什么是计算机芯片？类型及其工作原理（附图）
计算机芯片是一种小型电子电路，也称为集成电路，是大多数电子设备，特别是计算机的基本部件之一。计算机芯片很小，由通常由硅组成的半导体制成，上面嵌入了包括晶体管在内的多个微小元件，用于传输电子数据信号。由于尺寸小、成本低、性能高且易于生产，它们在 20 世纪下半叶开始流行。
现代计算机芯片于 20 世纪 50 年代由两位独立的研究人员开始出现，他们是没有一起工作，但开发了类似的芯片。第一个是由杰克·基尔比 (Jack Kilby) 于 1958 年在德州仪器 (Texas Instruments) 开发的，第二个是由罗伯特·诺伊斯 (Robert Noyce) 在仙童半导体 (Fairchild Semiconductor) 于 1958 年开发的。这些第一批计算机芯片使用的晶体管相对较少，通常在十个左右，被称为小规模集成芯片。随着时间的推移，一个世纪以来，随着中型和大规模集成计算机芯片的发展，可连接到计算机芯片的晶体管数量增加，功率也增加。后者可能包含数千个微型晶体管，并导致了第一台计算机微处理器。
罗伯特·诺伊斯是现代计算机芯片的第一批开发者之一。
计算机芯片是大多数电子设备的基本组件之一。如今，大规模集成芯片实际上可以包含数百万个晶体管，这就是为什么计算机已成为比以往更小、更强大。不仅如此，计算机芯片还用于几乎所有电子应用，包括家用电器、手机、交通以及现代生活的各个方面。人们认为计算机芯片的发明是人类历史上最重要的事件之一。计算机芯片的未来将包括更小、更快、甚至更强大的集成电路，即使按照今天的标准，它们也能完成令人惊叹的事情。
计算机芯片如何工作？
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微型晶体管在计算机芯片的运行中发挥着关键作用.集成电路通过两项创新而成为可能。第一项是 William B. Schockley 在 1947 年发明的晶体管。他的团队使用某些晶体来操纵电子并控制晶体管的流动。电力。这些固态元件很快取代了更大、更昂贵的真空管。第二项创新来自德州仪器 (Texas Instruments) 和仙童半导体公司 (Fairchild Semiconductor Corporation)，这是 20 世纪 50 年代的成果。他们直接在设备上用微小的金属迹线取代了笨重的电线。之后，整个元件板可以"集成"到一小块材料上。集成电路的发明使信息时代的技术成为可能。
电路设计不断进步。结果是SM更轻、更高效的微芯片。如今，集成电路（IC）是小片扁平硅，小至几平方毫米。单个电路元件通常是微观的。不同的电路元件是以永久图案排列的半导体薄基板。不同的布置会产生各种小型化器件，如晶体管、栅极、二极管、电容器和电阻器。微型开关的组装旨在将输入信号处理为可预测的输出。
摩尔定律
集成电路意味着电子产品变得越来越小。在晶体管发明的十年内，工程师们将数十个组件放在芯片上称为小规模集成（SSI）。中等规模集成 (MSI) 很快就增加了每平方厘米的数量。如今，我们拥有超大规模集成 (ULSI)，在单个微小晶圆上包含数百万个元件。 c 上的元件数量臀围每年都增加一倍。这种现象以戈登·摩尔 (Gordon Moore) 的名字命名，他是一位英特尔工程师，他在 20 世纪 60 年代首次注意到这一趋势。
集成电路有哪些类型？
IC 有两种主要类型：数字 IC 和模拟 IC。
模拟集成电路
在这种类型中，输入和输出是连续的，在连续范围内运行的变化信号。输出信号电平是输入电平的线性函数。电压彼此成正比。这就是为什么这种类型也被称为"线性 IC"。线性 IC 最常用于频率放大。此类 IC 的著名示例包括电压调节器、定时器、比较器和运算放大器。运算放大器是最常见的，包括电阻器、二极管和晶体管。线性 IC 在音频放大器、扫描发生器、音频滤波器和振荡器中至关重要。
D数字集成电路
数字集成电路具有有限数量的离散输入和输出状态。数字电路也称为"非线性 IC"，因为它们处理不连续的二进制信号。非线性 IC 的输入和输出电压有两个可能的值。这些值（"高"或"低"电压）将导致不同的门控输出。这些电路用作逻辑运算符来计算布尔函数。此类 IC 用于数字逻辑门，如与门、或门、与非门、异或门、翻转翻转和计数器。这些 IC 用于控制系统中的流程。它们对于可编程设备、存储芯片以及微处理器和微控制器等逻辑板至关重要。
混合信号集成电路
这些混合设计是通过组合以下元素来设计的：模拟和数字 IC。在实际应用中，混合 IC 无处不在。这些IC使得芯片成为可能充当 A/D（模数）转换器、D/A（数模）转换器和时钟定时电路。现代计算基于这些电路。
集成电路有哪些类别？
根据制造和组装时使用的技术，集成电路有不同类型。
单片集成电路
单片集成电路完全在单个芯片上制造。它的完整电路构建在单片半导体上，封装在底盘中，然后提供连接引线。与混合动力车相比，它的尺寸较小。所有部件通过扩散或离子注入等方法形成在一起。这些芯片通常比较昂贵，运行速度较高，并且电路设计灵活性很小。
混合/多芯片 IC
混合集成电路是通过互连多个独立芯片而制成的。虚拟芯片。该芯片通常是附有一个或多个硅芯片的陶瓷基板。它还可能使用其他半导体，例如砷化镓芯片。与单片 IC 相比，这些芯片更大。混合电路的元件通常通过 TEM 模式传输线连接。这些芯片往往更便宜，由于它们的连接而速度较慢，并且电路设计具有更大的灵活性。
- 发表于 2024-02-03 16:38
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- 分类：科学教育
