O circuito integrado (CI) é uma das coisas mais complexas já feitas. Eles consistem em pequenos quadrados de silício, impressos com padrões microscópicos. Os padrões podem conter centenas de milhões de transistores, resistores e outras peças eletrônicas. Baratos e onipresentes, eles alimentam nossos PCs, celulares e players de música. Eles tornam tudo, de fornos a carros, mais eficientes. À medida que os designers de chips continuam a melhorar o estado da arte, eles encaixam mais funcionalidade em pacotes cada vez menores.
Circuitos integrados são feitos de materiais semicondutores, que estão a meio caminho entre bons condutores, como cobre, e isolantes como plástico. Silício é o favorito atual. Silício ultrapuro é misturado com pequenas quantidades precisas de outros elementos para criar materiais eletrônicos com diferentes características.
O chip do circuito integrado é muito pequeno e delicado para ser manuseado diretamente. Cada chip é ligado a um conjunto de minúsculos fios de ouro ou alumínio e colocado em um bloco plano de plástico ou cerâmica. O bloco tem pinos metálicos no exterior, levando aos fios internos. Os pinos formam uma conexão mecânica e elétrica sólida com outros componentes em um sistema. O bloco de plástico protege o chip CI e ajuda a mantê-lo frio. O nome do fabricante e o número da peça geralmente são impressos no topo.
CIs vêm em uma variedade de tipos de encapsulamento. Chips simples vêm em encapsulamento dual-inline, ou DIP. Estes são retângulos longos com quatro, sete, oito ou mais pinos em cada lado. À medida que a complexidade do chip cresceu, designers adicionaram mais pinos. Alguns chips de microprocessador têm centenas de pinos. Estes são organizados em fileiras organizadas na parte inferior do chip.
O tamanho do chip do circuito integrado real varia de 1 mm quadrado a mais de 200. O pacote de plástico que contém o chip é algumas vezes maior. Sua espessura pode variar de uma fração de milímetro a alguns milímetros.
Em 2009, transistores em alguns chips de computador mediam 45 nanômetros (bilionésimos de metro) de lado. Esses chips têm mais de 100 milhões de transistores. Desde os anos 1960, a indústria de semicondutores conseguiu dobrar o número de transistores em um chip a cada dois anos, uma tendência conhecida como Lei de Moore. À medida que a contagem de transistores aumenta, a funcionalidade do chip também aumenta.
Dispositivos discretos, como transistores e LEDs, são feitos de chips de silício individuais. Circuitos integrados recebem seu nome porque combinam muitos dispositivos diferentes no mesmo chip. Como os transistores em um chip são tão pequenos, muitas subfunções que costumavam ser realizadas por muitos chips agora são feitas por um. Um microcontrolador, por exemplo, incorpora um microprocessador completo, memória e interface tudo no mesmo dispositivo.
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