Circuito integrato: differenze tra le versioni
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[[File:Three IC circuit chips.JPG|thumb|Tre circuiti integrati nei rispettivi [[package (elettronica)|''package'']] [[Dual in-line package|DIP]] plastici con i vari [[piedino (elettronica)|piedini]] uscenti]]
Un '''circuito integrato''' ({{inglese|integrated circuit}}, abbreviato '''IC'
Un ''chip'' ({{Lett|pezzetto}}) è il componente elettronico composto da una minuscola piastrina del [[Wafer (elettronica)|''wafer'']] di [[silicio]] ([[Die (elettronica)|''die'']]), a partire dalla quale viene costruito il circuito integrato; in pratica, il ''chip'' è il supporto che contiene gli elementi (attivi o passivi) che costituiscono il circuito. A volte si utilizza il termine ''chip'' per indicare complessivamente l'integrato.
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[[File:Robert Noyce with Motherboard 1959.png|thumb|[[Robert Noyce]] inventò il primo IC monolitico nel 1959, fatto di [[silicio]] e [[Fabbricazione dei dispositivi a semiconduttore|fabbricato]] usando il [[processo planare]] di [[Jean Hoerni]] e il processo di [[passivazione]] di [[Mohamed M. Atalla]]]]
Il primo concetto di "circuito integrato" risale al 1949 quando il fisico [[Germania|tedesco]] Werner Jacobi<ref name="computerhistory-ic">{{Cita web|url=https://www.computerhistory.org/atchm/who-invented-the-ic/|titolo=Who Invented the IC? - @CHM Blog - Computer History Museum|data=20 agosto 2014}}</ref> della [[Siemens (azienda)|Siemens AG]]<ref>{{Cita web |url=http://integratedcircuithelp.com/invention.html |titolo=Integrated circuits help Invention |editore=Integratedcircuithelp.com |data= |accesso=13 agosto 2012 |urlmorto=sì |urlarchivio=https://web.archive.org/web/20200802042811/http://integratedcircuithelp.com/invention.html }}</ref> brevettò un circuito [[amplificatore]] simil-integrato<ref name="jacobi1949">{{Cita brevetto|paese=Germania|numeropubblicazione=833366|inventore=W. Jacobi/SIEMENS AG: "Halbleiterverstärker" priority filing on 14 April 1949, published on 15 May 1952.}}</ref> che presentava cinque [[transistor]] su un substrato unico a tre stadi. Jacobi brevettò il sistema per uso come [[apparecchio acustico]], come tipico utilizzo industriale.
L'idea origine successiva venne presentata dal britannico [[Geoffrey Dummer]] (1909–2002), uno scienziato che lavorava al [[Royal Radar Establishment]] per conto del [[Ministero della giustizia (Regno Unito)|Ministero della difesa]]. Dummer presentò pubblicamente l'idea al "Symposium on Progress in Quality Electronic Components" a [[Washington]] il 7 maggio 1952.<ref>{{cita web|url=http://www.epn-online.com/page/22909/the-hapless-tale-of-geoffrey-dummer-this-is-the-sad-.html|titolo="The Hapless Tale of Geoffrey Dummer"|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20130511181443/http://www.epn-online.com/page/22909/the-hapless-tale-of-geoffrey-dummer-this-is-the-sad-.html }}, (n.d.), (HTML), ''Electronic Product News'', accessed 8 July 2008.</ref> Fece pubblicazioni diverse per la sua idea ma non riuscì a realizzarla concretamente neanche nel 1956. Tra il 1953 e il 1957, [[Sidney Darlington]] e [[Yasuro Tarui]] della [[Electrotechnical Laboratory]] (ora [[National Institute of Advanced Industrial Science and Technology]]) proposero un chip dove diversi transistor erano condivisi su un monolite, ma non c'era nessun [[isolamento a giunzione p–n]] a separarli.<ref name="computerhistory-ic"/>▼
▲L'idea origine successiva venne presentata dal britannico [[Geoffrey Dummer]] (
