Circuitos integrados

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O aparecimento dos primeiros Circuitos Integrado

Oscilador de Deslocamento de fase (Texas Instruments – 1959) no final dos anos 50, o fabrico do transístor já era um processo industrial de grandes volumes, utilizando uma técnica de litografia conhecida como processo de mesa. O processo, no entanto, tinha inconvenientes. A mesa estava sujeita tanta a contaminações como acidentes e este processo não permitia a fabricação de resistores. Foi então que Jean Hoerni, um físico suíço e um dos fundadores da Fair child, inventou um processo que ao invés de montar-se a mesa no topo do substrato de silício, simplesmente difundia -se na base, e a seguir o emissor nesta, cobrindo o dispositivo com uma camada protetora. O resultado foi o processo planar e muito mais fiável, tínhamos então o marco que tornou possível a produção comercial de circuitos integrados. Enquanto isso, Robert Noice, também da empresa Fair child, dava um passo importante na forma de Inter conectar os componentes do circuito integrado. Ele inspirou-se nas técnicas que empregavam dióxido de silício como barreira para difusão de impurezas. Desta forma, enquanto o processo de Jack Kilby utilizava pequenos fios nas conecções entre componentes do circuito, o processo desenvolvido por Robert Joyce empregava tiras de alumínio ou ouro, que podiam era aplicada com a ajuda de máscaras e fotografia. O primeiro circuito integrado lógico foi anunciado em março de 1961 pela Fairchild, e consistia de um flip-flop de diâmetro de 1,5 mm (Figura 4 – 1 9 6 1). Apareceu então o primeiro amplificador operacional em pastilha, o A702, projetado por Robert Widlar, foi uma pedra de grande relevância na história dos circuitos integrados e um sucesso comercial p a r a a Fairchild. Ele é constituído de 12 transístores e 5 resistores (Figura 5 - 1964). Figura 4 - Primeiro Circuito Integrado Planar Flip-Flop (Fairchild – 1961) figura 5 - Primeiro Amplificador Operacional (Fairchild – 1964) O μA702 deu origem m a umd as s maiores sucessos da indústria a d e microelectrónica, o μ 709 também projetado por Robert Widlar, talvez o amplificador operacional mais utilizado na electrónica. willir foi pioneiro do sector até 1968, até que Fairchild introduziu o μA741, uma pastilha que continha seus próprios capacitores.

A evolução dos Circuitos Integrados

O ingrediente desta revolução tecnológica é o rápido avanço na qualidade e processamento de materiais, dispositivos e circuitos, e escala de integração cada vez maior. Como exemplo, tem-se a evolução do s microprocessadores que em 1972 eram constituídos por 3.300 transístores (Intel–8008) e em 2002 por 42.000.000 de transístores (Pentium 4, da Intel). À quantidade de componente no circuito integrado dobrava a cada dois anos, aproximadamente, conforme constatou Gordon Moore, o custo de um chip permaneceu quase inalterado, a maior densidade dos componentes, deu origem a maior desempenho, menor dimensão das máquinas computorizadas, e aumento da flexibilidade de interligações em circuitos integrados, aumentando o sim fiabilidade, (Lei de Moore: capacidade dobra a cada 18 meses). A figura 5 apresenta um gráfico ilustrativo da evolução dos circuitos integrados, desde o final da década de 50 até aos dias de hoje.

Com a evolução para componentes de larga escala de integração (LSI) nos anos o intenta, e a muito larga escala de integração (VLSI) nos anos noventa, vieram os microprocessadores de alta velocidade. Estamos ainda a assistir a um progresso contínuo na evolução destes circuitos, enfrentando atualmente uma nova realidade para a qual o fabrico de novos Circuitos Integrados está a convergir, chamada Na tecnologia. Nesta nova era tecnológica, os componentes eletrônicos comportam-se de forma diferente do que na electrónica convencional e na microeletrônica, pois nestes a passagem de corrente eléctrica praticamente não altera o seu estado de funcionamento. O princípio básico da nanotecnologia é a construção de estruturas e novos materiais a partir do átomo, o que resulta na construção de circuitos com dimensões cada vez mais reduzidas (escala de 1 manómetro, que equivale e a 10 - 9 metros), elevando assim a escala de integração dos componentes para um patamar superior. A escala de integração de um circuito integrado está dividida em 4 grupos principais, os quais são referidos de seguida. Esta exposição tem como objetivo realçar o processo evolutivo deste tipo de circuitos, assim como as aplicações mais comuns dos mesmos: SSI (Small ScaleIntegration) –Integração em pequena escala: São os Circuitos Integrados com menos componentes, e os primeiros da história. Podem dispor de até 30 dispositivos por pastilha (chip). MSI (Medium Scale Integration) – Integração em média escala: Corresponde aos Circuitos Integrados com várias centenas de componentes, podendo possuir de 30 a 1000 dispositivos por pastilha Estes circuito os incluem descodificadores, contadores, etc. LSI (Larg e Scal e Integration) – Integração em larga escala: Contém milhares de componentes podendo possuir de 1000 até 100000 dispositivos por pastilha. Estes circuitos normalmente efetuam funções lógicas complexas, tais como toda a parte aritmética duma calculadora, um relógio digital, etc. 8 VLSI (Very Large Scal e Integration) – Integração em muito larga escala: É o grupo de Circuitos Integrados com um número de componentes compreendido entre 10000 e 10 milhões de dispositivos por pastilha. Estes circuitos são utilizados na implementação de microprocessadores, questão o “cérebro” nos computadores utilizados hoje em dia.

Conclusão

Ao longo das últimas cinco décadas, a evolução dos circuitos integrados contribuiu para a redução dos tamanhos e aumento das capacidades quase todas as máquinas que nos rodeiam, é evidente exemplo disso a evolução dos computadores que inicialmente chegavam a pesar centenas de quilogramas, tendo os circuitos de larga escala a reduzido estes a pequenos PC portáteis e perfeitamente móveis , com vastas capacidades de processamento quando comparadas como dos grandes computadores do início da década de cinquenta. É também notório a integração de várias soluções num só equipamento tal como telefone móveis, que incorporam desde rádios, câmara fotográfica, GPS, ou como nos automóveis atuais, onde existe uma unidade central de processamento (Centralina) capaz de controlar todo um sistema com o objetivo de o tornar mais eficaz a gestão