Unterschied zwischen IC und Chip

IC gegen Chip
 

Nach den Worten von Jack Kilby, dem Erfinder der integrierten Schaltung, ist eine integrierte Schaltung ein Körper aus Halbleitermaterial, in dem alle Komponenten der elektronischen Schaltung vollständig integriert sind. Technisch gesehen ist eine integrierte Schaltung eine elektronische Schaltung oder eine Vorrichtung, die auf einer Halbleitersubstratschicht (Grundschicht) durch Musterdiffusion von Spurenelementen darauf aufgebaut ist. Die Erfindung der integrierten Schaltungstechnologie im Jahr 1958 revolutionierte die Welt auf beispiellose Weise. Ein Chip ist ein gebräuchlicher Begriff für integrierte Schaltungen.

Mehr über integrierte Schaltungen

Die integrierten Schaltungen oder ICs werden heute in nahezu allen elektronischen Geräten verwendet. Die Entwicklung der Halbleitertechnologie und Herstellungsverfahren führen zur Erfindung von integrierten Schaltungen. Vor der Erfindung des ICs verwendeten alle Geräte für Rechenaufgaben Vakuumröhren zur Implementierung von Logikgattern und Schaltern. Vakuumröhren sind in der Natur relativ große Geräte mit hohem Stromverbrauch. Für jede Schaltung mussten die diskreten Schaltungselemente manuell angeschlossen werden. Der Einfluss dieser Faktoren führte zu ziemlich großen und teuren elektronischen Geräten, selbst für die kleinste Rechenaufgabe. Daher war ein Computer vor fünf Jahrzehnten enorm groß und sehr teuer, und Computer waren ein sehr ferner Traum.

Halbleiterbasierte Transistoren und Dioden, die eine höhere Energieeffizienz und mikroskopisch kleine Abmessungen aufweisen, ersetzten die Vakuumröhren und ihre Verwendung. Somit könnte eine große Schaltung auf einem kleinen Stück Halbleitermaterial integriert werden, wodurch die Entwicklung komplexerer elektronischer Geräte ermöglicht wird. Obwohl die ersten integrierten Schaltkreise nur eine kleine Anzahl von Transistoren in sich hatten, sind in einem Bereich Ihres Daumens Milliarden von Transistoren integriert. Der Intel Core-i7-Prozessor (Sandy Bridge-E) mit sechs Kernen enthält 2.270.000.000 Transistoren in einem Siliziumstück von 434 mm² Größe. Basierend auf der Anzahl der Transistoren, die in einem IC enthalten sind, werden sie in mehrere Generationen eingeteilt.

        SSI - Small Scale Integration - mehrere Transistoren (<100)

        MSI -Medikum Scale Integration - Hunderte von Transistoren (< 1000)

LSI - Large Scale Integration - Tausende von Transistoren (10.000 bis 10.000)

VLSI-Integration in großem Maßstab - Millionen bis Milliarden (106 ~ 10)⁹)

Basierend auf der Aufgabe werden ICs in drei Kategorien unterteilt: Digital, Analog und Mixed-Signal. Digitale ICs für diskrete Spannungspegel und enthalten digitale Elemente wie Flip-Flops, Multiplexer, Demultiplexer-Encoder, Decoder und Register. Digitale ICs sind normalerweise Mikroprozessoren, Mikrocontroller, Zeitgeber, FPGA (Field Programmable Logic Arrays) und Speichervorrichtungen (RAM, ROM und Flash), während analoge ICs Sensoren, Operationsverstärker und kompakte Stromverwaltungsschaltungen sind. Analog-Digital-Wandler (ADC) und Digital-Analog-Wandler verwenden sowohl analoge als auch digitale Elemente. Daher verarbeiten diese ICs sowohl diskrete als auch kontinuierliche Spannungswerte. Da beide Signaltypen verarbeitet werden, werden sie als Mixed-IC bezeichnet.  

ICs sind in einem festen Außenmantel aus Isoliermaterial mit hoher Wärmeleitfähigkeit verpackt, wobei Kontaktanschlüsse (Pins) des Schaltkreises aus dem IC-Körper herausragen. Basierend auf der Pin-Konfiguration sind viele Arten von ICs erhältlich. Beispiele für Verpackungstypen sind das Dual In-Line-Package (DIP), das Plastic Quad Flat Pack (PQFP) und das Flip-Chip-Ball-Grid-Array (FCBGA).