Een
geintegreerde schakeling
(van het Engelse
integrated circuit
, IC) oftewel een
monolithische geintegreerde schakeling
is een samenstel van verschillende
elektronische componenten
(zoals
transistors
, weerstanden en condensatoren) op een enkel stuk
halfgeleidermateriaal
. Bij grotere IC's spreekt men wel van
chip
of
microchip
. IC's zijn tegenwoordig in bijna alle elektrische toestellen van enige complexiteit (
computers
,
mobiele telefoons
,
wasmachines
,
auto's
) aanwezig. Ook is een microchip aanwezig in een
betaalkaart
, de
OV-chipkaart
en in transponders die gebruikt worden om
huisdieren
te kunnen
identificeren
.
Een geintegreerde schakeling is een
elektronische
schakeling die niet zoals voorheen bestaat uit losse componenten op een
printplaat
, maar waarin de schakeling en alle componenten geintegreerd gefabriceerd zijn op een plakje
silicium
(Si). Zo'n plakje wordt daarna in een
keramische
behuizing met metalen pootjes gelijmd of in een plastic behuizing met metalen pootjes gegoten. De term 'chip' is afgeleid van de plak silicium (
wafer
) die van een staaf van
puur
silicium (gefabriceerd uit zuiver zand; SiO
2
) van bijvoorbeeld 200 of 300 mm doorsnede afgezaagd wordt.
Doordat steeds dezelfde elektronische schakelingen in verschillende apparaten werden gebruikt, ontstonden er algemene printplaten met een bepaalde functie. Dergelijke printplaten bestonden uit gewone losse componenten, maar soms ook
transistors
die direct op de printplaat werden aangebracht. Daarmee ontstond de hybride schakeling, een voorloper van de geintegreerde schakeling.
Omdat er meer gebruikgemaakt werd van
transistors
en die ook nog eens vaak in dezelfde elektronische schakeling gebruikt werden, is de geintegreerde schakeling ontwikkeld. Daarmee werden meerdere transistors samen met weerstanden op een halfgeleiderplaatje gemaakt. Deze werden eerst in een metalen behuizing geplaatst, maar worden tegenwoordig vrijwel altijd in een zwart kunststof behuizing gegoten. De eerste werkende geintegreerde schakeling werd op
12 september
1958
door
Jack Kilby
van
Texas Instruments
gepresenteerd. Vier maanden later deed
Robert Noyce
van
Fairchild Semiconductor
een soortgelijke uitvinding. Hoewel Noyce later was dan Kilby werd de
patentenstrijd
uiteindelijk in
1969
in het voordeel van Noyce beslist. Bekende fabrikanten van IC's zijn onder andere
Intel
,
NXP
, Harris, Maxim,
Raytheon
,
Motorola
,
STMicroelectronics
en
AMD
.
De uitvinding van de geintegreerde schakeling heeft een verregaande miniaturisatie van alle elektronische apparatuur mogelijk gemaakt. De technologische vooruitgang van geintegreerde schakelingen houdt zich al tientallen jaren aan de
Wet van Moore
.
Computer- en 'andere' geintegreerde schakelingen
[
bewerken
|
brontekst bewerken
]
Overigens is de term 'computer-geintegreerde schakeling' enigszins vreemd, want er is geen wezenlijk onderscheid tussen geintegreerde schakelingen die gebruikt worden in computers en IC's die in andere apparaten worden toegepast. Ook in aantallen gezien worden ze elders veel meer gebruikt: vrijwel alle apparaten van boven de circa 100 euro bevatten minstens een IC. En in pc's wordt het aantal juist steeds meer beperkt doordat zo veel mogelijk functies op zo min mogelijk geintegreerde schakelingen worden ondergebracht. Het uiteindelijke streven voor een
moederbord
is altijd dat het maar drie IC's bevat: de
CPU
, de
BIOS
-
ROM
en een geintegreerde schakeling met de rest. Daarnaast zijn er natuurlijk 'voeten' (insteekslots) voor het geheugen en voor de
insteekkaarten
. De verklaring voor dit minimum is vrij simpel: De CPU is aan voortdurende vernieuwing en
marktwerking
onderhevig en kan dus niet gecombineerd worden met de overige functies. De BIOS-EEPROM bevat de
software
van het systeem en die moet gewijzigd kunnen worden; verder is de technologie verschillend van die van de overige IC's, maar uiteindelijk kan hij wel samengevoegd worden.
Voorbeelden van andere geintegreerde schakelingen zijn onder andere: IC's voor
mobiele telefonie
,
draadloze netwerken
,
televisie
,
FM
-
radio
,
mp3
-speler,
dvd
- en
cd
-spelers, satellietnavigatie (
gps
) en
motormanagement
.
Voor geheugen-IC's (zie:
computergeheugen
) geldt ook een technologierace en een
marktwerking
. Het wezenlijke probleem is dat moederborden een tijd van tevoren ontworpen worden, wanneer nog niet duidelijk is wat de situatie op de markt zal zijn wanneer de moederborden daadwerkelijk klaar zijn en verkocht kunnen worden. Vandaar dat de kritische onderdelen nog steeds verwisselbaar zijn, al is dat een stuk duurder.
Tot de geheugen-IC's behoren
ROM
-,
EEPROM
-,
RAM
- en
Flash
-geheugen.
De hoog ontwikkelde mogelijkheden van de hedendaagse ruimtevaartmissies worden bepaald door de kracht van de boordprocessor(s). Zo zullen de toekomstige satellieten van de Europese Ruimtevaartorganisatie
ESA
, uitgerust worden met een geavanceerde 32-bit
microprocessor
van Europese makelij.
Het betreft hier de nieuwe LEON2-FT chip, gecommercialiseerd onder de aanduiding AT697. Hij is speciaal ontworpen voor gebruik in de ruimtevaart. Hij werd ontworpen door de ESA en gefabriceerd door Atmel in Frankrijk. FT staat voor fout-tolerant. Dit wil zeggen dat hij bestand is tegen het omslaan van
bits
ten gevolge van de
ruimtestraling
. Een tweede nieuwigheid is dat het ontwerp toelaat specifieke toepassingen te maken voor een welbepaalde taak. Zo zullen diverse satellieten de chip gebruiken voor
GPS
/
Galileo
-navigatie en voor stervolgers.
- Chris Miller,
Chip War. The Fight for the World's Most Critical Technology
, 2022.
ISBN 1398504114
Bronnen, noten en/of referenties
|