Caractéristiques des circuits intégrés

Le circuit intégré (CI) est l'une des choses les plus complexes jamais réalisées. Ils sont constitués de petits carrés de silicium, imprimés de motifs microscopiques. Les motifs peuvent contenir des centaines de millions de transistors, de résistances et d'autres composants électroniques. Peu coûteux et omniprésents, ils alimentent nos PC, téléphones portables et lecteurs de musique. Ils rendent tout, des fours grille-pain aux voitures, plus efficaces. Alors que les concepteurs de puces continuent d'améliorer l'état de l'art, ils intègrent davantage de fonctionnalités dans des boîtiers de plus en plus petits.

Matériaux

Les circuits intégrés sont constitués de matériaux semi-conducteurs, à mi-chemin entre de bons conducteurs, comme le cuivre, et des isolants comme le plastique. Le silicium est le favori actuel. Le silicium ultra-pur est mélangé à de petites quantités précises d'autres éléments pour créer des matériaux électroniques aux caractéristiques différentes.

Emballage

La puce de circuit intégré est trop petite et délicate pour être manipulée directement. Chaque puce est liée à un ensemble de minuscules fils d'or ou d'aluminium et sertie dans un bloc plat de plastique ou de céramique. Le bloc a des broches métalliques à l'extérieur, menant aux fils à l'intérieur. Les broches forment une connexion mécanique et électrique solide avec les autres composants d'un système. Le bloc en plastique protège la puce IC et aide à la garder au frais. Le nom du fabricant et le numéro de pièce sont généralement imprimés sur le dessus.

Les circuits intégrés sont disponibles dans une variété de types de boîtiers. Les puces simples sont livrées dans un boîtier double en ligne, ou DIP. Ce sont de longs rectangles avec quatre, sept, huit broches ou plus de chaque côté. Au fur et à mesure que la complexité des puces augmentait, les concepteurs ont ajouté plus de broches. Certaines puces de microprocesseur ont des centaines de broches. Ceux-ci sont disposés en rangées soignées au bas de la puce.

Taille

La taille de la puce de circuit intégré réelle varie de 1 mm carré à plus de 200. Le boîtier en plastique qui contient la puce est quelques fois plus grand. Son épaisseur peut aller d'une fraction de millimètre à quelques millimètres.

Densité

En 2009, les transistors de certaines puces informatiques mesurent 45 nanomètres (milliardièmes de mètre) de côté. Ces puces ont plus de 100 millions de transistors. Depuis les années 1960, l'industrie des semi-conducteurs a réussi à doubler le nombre de transistors sur une puce tous les deux ans, une tendance connue sous le nom de loi de Moore. À mesure que le nombre de transistors augmente, la fonctionnalité de la puce augmente également.

Intégration

Les dispositifs discrets, comme les transistors et les LED, sont constitués de puces de silicium individuelles. Les circuits intégrés tirent leur nom du fait qu'ils combinent de nombreux dispositifs différents sur la même puce. Étant donné que les transistors sur une puce sont si petits, de nombreuses sous-fonctions qui étaient auparavant exécutées par de nombreuses puces sont désormais exécutées par une seule. Un microcontrôleur, par exemple, intègre un microprocesseur complet, une mémoire et une interface dans le même appareil.