Geïntegreerde stroombaan: Verskil tussen weergawes

[[BeeldLêer:Diopsis.jpg|right|thumb|200px|Geïntegreerde stroombaan van Atmel Diopsis 740 Stelsel op 'n Skyf wat die geheue-, logiese- en toevoer/afvoer blokke rondom die kante]][[BeeldLêer:EPROM.jpg|right|thumb|200px|Mikroskywe ([[EPROM]] geheue) met 'n deurskynende venster, sodat die geïntegreerde stroombaan binne-in sigbaar is. Let op die fyn silwerkleurige drade wat die geïntegreerde stroombaan aan die penne van die verpakking verbind. Die venster maak dit moontlik om die geheue van die skyf uit te vee deur dit aan sterk [[ultravioletlig]] bloot te stel.]]

In [[elektronika]] is 'n '''geïntegreerde stroombaan''' is 'n miniatuur [[elektroniese stroombaan]] wat hoofsaaklik bestaan uit [[halfgeleier]]toestelle asook passiewe komponente wat in die oppervlak van die dun [[halfgeleier|halfgeleiersubstraat]]substraat ingebou is.

Geïntegreerde stroombane is moontlik gemaak deur eksperimentele ontdekkings wat getoon het dat [[halfgeleiertoestel]]le die funksies van [[vakuumbuis]]e kon verrig én deur tegnologiese vooruitgang wat in die middel 20^ste eeu plaasgevind het ten opsigte van die vervaardiging van halfgeleiertoestelle. Die integrasie van groot hoeveelhede klein [[transistor]]s op 'n klein skyfie was 'n groot verbetering op die bou van stroombane met die hand deur van diskrete [[elektroniese komponent]]e gebruik te maak. Die vermoë om geïntegreerde stroombane in groot maat te produseer, die betroubaarheid en bousteen benadering tot stroombaanontwerp het verseker dat gestandardiseerde GS'e baie vinnig aanvaarding gevind het in die ontwerp van stroombane in die plek van diskrete transistors.

Daar is twee hoofvoordele van geïntegreerde stroombane bo diskrete stroombane: koste en werkverrigting. Die koste is laag omdat die skywe, met al hul komponente, as 'n eenheid gedruk word deur middel van [[fotolitografie]] en nie een vir een transistor op 'n slag gebou word nie. Werkverrigting is hoog omdat die komponente baie vinnig kan skakel en minder krag verbruik, hoofsaaklik vanweë die feit dat die komponente klein en naby aan mekaar geleë is. Met ingang 2006 wissel skyfoppervlaktes van 'n paar vierkante millimeters tot ongeveer 350 [[meter|mm]]², met ongeveer 1 miljoen [[transistor]]s per [[meter|mm]]²

[[BeeldLêer:153056995 5ef8b01016 o.jpg|right|thumb|200px|Die geïntegreerde stroombaan van die [[Intel]] 8742, 'n 8-bis [[mikrobeheerder]] wat 'n [[Sentrale verwerkingseenheid|SVE]] insluit wat teen 12 MHz werk, 128 grepe [[Ewetoeganklike geheue|RAM]], 2048 grepe [[EPROM]] en [[Toevoer/afvoer]] op dieselfde skyf.]]

Van die gevorderdste geïntegreerde stroombane is die [[mikroverwerker]]s of '''kerne''' wat alles van [[rekenaar]]s tot [[selfoon|selfone]] tot digitale [[mikrogolfoond]]e. Digitale [[ewetoeganklike geheue|geheueskywe]] en toepassingspesifieke geïntegreerde stroombane is voorbeelde van groepe GS'e wat belangrik is in die inligtingsamelewing. Terwyl die koste van ontwerp en ontwikkeling van komplekse GS'e nogal hoog is, is die uiteindelike koste baie minder as die GS'e op grootskaal geproduseer word.

GS'e het oor die jare voortdurend verbeter sodat die komponente daarop kleiner en kleiner geword het sodat meer stroombane op elke GS gebou kon word. Hierdie verhoogde kapasiteit per eenheidsoppervlakte bring ook 'n verlaging in koste mee en/of verhoog die funksionaliteit van die stroombane. [[Moore se wet]] stel dit dat die aantal transistors op GS'e elke twee jaar verdubbel en tot dusver was die projeksie nog geldig. Daar bestaan egter struikelblokke wat verdere verhoogde integrasie van nanometer-skaal toestelle in die wiele ry, waarvan een van die belangrikste die voorkoms van lekstrome is. Hierdie probleme is egter nie onoorkombaar nie en daar bestaan 'n sterk moontlikheid dat die probleme oorkom of verminder kan word deur die bekendstelling van nuwe [[hoë-k diëlektriese materiaal|diëlektriese materiale]]. Daar is strawwe kompetisie onder vervaardigers om GS'e te bou met 'n fyner geometrie. Daar word deur leidende kenners op die gebied verwag dat die vooruitgang in die komende jare sal voortduur.<ref>http://www.itrs.net/</ref>

