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Integrierte Schaltungen
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Funktionsweise
Ein integrierter Schaltkreis ist eine Zusammenfassung von Schaltelementen
(z.B. miniaturisierten Tansistoren, Widerständen, Kondensatoren) in einem
Gehäuse. Die Begriffe „Integrierter Schaltkreis” und „Chip” werden meistens
synonym verwendet.
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32 Bit-Mikroprozessor i486, Intel Corporation 1989: auf diesem Prozessor sind über 1,2 Millionen Transistoren aufgebracht. |
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Vorteile
- preisgünstig
- platzsparend
- betriebssicher
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Nachteile
- defektes IC ist schwer zu erkennen
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Herstellung von Chips
Das Grundmaterial eines Chips ist Silicium. Zur Erzeugung
der eigentlichen Leiterbahnen trägt man Fremdstoffe wie z.B. Aluminium
auf die Siliciumoberfläche auf. Die Leiterbahnen können aber auch mit einem Elektronen- oder Laserstrahl auf der vorbehandelten Oberfläche aufgetragen werden.
Heutzutage werden bei der Herstellung von Chips Methoden angewandt, in denen die Atome soweit "verändert" werden, dass sie ihre Leitfähigkeit verlieren. Solche Methoden ermöglichen die Herstellung der modernen Dual-, Quadcore-, usw. Chips.
Auf diese Weise können eine große Anzahl
identischer Schaltkreise auf einem Mikroplättchen von einigen Zentimetern
Durchmesser fabriziert werden. Dieses Plättchen wird anschließend in einzelne
ICs – so genannte Chips – zerteilt.
Die Chips werden in kleine Gehäuse mit externen Anschlüssen verpackt,
so dass sie in Platinen eingesetzt und mit anderen Schaltungen und Bauteilen
verbunden werden können.
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Halbleiterscheibe mit 100
64 KBit Speicherchips
Intel Corporation, 1982
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LSI und VLSI-Chips
Ein LSI-Chip (Large-Scale Integration: hohe Integrationsdichte) kann
beispielsweise die Informationen von rund 5 000 Transistoren auf einem
Siliciumquadrat mit etwa 1,3 Zentimeter Seitenlänge enthalten. Hunderte
von diesen integrierten Schaltkreisen lassen sich auf einem Silicium-Mikroplättchen
mit 8 bis 15 Zentimeter Durchmesser unterbringen.
Ein VLSI-Chip (Very Large Scale Integration, sehr hohe Integrationsdichte)
kann heute sämtliche logischen und arithmetischen Operationen eines
Computers übernehmen. (Mikroprozessor-Mikrocomputer)
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Integrierte Schaltkreise und Mikroelektronik |
Durch die immer steigende Informationsdichte und die damit verbundenen sinkenden Herstellungskosten sind die Computer immer kleiner und leistungsfähiger geworden.
ICs haben auch die Entstehung vieler Produkte ermöglicht, wie z.B. Taschenrechner, Digitaluhren oder Laptops. Viele bestehende Geräte konnten verbessert und kostengünstiger angeboten werden (z.B. Fernseher, Radio, Haushaltsgeräte, medizinische Geräte). Mehr darüber im Kapitel Mikroelektronik. |
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Aufbau eines Chips, stark vergrößert |
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