Kynsiä pienempi mikrosiru sisältää tietokonepiirin, jota kutsutaan an integroitu virtapiiri. Integroidun piirin keksintö on historiallisesti yksi ihmiskunnan tärkeimmistä innovaatioista. Lähes kaikki nykyaikaiset tuotteet käyttävät sirutekniikkaa.
Pioneerit, jotka tunnetaan keksimään mikrosirutekniikkaa, ovat Jack Kilby ja Robert Noyce. Vuonna 1959 Kilby of Texas Instruments sai Yhdysvaltain patentin pienikokoisista elektronisista piireistä ja Noyce Fairchild Semiconductor Corporationista sai patentin piipohjaiselle integroidulle tuotteelle piiri.
Mikä on mikrosiru?
Mikrosiru valmistetaan puolijohdemateriaalista kuten pii tai germanium. Mikrosiruja käytetään yleensä tietokoneen logiikkakomponenttiin, joka tunnetaan nimellä mikroprosessori, tai tietokoneen muistiin, joka tunnetaan myös nimellä RAM-sirut.
Mikrosiru voi sisältää joukon toisiinsa kytkettyjä elektronisia komponentteja, kuten transistoreita, vastuksia ja kondensaattoreita, jotka on syövytetty tai painettu pieneen, kiekkoon ohutan sirun kanssa.
Integroitua piiriä käytetään ohjainkytkimenä tietyn tehtävän suorittamiseen. Integroidun piirin transistori toimii päälle ja pois päältä -kytkimenä. Vastus ohjaa transistorien välillä edestakaisin liikkuvaa sähkövirtaa. Kondensaattori kerää ja vapauttaa sähköä, kun taas diodi pysäyttää sähkön virtauksen.
Kuinka mikrosiru valmistetaan?
Mikrosirut rakennetaan kerros kerrallaan a-kiekolle puolijohde materiaalia, kuten piitä. Kerrokset rakennetaan fotolitografiaprosessilla, joka käyttää kemikaaleja, kaasuja ja valoa.
Ensin kerros piidioksidia kerrostetaan piikiekon pinnalle, sitten tämä kerros peitetään fotoresistillä. Valoresisti on valoherkkä materiaali, jota käytetään kuvioidun pinnoitteen muodostamiseen pinnalle ultraviolettivaloa käyttämällä. Valo paistaa kuvion läpi, ja se kovettaa valolle altistetut alueet. Kaasua syövytetään jäljellä oleville pehmeille alueille. Tämä prosessi toistetaan ja muokataan komponenttipiirin rakentamiseksi.
Komponenttien väliset johtavat polut luodaan peittämällä siru ohuella metallikerroksella, yleensä alumiinilla. Fotolitografiaa ja etsausmenetelmiä käytetään metallin poistamiseen, jolloin jätetään vain johtavat reitit.
Mikrosirun käyttö
Mikrosiruja käytetään monissa sähkölaitteissa tietokoneen lisäksi. Ilmavoimat käyttivät 1960-luvulla mikrosiruja Minuteman II -ohjuksen rakentamiseen. NASA osti mikrosirut Apollo-projektiinsa.
Nykyään mikrosiruja käytetään älypuhelimet jotka antavat ihmisille mahdollisuuden käyttää Internetiä ja pitää puhelinkonferenssin. Mikrosiruja käytetään myös televisioissa, GPS-seurantalaitteissa, henkilöllisyyskorteissa sekä lääketieteessä syövän ja muiden sairauksien nopeampaan diagnosointiin.
Lisätietoja Kilbystä ja Noycestä
Jack Kilbyllä on patentteja yli 60 keksinnölle, ja hänet tunnetaan myös kannettavan laskimen keksijänä vuonna 1967. Vuonna 1970 hän sai kansallisen tiedemitalin.
Robert Noyce, jolla oli 16 patenttia nimelleen, perusti Intelin, yrityksen, joka vastaa mikroprosessorin keksinnöstä vuonna 1968.