La creazione di circuiti integrati monolitici (chip) fu possibile dal processo di [[passivazione]] superficiale, che stabilizzava elettricamente il [[silicio]] mediante [[ossidazione termica]], rendendo possibile la fabbricazione dei dispositivi. La passivazione superficiale fu inventata da [[Mohamed M. Atalla]] presso il [[Bell Labs]] nel 1957. Questo rese possibile il [[processo planare]], sviluppato da [[Jean Hoerni]] alla [[Fairchild Semiconductor]] agli inizi del 1959.<ref>{{Cita libro|cognome1=Lojek |nome1=Bo |titolo=History of Semiconductor Engineering |data=2007 |editore=[[Springer Science & Business Media]] |isbn=978-3-540-34258-8 |pp=120 & 321–323}}</ref><ref name="Bassett46">{{Cita libro|cognome1=Bassett |nome1=Ross Knox |titolo=To the Digital Age: Research Labs, Start-up Companies, and the Rise of MOS Technology |data=2007 |editore=[[Johns Hopkins University Press]] |isbn=978-0-8018-8639-3 |p=46 |url=https://books.google.com/books?id=UUbB3d2UnaAC&pg=PA46}}</ref><ref name="Sah">{{Cita pubblicazione|cognome=Sah |nome=Chih-Tang |wkautore=Chih-Tang Sah |titolo=Evolution of the MOS transistor-from conception to VLSI |rivista=[[Proceedings of the IEEE]] |data=ottobre 1988 |volume=76 |numero=10 |pp=1280–1326 (1290) |doi=10.1109/5.16328 |url=http://www.dejazzer.com/ece723/resources/Evolution_of_the_MOS_transistor.pdf |issn=0018-9219 |bibcode=1988IEEEP..76.1280S |citazione=Those of us active in silicon material and device research during 1956–1960 considered this successful effort by the Bell Labs group led by Atalla to stabilize the silicon surface the most important and significant technology advance, which blazed the trail that led to silicon integrated circuit technology developments in the second phase and volume production in the third phase.}}</ref> Un concetto chiave che sta dietro la realizzazione dei circuiti integrati a semiconduttore è il principio dell'[[isolamento a giunzione p-n]], che permette ad ogni transistor di operare in modo indipendente anche se appunto presenti sulla stessa superficie di silicio. Atalla con il suo processo permise di isolare elettricamente [[diodi]] e transistor,<ref name="Wolf">{{Cita pubblicazione|cognome1=Wolf |nome1=Stanley |titolo=A review of IC isolation technologies |rivista=Solid State Technology |data=marzo 1992 |p=63 |url=http://go.galegroup.com/ps/anonymous?id=GALE%7CA12308297}}</ref> permettendo la creazione di tali dispositivi a [[Kurt Lehovec]] presso la [[Robert C. Sprague|Sprague Electric]] nel 1959,<ref>Kurt Lehovec's patent on the isolation p–n junction: {{US patent|3029366}} granted on 10 April 1962, filed 22 April 1959. Robert Noyce acknowledges Lehovec in his article – "Microelectronics", ''[[Scientific American]]'', September 1977, Volume 23, Number 3, pp. 63–69.</ref> e a [[Robert Noyce]] della Fairchild lo stesso anno, qualche mese più tardi.<ref name=r6>{{Cita web |url=http://www.ieeeghn.org/wiki/index.php/Oral-History:Robert_N._Noyce |titolo=Interview with Robert Noyce, 1975–1976 |editore=IEEE |accesso=22 aprile 2012 |urlarchivio=https://www.webcitation.org/6AmdIVB3w?url=http://www.ieeeghn.org/wiki/index.php/Oral-History:Robert_N._Noyce |dataarchivio=19 settembre 2012 |urlmorto=sì}}</ref><ref>{{Cita libro|cognome=Brock |nome=D. |cognome2=Lécuyer |nome2=C. |titolo= Makers of the Microchip: A Documentary History of Fairchild Semiconductor |url= https://books.google.com/books?id=LaZpUpkG70QC |curatore= Lécuyer, C. |editore= MIT Press |anno= 2010 |isbn = 978-0-262-01424-3 |cid= CITEREFBrock2010 |p= 158}}</ref>▼
