Circuit intégré
Un circuit intégré (plus souvent appelé CI, micropuce, puce de silicium, puce d'ordinateur ou puce) est un morceau de silicium spécialement préparé (ou un autre semi-conducteur) dans lequel un circuit électronique est gravé par photolithographie. Les puces de silicium peuvent contenir des portes logiques, des processeurs informatiques, de la mémoire et des dispositifs spéciaux. La puce est très fragile et est donc normalement entourée d'un boîtier en plastique pour la protéger. Le contact électrique avec la puce est assuré par de minuscules fils qui relient la puce à des broches métalliques plus grosses qui sortent du boîtier.
Un circuit intégré présente deux avantages principaux par rapport aux circuits discrets : le coût et la performance. Le coût est faible, car des millions de transistors peuvent être mis sur une puce au lieu de construire un circuit avec des transistors individuels. Les performances sont plus élevées, car les composants peuvent fonctionner plus rapidement et consommer moins d'énergie.
Les CI sont conçus pour des objectifs différents. Une puce peut être conçue uniquement pour une calculatrice, qui ne peut fonctionner que comme une calculatrice. Les circuits intégrés peuvent être classés en signaux analogiques, numériques et mixtes (à la fois analogiques et numériques sur la même puce).
Semi-conducteur
Un semi-conducteur tel que le silicium peut être contrôlé pour permettre (ou non) au courant de circuler. Cela permet de fabriquer des transistors qui peuvent se contrôler les uns les autres. On les trouve dans de nombreux articles ménagers tels que les radios, les ordinateurs et les téléphones, et bien d'autres encore. Parmi les autres dispositifs à semi-conducteurs, on trouve les cellules solaires, les diodes et les LED (diodes électroluminescentes).
Vue latérale du double paquet en ligne (DIP)
Photo de l'emballage plastique quadruple plat (PQFP)
Invention
En 1958 et 1959, deux personnes ont eu l'idée d'un circuit intégré presque exactement au même moment. Les transistors étaient devenus une chose quotidienne utilisée dans les appareils ménagers tels que les radios. Ils touchaient à tout, des radios aux téléphones, et à l'époque, les fabricants avaient besoin d'un remplacement plus petit pour les tubes à vide. Les transistors étaient plus petits que les tubes à vide, mais pour certains des appareils électroniques les plus récents, par exemple le guidage des missiles, ils n'étaient pas assez petits.
Un jour de juillet, Jack Kilby travaillait chez Texas Instruments quand il s'est rendu compte que toutes les parties d'un circuit, et pas seulement le transistor, pouvaient être fabriquées en silicium. À l'époque, personne ne mettait de condensateurs et de résistances dans les circuits intégrés. Cela allait changer l'avenir et faciliter la production et la vente de circuits intégrés. Le patron de Kilby a aimé l'idée et lui a dit de se mettre au travail. Le 12 septembre, Kilby avait construit un modèle fonctionnel et le 6 février, Texas Instruments déposait un brevet. Leur premier "circuit solide" avait la taille d'un doigt.
Pendant ce temps, en Californie, un autre homme a eu la même idée. En janvier 1959, Robert Noyce travaillait dans la petite start-up Fairchild Semiconductor. Il a également réalisé qu'un circuit entier pouvait être mis dans une seule puce. Alors que Kilby avait mis au point les détails de la fabrication des composants individuels, Noyce a pensé à une bien meilleure façon de connecter les pièces. Le concept a été appelé "circuit unitaire". Tous ces détails ont porté leurs fruits car le 25 avril 1961, l'office des brevets a accordé le premier brevet pour un circuit intégré à Robert Noyce alors que la demande de Kilby était encore en cours d'analyse. Aujourd'hui, les deux hommes sont reconnus comme ayant conçu l'idée de manière indépendante.
Bientôt, il y a eu deux types de circuits intégrés : hybride (HIC) et monolithique (MIC). Les hybrides ont disparu à la fin du XXe siècle.
Générations
| Nom | Période | Nombre de transistors sur chaque puce (environ) |
| SSI (intégration à petite échelle) | début des années 1960 | une puce ne contient que quelques transistors |
| MSI (intégration à moyenne échelle) | fin des années 1960 | des centaines de transistors sur chaque puce |
| LSI (intégration à grande échelle) | milieu des années 70 | des dizaines de milliers de transistors par puce |
| VLSI (Very Large-Scale Integration) | fin du 20 siècle | des centaines de milliers de transistors |
| ULSI (Ultra-Large Scale Integration) | 21ème siècle | plus d'un million de transistors |
※ La différence entre VLSI et ULSI n'est pas bien définie.
Classification
Les circuits intégrés peuvent être conditionnés sous forme de DIP (Dual in-line package), PLCC (Plastic leaded chip carrier), TSOP (Thin small-outline package), PQFP (Plastic Quad Flat Pack) et autres types de boîtiers de puces. Certains petits boîtiers sont destinés à la technologie de montage en surface. Les transistors à l'intérieur peuvent être des transistors bipolaires dans des circuits inhabituels, tels que ceux nécessitant des vitesses de commutation très élevées. La plupart sont cependant des MOSFET.
Pages connexes
- Composant électronique
- Microprocesseur
Questions et réponses
Q : Qu'est-ce qu'un circuit intégré ?
R : Un circuit intégré, également connu sous le nom de CI ou de micropuce, est un morceau de silicium spécialement préparé sur lequel un circuit électronique est gravé par photolithographie.
Q : Quels sont les exemples de dispositifs qui peuvent être inclus dans une puce de silicium ?
R : Les puces de silicium peuvent contenir des portes logiques, des processeurs informatiques, de la mémoire et des dispositifs spéciaux.
Q : Pourquoi utilise-t-on un boîtier en plastique pour entourer la puce ?
R : La puce est très fragile, c'est pourquoi un emballage en plastique est utilisé pour la protéger.
Q : Comment le contact électrique est-il établi avec la puce ?
R : Le contact électrique avec la puce est assuré par de minuscules fils qui relient la puce à des broches métalliques plus grandes qui dépassent de l'emballage.
Q : Quels sont les deux avantages de l'utilisation des circuits intégrés par rapport aux circuits discrets ?
R : Les circuits intégrés présentent deux avantages principaux par rapport aux circuits discrets : le coût et les performances. Le coût est faible parce que des millions de transistors peuvent être placés sur une seule puce au lieu de construire un circuit avec des transistors individuels. Les performances sont plus élevées car les composants peuvent fonctionner plus rapidement et consommer moins d'énergie.
Q : Quels sont les différents types de circuits intégrés ?
R : Les circuits intégrés peuvent être classés en trois catégories : analogiques, numériques et à signaux mixtes (à la fois analogiques et numériques sur la même puce).
Q : Une puce peut-elle être conçue pour un usage spécifique ?
R : Oui, une puce peut être conçue pour un usage spécifique, comme une puce de calculatrice qui ne peut fonctionner que comme une calculatrice.
