Microprocessador Intel 80486DX2 comencapsulamento removido.Fotografia da arquitetura interna de um microprocessador de imagens de ressonância magnética aumentada 600 vezes, sob luz ultravioleta, para se enxergarem os detalhes.
Os circuitos integrados são usados em quase todos os equipamentos eletrônicos usados hoje e revolucionaram o mundo da eletrônica.[2]
Umcircuito integrado híbrido é um circuito eletrônico miniaturizado constituído de dispositivos semicondutores individuais, bem como componentes passivos, ligados a um substrato ou placa de circuito.
Os circuitos integrados foram possíveis por descobertas experimentais que mostraram que os dispositivossemicondutores poderiam desempenhar as funções detubos de vácuo, e desde meados doséculo XX, pelos avanços da tecnologia na fabricação de dispositivos semicondutores. A integração de um grande número de pequenostransístores em um chip pequeno foi uma enorme melhoria sobre o manual de montagem de circuitos comcomponentes eletrônicos discretos. A capacidade do circuito integrado deprodução em massa, a confiabilidade e a construção de bloco de abordagem para projeto de circuito assegurou a rápida adaptação de circuitos integrados padronizados no lugar de desenhos utilizandotransístores pequenos.
Há duas principais vantagens de circuitos integrados sobre circuitos discretos: custo e desempenho. O custo é baixo porque os chips, com todos os seus componentes, são impressos como uma unidade porfotolitografia: um puro cristal desilício, chamada de substrato, que são colocados em uma câmara. Uma fina camada de dióxido de silício é depositada sobre o substrato, seguida por outra camada química, chamada de fotorresiste. Além disso, muito menos material é usado para construir um circuito como um circuitos integrados do que como um circuito discreto. O desempenho é alto, visto que os componentes alternam rapidamente e consomem pouca energia (em comparação com os seushomólogos discretos) porque os componentes são pequenos e estão próximos. A partir de 2006, as áreas de chips variam de poucos milímetros quadrados para cerca de 350 mm², com até 1 milhão de transístores por mm². Chips feitos denanotubos de carbono, em vez de silício, podem dar origem a uma nova geração de dispositivos eletrônicos mais rápidos e com maioreficiência energética.[3]
A ideia de um circuito integrado foi levantada porGeoffrey Dummer (1909-2002), um cientista que trabalhava para oRoyal Radar Establishment (do Ministério da Defesabritânico). Dummer publicou a ideia em 7 de maio de 1952 noSymposium on Progress in Quality Electronic Components emWashington, D.C..[4] Ele deu muitas palestras públicas para propagar suas ideias.
O circuito integrado pode ser considerado como sendo inventado porJack Kilby deTexas Instruments[5] eRobert Noyce, daFairchild Semiconductor,[6] trabalhando independentemente um do outro. Kilby registrou suas ideias iniciais sobre o circuito integrado em julho de 1958 e demonstrou com sucesso o primeiro circuito integrado em função em 12 de setembro de 1958[5] Em seu pedido de patente de 6 de fevereiro de 1959, Kilby descreveu o seu novo dispositivo como"a body of semiconductor material ... wherein all the components of the electronic circuit are completely integrated."[7]
Kilby ganhou em 2000 oPrêmio Nobel de Física por sua parte na invenção do circuito integrado.[8] Robert Noyce também veio com sua própria ideia de circuito integrado, meio ano depois de Kilby. Ochip de Noyce tinha resolvido muitos problemas práticos que omicrochip, desenvolvido por Kilby, não tinha. Ochip de Noyce, feito em Fairchild, era feito desilício, enquanto ochip de Kilby era feito degermânio.
Marcante evolução do circuito integrado remonta a 1949, quando o engenheiroalemãoWerner Jacobi (Siemens AG) entregou umapatente que mostrou o arranjo de cinco transístores em um semicondutor.[9] A utilização comercial de sua patente não foi relatado.
A ideia de precursor da IC foi a criação de pequenos quadrados de cerâmica (pastilhas), cada um contendo um único componente miniaturizado. Esta ideia, que parecia muito promissora em 1957, foi proposta para oExército dos Estados Unidos porJack Kilby. No entanto, quando o projeto foi ganhando força, Kilby veio em 1958 com um design novo e revolucionário: o circuito integrado.
