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Com’è fatto un Circuito integrato

Se guardiamo all’interno del nostro computer, smartphone, o dentro qualsiasi altro oggetto elettronico, possiamo notare che sono sempre presenti una o più schede elettroniche.
Su di queste schede possiamo vedere dei piccoli parallelepipedi neri, chiamati circuiti integrati.

In questo video vedremo come sono composti i circuiti integrati, come sono realizzati, e perché sono alla base di ogni dispositivo elettronico digitale.

Jaes, impegnata da oltre 10 anni nel settore delle forniture industriali, offre nel suo catalogo ogni tipo di scheda elettronica, PLC (Controllore logico programmabile), PCB (Circuito stampato), e DCS (Sistema di controllo distribuito), per poter realizzare sistemi di controllo industriale.

Il circuito integrato è un dispositivo elettronico essenziale nei sistemi di elaborazione.
L’esterno è formato dal package, un materiale plastico che isola le componenti interne e lascia una serie di pin esternamente.
I pin sono necessari per poter essere collegato alla scheda elettronica, ed al suo interno, tramite la tecnica del wire bonding, dei fili dal diametro dell’ordine del micron (realizzati in oro, alluminio, o rame) interconnettono i pin al DIE, una piastrina in materiale semiconduttore (in genere silicio) sulla quale è realizzato il circuito elettronico, che può essere costituito da qualche centinaio di milioni di componenti elettronici elementari, come transistor, diodi, condensatori e resistori.
Infatti per realizzare il DIE è necessario un processo di miniaturizzazione con la quale si ottengono vantaggi di elevate prestazioni, ingombro e maggiore affidabilità.
Il termine integrato fa riferimento proprio alla presenza di un’alta concentrazione in una piccola area, di componenti elettronici di base, utili al processing del segnale entrante.
La scala di integrazione di un circuito integrato dà una indicazione della sua complessità, indicando grosso modo quanti transistor sono contenuti in esso.

La realizzazione del DIE è molto articolata, esso è realizzato In Silicio, il secondo elemento più abbondante della crosta terrestre dopo l’ossigeno, la sabbia dei mari è composta di silicio, ma è quasi sempre legato ad altri materiali, per cui ha bisogno (tramite sofisticate tecnologie) di un processo di purificazione che porta alla realizzazione di sottili lamelle di silicio purissimo chiamate wafer.
Si passa ora ad un processo chiamato Litografia, in cui il disco di silicio viene rivestito di un materiale fotosensibile per esporre i wafer ai raggi ultravioletti, l’esposizione viene fatta usando una maschera su cui è impresso il disegno del microcircuito, una lente concentra il disegno in modo da miniaturizzarlo ulteriormente, questo processo viene ripetuto moltissime volte, creando diversi strati.
Dopo l’esposizione ai raggi uv le aree che sono state esposte diventano solubili e vengono eliminate, in questo modo emerge tutto l’intricato circuito.

Dopo di che, vengono inseriti nelle parti esposte, atomi di elementi diversi. Questa operazione prende il nome di Drogaggio.
In questo modo, grazie alla presenza di impurità nel suo reticolo cristallino, il silicio diventa un semiconduttore.
Successivamente il tutto viene lavato, viene posto uno strato protettivo e viene applicato uno strato di rame che riempie tutti gli spazi rendendo il DIE liscio.

Per la realizzazione dei circuiti integrati sono necessari elevati costi di progetto, ma grazie al ridotto costo di fabbricazione e un numero elevatissimo di unità, ne abbassa drasticamente il prezzo, rendendo disponibile questa tecnologia per tutte le apparecchiature di uso comune.

La tecnologia a microprocessore è attualmente quella più utilizzata per la realizzazione della CPU e della GPU ed è impiegata dalla quasi totalità dei moderni computer.

Se sei interessato a conoscere il funzionamento della CPU guarda il nostro precedente video.

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