Integrirani krug, često označen kraticom IC (integrated circuit), jedan je od najvažnijih izuma u povijesti tehnologije i temelj gotovo svih suvremenih elektroničkih uređaja. Riječ je o elektroničkom sklopu u kojem su brojne komponente – tranzistori, otpornici, kondenzatori i diode – integrirane na jednom komadu poluvodičkog materijala, najčešće silicija. Upravo ta integracija omogućila je drastično smanjenje veličine, povećanje pouzdanosti i pad cijene elektroničkih sustava.
Prije pojave integriranih krugova, elektronički uređaji sastojali su se od zasebnih komponenti povezanih žicama, što je rezultiralo velikim dimenzijama, većom potrošnjom energije i čestim kvarovima. Razvoj IC sklopa krajem 1950-ih godina, koji se veže uz imena Jacka Kilbyja i Roberta Noycea, označio je početak nove ere elektronike. Umjesto sklapanja pojedinačnih elemenata, cijeli se sklop počeo proizvoditi kao jedinstvena cjelina.
Osnovna prednost integriranog kruga je visoka gustoća elemenata. Na površini manjoj od jednog kvadratnog centimetra danas se mogu nalaziti milijarde tranzistora, što omogućuje iznimno složene operacije u vrlo kratkom vremenu. Takva gustoća izravno utječe na performanse procesora, memorije i specijaliziranih čipova za grafiku, komunikaciju i umjetnu inteligenciju.
Integrirani krugo se dijeli prema namjeni i složenosti
Jednostavni IC sklopovi koriste se za osnovne funkcije poput pojačanja signala ili regulacije napona, dok složeni integrirani krugovi, poput mikroprocesora i sustava na čipu (SoC), objedinjuju cijele računalne sustave. Posebnu kategoriju čine analogni, digitalni i mješoviti integrirani krugovi, ovisno o vrsti signala koje obrađuju. Dodajmo i da je proces proizvodnje integriranih krugova izuzetno je složen i tehnološki zahtjevan.
U kontroliranim uvjetima čistih soba, slojevi materijala nanose se na silicijsku pločicu (wafer) pomoću fotolitografije, kemijskog jetkanja i ionske implantacije. Preciznost se mjeri u nanometrima, a i najmanja nečistoća može dovesti do neispravnog čipa. Također, zahvaljujući integriranim krugovima, elektronika je postala dostupna širokoj populaciji. Pametni telefoni, računala, automobili, medicinski uređaji i kućanski aparati oslanjaju se na IC sklopove kako bi radili brzo, pouzdano i energetski učinkovito.
Bez njih, današnji digitalni svijet jednostavno ne bi bio moguć. Dodajmo i da se u budućnosti razvoj integriranih krugova neće zaustaviti. Istražuju se novi materijali, 3D integracija i napredne arhitekture koje omogućuju daljnje povećanje performansi uz manju potrošnju energije. Integrirani krug tako ostaje središnji element tehnološkog napretka, povezujući znanost, industriju i svakodnevni život.
10 zanimljivosti o integriranim krugovima:
- Prvi integrirani krug imao je svega nekoliko tranzistora.
- Današnji procesori sadrže više tranzistora nego što na Zemlji ima ljudi.
- Integrirani krugovi znatno su pouzdaniji od sklopova sastavljenih od zasebnih komponenti.
- Silicij je dominantan materijal zbog idealne ravnoteže cijene i električnih svojstava.
- Čiste sobe u tvornicama čipova filtriraju zrak do razine gotovo bez ijedne čestice prašine.
- Analogni integrirani krugovi i dalje su ključni za obradu zvuka i signala senzora.
- Sustavi na čipu mogu zamijeniti cijelu ploču s više zasebnih čipova.
- Trošak razvoja jednog naprednog integriranog kruga mjeri se u milijardama eura.
- Miniaturizacija integriranih krugova omogućila je razvoj prijenosne elektronike.
- Bez integriranih krugova ne bi bilo interneta, pametnih telefona ni umjetne inteligencije.