Atualmente aeletrônica está entrando na era dananotecnologia. Os componentes eletrônicos se comportam de maneiras diferentes do que na eletrônica convencional emicroeletrônica, nestes a passagem de corrente elétrica praticamente não altera o seu estado de funcionamento. Nos nanocomponentes, a alteração de seu estado em função da passagem de corrente deve ser controlada, pois existe uma sensibilidade maior às variações de temperatura, e principalmente à variações dimensionais. Estas causam alterações nas medidas físicas do componente de tal forma, que podem vir a danificá-la. Por isso a nanotecnologia é tão sensível sob o ponto de vista de estabilidade de temperatura e pressão.
Uma tecnologia Nanochipe é um circuito integrado eletrônico tão pequeno que pode ser medido com precisão apenas na escalananométrica. É um dispositivosemicondutor que aumenta a gama de chips de armazenamento removíveis. Nanochipes também são usados em produtos eletrônicos de consumo, como câmeras digitais, telefones celulares, PDAs, computadores e laptops, entre outros. Nanochipe é um pequeno sistema eletrônico que possui alto poder de processamento e também pode caber em um volume físico assumido com menos necessidade de energia. A tecnologia de nanochipe é benéfica, pois seus chips de armazenamento não dependem dos limites dalitografia.[12][13]
A importância da integração está no baixo custo e alto desempenho, além do tamanho reduzido dos circuitos aliado à alta confiabilidade e estabilidade de funcionamento. Uma vez que os componentes são formados ao invés de montados, a resistência mecânica destes permitiu montagens cada vez mais robustas a choques e impactos mecânicos, permitindo a concepção de portabilidade dos dispositivos eletrônicos.
No circuito integrado completo ficam presentes ostransístores, condutores de interligação, componentes de polarização, e as camadas e regiões isolantes ou condutoras obedecendo ao seu projeto de arquitetura.
No processo de formação dochip, é fundamental que todos os componentes sejam implantados nas regiões apropriadas da pastilha. É necessário que a isolação seja perfeita, quando for o caso. Isto é obtido por um processo chamado difusão, que se dá entre os componentes formados e as camadas com o material dopado com fósforo, e separadas por um material dopado com boro, e assim por diante.
Após sucessivas interconexões, por boro e fósforo, os componentes formados ainda são interconectados externamente por uma camada extremamente fina dealumínio, depositada sobre a superfície e isolada por uma camada de dióxido de silício.
Dependendo do tamanho os circuitos integrados apresentam informações de identificação incluindo 4 seções comuns: o nome oulogotipo do fabricante, seu número,número do lote e/ounúmero serial e um código de 4 dígitos identificando a data da fabricação. A data de fabricação é comumente representada por 2 dígitos do ano, seguido por dois dígitos informando a semana. Exemplo do código 8341: O circuito integrado foi fabricado na semana 41 do ano de 1983, ou aproximadamente em outubro de 83.
Desde que os circuitos integrados foram criados, algunsdesigners dechips têm usado a superfície de silício para códigos, imagens e palavras não funcionais. Eles são algumas vezes referenciados comochip art,silicon art,silicon graffiti ousilicon doodling.
Na década de 80, foi criado odispositivo lógico programável. Esses dispositivos contêm um circuito com função lógica e conectividade que podem ser programados pelo usuário, ao contrário de ser fixada diretamente pelo fabricante do CI. Isso permite que um únicochip possa ser programado para implementar diferentes funções comoportas lógicas, somadores eregistradores. Os dispositivos atualmente nomeadosField Programmable Gate Arrays (Arranjo de Portas Programável em Campo) podem agora implementar dezenas ou milhares de circuitos LSI em paralelo e operar acima de 550MHz.
Desde 1998, um grande número dechips de rádios tem sido criado usandoCMOS possibilitando avanços tecnológicos como o telefone portátilDECT daIntel ou ochipset 802.11 da empresaAtheros.
As futuras criações tendem a seguir o paradigma dos processadoresmultinúcleo, já utilizados pelos processadoresdual-core daIntel eAMD. A Intel recentemente apresentou um protótipo não comercial, que tem 80 microprocessadores. Cada núcleo é capaz de executar uma tarefa independentemente dos outros. Isso foi em resposta do limite calor vs velocidade no uso de transístores existentes. Esse design traz um novo desafio a programação dechips.X10 é uma nova linguagemopen-source criada para ajudar nesta tarefa.
Este artigo foi inicialmente traduzido, total ou parcialmente, do artigo da Wikipédia eminglês cujo título é «Integrated circuit», especificamentedesta versão.