▲La creazione di circuiti integrati monolitici (chip) fu possibile dal processo di [[passivazione]] superficiale, che stabilizzava elettricamente il [[silicio]] mediante [[ossidazione termica]], rendendo possibile la fabbricazione dei dispositivi. La passivazione superficiale fu inventata da [[Mohamed M. Atalla]] presso
Negli anni Duemila iniziarono ad affermarsi materiali bidimensionali che possono essere impilati separatamente, strato per strato, quali: il [[grafene]] o i [[calcogenuro|dicalcogenuri]] di [[elemento di transizione|metalli di transizione]] (TMD), tra cui il [[solfuro|bisolfuro]] di [[molibdeno]], il bisolfuro di [[tungsteno]], il [[seleniuro|diseleniuro]] di molibdeno e il diseleniuro di tungsteno.<ref>{{cita web|url=https://scenarieconomici.it/pechino-crea-materiale-bidimensionale-per-produrre-i-microchip-una-innovazione-che-spiazza-gli-usa/|titolo=Pechino crea materiale bidimensionale per produrre i microchip. Una innovazione che spiazza gli USA|data=28 agosto 2023}}</ref>▼
▲Negli [[anni
==Descrizione==▼
Nel 2025 viene presentato il primo chip in una lega stabile di silicio, germanio, stagno e carbonio.<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Omar|cognome=Concepción|nome2=Ambrishkumar J.|cognome2=Devaiya|nome3=Marvin H.|cognome3=Zoellner|titolo=Adaptive Epitaxy of C-Si-Ge-Sn: Customizable Bulk and Quantum Structures|rivista=Advanced Materials|volume=n/a|numero=n/a|pp=2506919|lingua=en|accesso=2025-07-29|doi=10.1002/adma.202506919|url=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202506919}}</ref><ref>[https://www.hdblog.it/tecnologia/articoli/n625597/germania-materiale-impossibile-chip-futuro/ Germania: creato il materiale impossibile per i chip del futuro] </ref>
Sempre nel 2025 viene avviata la produzione di massa del primo chip termodinamico, che utilizza a proprio favore il rumore relativo alle fluttuazioni elettroniche, alla dissipazione di energia e alla aleatorietà delle variabili in gioco. È ottimizzato per la generazione di immagini e video con l'intelligenza artificiale generativa.<ref>[https://www.dday.it/redazione/54091/cn101-e-il-primo-semiconduttore-termodinamico-al-mondo-ecco-come-funziona Il primo semiconduttore termodinamico al mondo: ecco come funziona] </ref>
▲== Descrizione ==
Tali sistemi sono i componenti [[hardware]] essenziali dei sistemi di elaborazione dati quali ad esempio i [[computer]] (es. [[processore]] o [[CPU]]); i [[Microprocessore|microprocessori]] e i [[microcontrollore|microcontrollori]] sono gli integrati presenti su moltissimi dispositivi elettronici. Il circuito elettronico è realizzato su un [[substrato (elettronica)|substrato]] di materiale [[semiconduttori|semiconduttore]] (in genere [[silicio]] ma anche [[arseniuro di gallio]] o altro) chiamato ''[[die (elettronica)|die]]'' e può essere costituito da poche unità fino a qualche centinaio di milioni di componenti elettronici elementari ([[transistor]], [[diodo|diodi]], [[Condensatore (elettrotecnica)|condensatori]] e [[resistore|resistori]]). Il termine ''integrato'' fa riferimento proprio alla presenza di una vasta e spesso alta concentrazione, in funzione della cosiddetta [[Circuito integrato#Scala di integrazione|scala di integrazione]] e in una piccola area, di componenti elettronici di base utili al ''processing'' del segnale entrante.
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=== Componenti integrabili ===
In un circuito integrato si possono integrare facilmente transistor e diodi: è possibile creare nel substrato semiconduttore anche piccole [[Resistore|resistenze]] e [[Condensatore (elettrotecnica)|condensatori]], ma in genere questi ultimi componenti occupano molto spazio sul chip e si tende ad evitarne l'uso, sostituendoli quando possibile con reti di transistor.