[[BeeldLêer:cmosic.JPG|thumb|'n [[CMOS]] [[4000 reeks|4000]] GS in 'n [[DIP]] verpakking]]

Digitale geïntegreerde stroombane kan van 'n paar duisend tot miljoene [[logiese hek]]ke, [[flip-flop]]s, [[multiplekser]]s en ander stroombane in 'n paar vierkante millimeter bevat. Die kleinheid van hierdie stroombane maak hoë spoed, lae kragverlies en verminderde vervaardigingskoste moontlik vergeleke met gedrukte stroombaanvlak integrasie. Hierdie digitale GS'e, tipies [[mikroverwerker]]s, [[digitale seinverwerker]]s en mikrobeheerders gebruik [[binêre getallestelsel|binêre]] wiskunde op "een" en "nul" seine te verwerk.

Analoë GS'e, soos sensors, kragbeheerstroombane en [[operasionele versterker]]s verwerk kontinue seine. Hulle verrig take soos [[Versterker|versterking]], [[aktiewe filter|aktiewe filtrering]], [[demodulasie]], [[frekwensiemenger|vermenging]] ens. Analoë GS'e maak stroombaanontwerpers se lewe makliker deurdat dit goedontwerpte analoë stroombane maklik beskikbaar maak eerder as om dit self van meet af aan te moet ontwerp.

[[BeeldLêer:Silicon chip 3d.png|right|thumb|200px|Uitbeelding van 'n klein [[standaardsel]] met drie metaallae ([[diëlektries]]e materiaal verwyder). Die sandkleurige strukture is metaal interverbindings en die vertikale pilare is kontakte, tipies blokkies tungsten. Die rooierige strukture is polisilikon-hekke en die soliede deel onderaan is die kristallyne silikonmassa.]]

Die [[halfgeleier]]s van die [[periodieke tabel]] van [[chemiese element]]e is in die 1930's as geskikte materiale geïdentifiseer in die vervaardiging van vaste-toestand toestelle om [[vakuumbuis]]e te vervang deur navorsers soos [[William Shockley]]. 'n Sistematiese studie van materiale is tussen die 1940's en die 1950's gedoen en is daar eers begin met [[koperoksied]], toe [[germanium]] en later [[silikon]]. Vandag word [[monokristal|silikonmonokristalle]] hoofsaaklik gebruik as [[substraat]] vir ''geïntegreerde stroombane''. Dit het dekades geneem om metodes te verfyn om [[kristal]]le te maak wat nie defekte in die [[kristalstruktuur]] gehad het nie.

Monokristallyne [[silikon]]skywe (of in die geval van spesiale toepassings, [[silikon op saffier]] of [[galliumarsenied]]skywe) word gebruik as die ''substraat''. Die verskillende areas van die substraat wat [[doop (halfgeleier)|gedoop]] of waarop polisilikon, isolasiemateriaal of metaal (gewoonlik [[Aluminium]]) neergelê moet word, word fotolitografies gemerk.

*Geïntegreerde stroombane bestaan uit baie oorvleuelende lae, waarvan elkeen fotolitografies gedefinieer word en kan gewoonlik in verskillende kleure waargeneem word. Sommige lae merk waar verskeie onsuiwerhede in die substraat in gediffundeer (diffusielae) het. Ander definieer waar addisionele ione ingeplant word (inplantlae), ander definieer die geleiers (polisilikon of metaal) en ander definieer die verbindings tussen die geleidende lae (deur kontaklae). Alle komponente word vervaardig uit 'n spesifieke kombinasie van hierdie lae.

*[[Resistor|Weerstandstrukture]], strepe van verskeie lengtes, vorm die ladings op die stroombaan. Die verhouding van die lengte van die weerstandstrukture tot sy wydte, gekombineer met sy laagweerstand bepaal die weerstand.

*[[Kapasitor|Kapasitiewe strukture]], wat baie ooreenkomste toon met die paralelle geleidende plate van tradisionele elektriese kapasitor, word gevorm volgens die oppervlakte van die "plate", met isolasiemateriaal tussen die plate. Gegewe die groottebeperkings kan slegs klein kapasitansies op 'n GS geskep word.

[[Kategorie: Elektronika]]