstās zonas. Šo procesu atkārto un modificē, lai izveidotu komponentu shēmu.
Vadošie ceļi starp komponentiem tiek izveidoti, pārklājot mikroshēmu ar plānu metāla, parasti alumīnija, kārtu. Fotolitogrāfijas un kodināšanas procesi tiek izmantoti, lai noņemtu metālu, atstājot tikai vadošos ceļus.
Mikroshēmas izmantošana
Mikroshēmas tiek izmantotas daudzās elektriskās ierīcēs, izņemot datoru. Sešdesmitajos gados gaisa spēki izmantoja mikroshēmas, lai izveidotu Minuteman II raķeti. NASA iegādājās mikroshēmas savam Apollo projektam.
Mūsdienās tiek izmantotas mikroshēmas viedtālruņi kas ļauj cilvēkiem izmantot internetu un rīkot telefona videokonferenci. Mikroshēmas tiek izmantotas arī televizoros, GPS izsekošanas ierīcēs, identifikācijas kartēs, kā arī medicīnā, lai ātrāk diagnosticētu vēzi un citas slimības.
Vairāk par Kilbiju un Noisu
Džekam Kilbijam ir vairāk nekā 60 izgudrojumu patenti, un viņš ir arī labi pazīstams kā portatīvā kalkulatora izgudrotājs 1967. gadā. 1970. gadā viņam tika piešķirta Nacionālā zinātnes medaļa.
Roberts Noiss, kuram ir 16 patenti, 1968. gadā nodibināja uzņēmumu Intel, kas ir atbildīgs par mikroprocesora izgudrošanu.