Circuito integrato
Un circuito integrato è un dispositivo elettronico costituito dall'integrazione di un circuito elettronico su di un substrato che può essere ceramico o semiconduttore (in genere silicio, ma a volte anche arseniuro di gallio o altri).Il costo di fabbricazione di un circuito integrato (nel seguito IC, da Integrated Circuit) varia molto poco (o rimane costante) al crescere della sua complessità , per cui è molto più economico sviluppare circuiti complessi, composti di una serie di stadi interni interconnessi fra loro e con l'esterno, che accentrino tutte le funzioni necessarie ad una specifica apparecchiatura. Per questo, l'industria microelettronica offre relativamente pochi tipi di IC generici ma decine di migliaia di IC specializzati, ognuno progettato per uno scopo specifico.
=Tipi di circuiti integrati= I circuiti integrati si dividono in due grandi categorie: analogici e digitali. Quelli analogici sono concepiti per elaborare segnali analogici (cioè che possono variare con continuità nel tempo in modo arbitrario), mentre quelli digitali sono creati per trattare con segnali digitali binari, che possono assumere soltanto due valori "legittimi" diversi. Un esempio di IC analogico generico è l'Amplificatore operazionale, mentre esempi di IC digitali sono i multiplexer e i contatori binari.
Storicamente i primi circuiti integrati furono digitali, sviluppati per i primi computer. Questi IC adottavano schemi elettrici interni di tipo RTL (da Resistor Transistor Logic), cioè integravano una serie di resistenze su semiconduttore per le polarizzazioni interne: successivamente le resistenze vennero sostituite con diodi ottenendo schemi DTL (Diode Transistor Logic), e circa trent'anni fa anche i diodi sono stati eliminati, ed oggi tutti gli integrati digitali in commercio sono TTL o Transistor Transistor Logic.
A seconda del tipo di transistor utilizzato, i circuiti integrati si dividono poi ulteriormente in Bipolari se usano transistor bipolari classici o CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) se usano transistor MosFET. Negli anni '90 la Intel mise a punto una nuova tecnologia ibrida per i suoi microprocessori, detta BiCMOS, che permette di usare entrambi i tipi di transistor sullo stesso chip.
Il numero di transistor contenuti in un IC definisce la sua scala di integrazione:
Una volta terminata la creazione dei chip sul substrato, questi vengono testati, il substrato viene tagliato e i chip incapsulati nei packages con cui verranno montati sui circuiti stampati.
Scala di integrazione
=Fabbricazione di un circuito integrato=
Il materiale di partenza è una fetta circolare di semiconduttore, detta substrato: questo materiale, in genere già debolmente drogato, viene drogato ulteriormente per impiantazione ionica per creare le zone attive dei vari dispositivi; poi vengono depositati per epitassia una serie di sottili strati di materiali diversi:
La geometria delle zone che devono ricevere il drogaggio e quella dei vari strati è impressa sul substrato con un processo di fotolitografia: ogni volta che il circuito integrato in lavorazione deve ricevere un nuovo strato o una nuova impiantazione di droganti, viene ricoperto di un sottile film fotosensibile, che viene impressionato attraverso un negativo fotografico (detto maschera) ad altissima definizione. Le zone del film illuminate divengono solubili e vengono asportate dal lavaggio, lasciando scoperto il chip sottostante, pronto per la prossima fase di lavorazione.Componenti integrabili
In un circuito integrato si possono integrare facilmente transistor e diodi: è possibile creare su semiconduttore anche piccole resistenze e condensatori, ma in genere questi ultimi componenti occupano molto spazio sul chip e si tende ad evitarne l'uso, sostituendoli quando possibile con reti di transistor. Non è possibile invece integrare degli induttori, dei trasformatori, che devono quindi essere collegati esternamente al circuito integrato: lo stesso vale per i condensatori di media e grande capacità .
