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Hw & Sw - Miniaturizzazione
Circuiti integrati (Integrated Circuit)

Il microprocessore e le memorie RAM fanno parte di una più ampia categoria di circuiti, detti circuiti integrati.

Sulla scheda madre notiamo una serie di componenti facilmente riconoscibili perché di forma generalmente quadrata o rettangolare, piatti e di colore nero: si tratta di circuiti integrati (in inglese integrated circuit abbreviato in IC).

Circuiti integrati sulla scheda madre

Nell'elettronica moderna i circuiti integrati sono utilizzati per realizzare moltissime funzioni diverse, che vanno dagli amplificatori, alle memorie, ai microprocessori e molto altro ancora. La figura seguente mostra un po' di circuiti integrati diversi:

Si notino i piedini (o pin, in inglese) cioè i collegamenti metallici che fuoriescono lateralmente o nella parte inferiore dell'integrato. Essi sono necessari per collegare elettricamente il componente col resto del circuito.

La figura seguente mostra invece la struttura interna di un integrato: si noti la presenza centrale di una piastrina di silicio (chip) che contiene il circuito vero e proprio, mentre il resto è occupato quasi interamente dai collegamenti elettrici con i piedini esterni.

 

Miniaturizzazione

I circuiti integrati sono così importanti perché consentono di ridurre lo spazio occupato dai circuiti, miniaturizzando i componenti. Ciò avviene realizzando un intero circuito anche molto complesso (contenente a volte molte migliaia di componenti singoli, quali transistor, diodi, resistenze etc.) interamente su un'unica piastrina (chip) di un materiale semiconduttore (di solito silicio).

La tecnica di realizzazione di un circuito integrato è molto complessa e utilizza procedimenti fotolitografici che permettono di ottenere un elevatissimo grado di miniaturizzazione dei componenti. Basti pensare che ormai un singolo componente realizzato nel circuito integrato ha dimensioni dell'ordine dei nanometri, cioè un miliardesimo di metro ovvero un milionesimo di millimetro. Per avere un termine di paragone, lo spessore di un capello umano è dell'ordine di un centinaio di micrometri, cioè 100.000 volte più grande di un componente realizzato su un integrato.

La figura seguente mostra un ingrandimento al microscopio elettronico di una minuscola porzione di un circuito integrato:

Qui sotto invece è mostrata l'immagine al microscopio di un microprocessore:

 

Legge di Moore

Come abbiamo già detto, la tendenza è quella di una continua e crescente complessità e miniaturizzazione dei circuiti integrati e quindi dei microprocessori. Ciò si traduce in un progressivo aumento della velocità e della potenza di calcolo dei microprocessori stessi.

A tale proposito la cosiddetta legge di Moore (formulata, nella sua versione definitiva, alla fine degli anni '80 del secolo scorso) afferma che le prestazioni dei microprocessori prodotti raddoppiano ogni 18 mesi circa. Il grafico seguente mostra come negli ultimi quarant'anni le previsioni della legge di Moore siano state sostanzialmente sempre rispettate:


 

 

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