Concetti Chiave
- I sistemi digitali complessi sono costituiti da circuiti di base che utilizzano segnali discretizzati, spesso con soli due stati, per operare.
- Le porte logiche, realizzate con transistor, sono fondamentali nei circuiti digitali per eseguire operazioni di algebra di Boole.
- I circuiti integrati, o chip, sono composti da porte logiche e classificati in base al numero di porte: SSI, MSI, LSI, e VLSI.
- La fabbricazione dei circuiti integrati implica processi complessi come la fotolitografia, che permette la deposizione selettiva di materiali sui wafer.
- Nel 2017, la tecnologia avanzata consente di integrare fino a 21 miliardi di transistor in un chip con dimensioni minime di 10 nanometri.
Indice
Circuiti integrati
Livello logico digitale
I calcolatori sono costituiti da circuiti digitali:i sistemi diventano complessi e potenti grazie all’aggregazione di tanti circuiti di base. Un sistema digitale usa segnali discretizzati, di solito assumendo solo 2 stati:
La base dei circuiti digitale sono le porte logiche, semplici circuiti che possono calcolare le principali operazioni dell’algebra di Bool. Le porte logiche sono realizzate con transistor, che operano come interruttori automatici. Un segnale sulla base mette in comunicazione emettitore e collettore, che sono elettricamente isolati.
Le 5 porte logiche di base
Si usano cinque porte logiche di base: NOT, NAND, NOR, AND, OR
Circuiti integrati
Chip (o IC: circuiti integrati) = porte logiche prodotte e vendute in unità, è un pezzetto rettangolare di silicio di dimensioni circa 5mm x 5mm su cui vengono fatte le porte. I circuiti integrati sono poi montati in package. I contatti di uscita sono messi in due file parallele ai lati (DIP = Dual Inline Packages).
I chip possono essere classificati in base al numero di porte:
- SSI: 1-10 porte
- MSI: 10-100 porte
- LSI: 100-100.000 porte
- VLSI: >100.000 porte
Fabbricazione circuiti integrati
Per fabbricare circuiti integrati:
- fusione di sabbie silicee e realizzazione di wafer (disco, dove sono realizzati molti chip)
- disposizione per epitassia di strati di materiali semiconduttori, ossidi, isolanti, metalli
- il deposito dei materiali non è uniforme, ma selettivo grazie a processo di fotolitografia:
-- tutto il wafer ricoperto di uno strato fotosensibile
--lo strato fotosensibile è esposto a raggio UV che passa attraverso le zone chiare di una maschera (vetro e cromo) ad altissima definizione
--le parti illuminate diventano solubili e lo strato fotosensibile viene asportato
--con lavaggio chimico (etching) si rimuovo strati sottostanti
- il processo di deposito può essere ripetuto molte volte per chip complessi
- separazione di chip dello stesso wafer e montaggio in un contenitore
Nel 2017 la tecnologia è in grado di integrare 21 miliardi di transistor in un chip, e la dimensione minima è di 10 nanometri.
Domande da interrogazione
- Qual è la funzione principale delle porte logiche nei circuiti digitali?
- Come vengono classificati i chip in base al numero di porte logiche?
- Quali sono i passaggi principali nella fabbricazione dei circuiti integrati?
Le porte logiche sono la base dei circuiti digitali e servono a calcolare le principali operazioni dell'algebra di Bool, operando come interruttori automatici grazie ai transistor.
I chip sono classificati in base al numero di porte logiche in SSI (1-10 porte), MSI (10-100 porte), LSI (100-100.000 porte) e VLSI (oltre 100.000 porte).
La fabbricazione dei circuiti integrati include la fusione di sabbie silicee per creare wafer, la disposizione di strati di materiali tramite epitassia, il processo di fotolitografia per il deposito selettivo dei materiali, e la separazione e montaggio dei chip.
Accedi a tutti gli appunti
Tutor AI: studia meglio e in meno tempo
