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Integrierter Schaltkreis


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Ein Integrierter Schaltkreis (engl. integrated circuit abgekürzt IC ) ist ein Halbleiterbauelement das aus vielen Transistoren und anderen Bauteilen wie Kondensatoren und Widerständen besteht die auf einem Substratmaterial zusammengefasst sind.

Als Substrat und gleichzeitig aktives Material bei der großen Mehrzahl (mehr als 90%) integrierten Schaltkreise der Halbleiter Silizium (nicht Silikon !) verwendet. Für spezielle Anwendungen kommen auch Materialien zum Einsatz wie Germanium oder Gallium-Arsenid . Für spezielle Anwendungen wird auch Silizium dem isolierenden Substrat Saphir verwendet ( SOS = Silicon on Saphire).

Integrierte Schaltkreise werden industriell hergestellt. Die erfolgt in speziellen Reinräumen die stark gefilterte Luft mit extrem Staub -Partikeln enthält. Dies ist nötig da selbst Staubpartikel (< 0.1µm = ca. halbe Größe AIDS-Virus) bereits den Ausfall eines kompletten Schaltkreises können.

Zunächst wird ein hochreines Silizium geschmolzen. der Schmelze wird ein Kristall herausgezogen so sich eine Stange (Ingot) ergibt. Diese Stange einem einheitlichen Kristall wird in dünne Scheiben so genannte Wafer . Diese sind typischerweise zwischen 6 und Zoll groß und werden durch verschiedene Prozesse Säure- Schleif- und Polierprozesse möglichst eben und gemacht. Heute lassen sich 12-Zoll-Wafer mit Dicken 650 µm und TTV -Werten unter 1 µm herstellen.

Auf diesen Wafern werden durch technische (Aufbringen von Fotolack Belichtung mit Licht sehr Wellenlänge Ätzen Dotieren Aufbringen metallischer Verbindungen) mit Hilfe von Masken (engl. reticles oder mask siehe Maske (Chipentwicklung)) die Strukturen der erzeugt. Anschließend werden die Wafer in kleine Stücke zersägt genannt Die .

Ein integrierter Schaltkreis besteht aus mehreren dotierter Halbleiter (p- und n-Halbleiter) oder Isolationsschichten Oxid). Diese werden in vielen Einzelschritten nacheinander belichtet und entwickelt die freiliegenden Stellen des genannten Substrats werden dann weggeätzt dotiert oxidiert mit einer Leiterschicht überzogen.

Nach der Diffusion (Dotierung Aetzen usw.) werden die ICs Fuer die Tests wurden bei der Beschreibung ICs zusaetzliche Testlogik eingebaut. Diese Tests muessen Die s finden die wegen Fehlern im Diffusionsprozess spaeteren Gebrauch ausfallen wuerden. Die guten und schlechten Dies werden markiert. Danach werden die guten Dies in ein Gehaeuse (engl. package ) gepackt. Diesen Schritt nennt man auf assembly . Dies Beinhaltet auch ein Verdrahten Bonding der äusseren Anschlüsse des ICs der Pins.

Die gepackten Dies muessen einen zweiten Testteil (engl. sorting ) durchlaufen um die Fehler zu erkennen von einer fehlerhaften Behandlung beim Packen herruehren.

Die gepackten und getesten ICs werden in ein Lager (engl warehouse ) gebracht in dem sie bis zur (engl. shipping ) aufbewahrt werden. Kurz vor der Versendung die ICs getestet ( in-warehouse tests ) um Alterungsschaeden zu erkennen.

Anfang der 1960er bestanden die integrierten Schaltkreise aus bis wenigen Dutzend Transistoren ( Small-scale integration SSI). Mit den Jahren wurden die jedoch immer weiter verkleinert. Mit der medium-scale integration (MSI) fanden einige Hundert Transistoren bei large-scale integration (LSI) Anfang der 1970er einige Tausend Transistoren Platz auf einem

Nun war es erstmals möglich ganze CPUs auf einem Chip zu integrieren was die Kosten für Computer extrem reduzierte. Anfang der 1980er folgte die very-large-scale integration (VLSI) mit einigen Hunderttausend Transistoren mittels man schon bald 1 Megabyte RAM erstellen konnte. Aktuelle Prozessoren bestehen aus Millionen Transistoren auf einer wenige Quadratzentimeter großen

Vor der Entwicklung der Mikrochips wurden bei Logikschaltungen die Transistoren auf Platinen angebracht und gelötet. Bei einem Mikrochip die Transistoren nicht mehr gelötet statt dessen der komplette Bauplan auf das Substrat aufgebracht stellen damit die Logikschaltung dar. Dies führte einer erheblich kleineren Form der Logikschaltungen so diese als "Mikrochips" bezeichnet wurden ( RTL DTL TTL CMOS ).

Oft werden auch einfach die Plastikgehäuse fertigen Schaltungen die diese zum Schutz erhalten haben "Chips" bezeichnet.

Foto einiger integrierter Schaltkreise im Plastikgehäuse

Siehe auch: Mikrotechnik Programmable Array Logic EPROM ASIC Gehäusebauform elektronischer Bauelemente Integrierter optischer Schaltkreis

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