È possibile integrare anche [[induttore|induttori]], ma il valore delle induttanze ottenibili è molto piccolo (nell'ordine dei [[Nano (prefisso)|nano]] [[henry (unità di misura)|henry]] (nH)): il loro impiego è molto limitato a causa dell'enorme occupazione di area che anch'esse richiedono, anche solo per realizzare induttori di piccolissimo valore. Inoltre, la tecnologia realizzativa dei circuiti integrati (non dedicati alle altissime frequenze) e quindi i notevoli effetti parassiti ne limitano sensibilmente le prestazioni, soprattutto se paragonati ai classici induttori non su circuito integrato. Tali induttori integrati vengono solitamente impiegati nei circuiti integrati a [[Radiofrequenza|radiofrequenze]] (LNA<ref>''Low-Noise Amplifier'', amplificatore a basso rumore</ref>, [[Mixer (elettronica)|mixer]], ecc), ad esempio a frequenze attorno ai [[giga (prefisso)|giga]][[hertz]] (GHz)<ref>È possibile simulare un induttore in un circuito integrato usando un condensatore con un [[Giratore]] (ed in alcuni circuiti integrati viene realizzato) ma va tenuto conto dei limiti delle possibilità di simulazione (frequenza massima, corrente, ecc.). Altri costruttori riescono a simulare un induttore con un circuito che usa componenti attivi: ad esempio il circuito integrato {{cita web|url=http://cache.national.com/ds/LM/LM2677.pdf|titolo=LM2677 della National Semiconductor dove in un integrato switching viene simulato un induttore con induttanza di valore elevato (20 mH) (''Active Inductor Patent Number 5,514,947'')|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20081122035045/http://cache.national.com/ds/LM/LM2677.pdf }})</ref>. Condensatori di media e grande capacità non sono assolutamente integrabili. Sono disponibili invece vari tipi di integrati aventi la funzione [[relè]], ovvero dispositivi dotati di ingressi logici, per mezzo dei quali interrompere o deviare segnali analogici anche multipli. === Il contenitore ''(package'' in inglese'')'' ===
[[File:BGA RAM.jpg|thumb|Modulo di memorie [[SO-DIMM]] in contenitore BGA (sotto i chip si intravedono le semisfere che costituiscono i contatti)]]
Un circuito integrato può essere realizzato
* [[Dual in-line package|DIL o DIP]] (Dual In-line Package)
**[[SOIC]] - Small outline integrated circuit
* [[QFP]] (Quad-edged Flat Package)
** [[HQFP]] (Heat sinked Quad Flat Package): QFP ad alta dissipazione termica
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** [[FF1152]]: BGA flip-chip a passo ridotto e 1152 contatti
* [[PLCC]] (Plastic Leaded Chip Carrier)
* [[InFO]] -
* [[CoWos]] - Chip-on-Wafer-on-Substrate
Il
=== Scala di integrazione ===
La ''scala di integrazione'' di un circuito integrato dà una indicazione della sua complessità, indicando grosso modo quanti [[transistor]] sono contenuti in esso. In base alla scala di integrazione, i circuiti possono essere classificati in:
* '''SSI''' (''Small scale integration''): meno di 10 transistor.
* '''
* '''
* '''
* '''
Per numeri superiori di transistor presenti, l'integrazione viene definita come '''WSI''' (''Wafer Scale Integration''), potendo contenere un intero computer.
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Le zone del film illuminate divengono solubili e vengono asportate dal lavaggio, lasciando scoperto il chip sottostante, pronto per la prossima fase di lavorazione, rimozione selettiva o drogaggio delle aree prive del film fotosensibile.
[[File:Gold wire for wire bonding.JPG|thumb|Stazione di saldatura manuale dei sottili fili tra le piazzole del [[Die (elettronica)|die]] e i [[Piedino (elettronica)|pin]] del [[Package (elettronica)|package]]. Attualmente la procedura è automatizzata]]
Una volta terminata la creazione dei chip sul substrato, questi vengono testati, il substrato viene tagliato e i chip incapsulati nei contenitori [[Package (elettronica)|(packages]] in inglese) con cui verranno montati sui [[circuito stampato|circuiti stampati]] attraverso
== Tipologie ==
[[File:Diopsis.jpg|thumb|Interno di un circuito integrato chiamato ''[[Die (elettronica)|die]]'']]
I circuiti integrati si dividono principalmente in due grandi categorie: analogici e digitali. Esistono tipi di circuito che non rientrano in queste due: essi hanno funzioni particolari, di uso meno diffuso, come, ad esempio, gli ''Active Filter'' o i ''[[sample and hold]]''. I produttori le raggruppano in sottocategorie specializzate.▼
▲I circuiti integrati si dividono principalmente in due grandi categorie: analogici e digitali. Esistono tipi di circuito che non rientrano in queste due: essi hanno funzioni particolari, di uso meno diffuso, come, ad esempio,
Quelli analogici sono concepiti per elaborare segnali analogici (cioè che possono variare con continuità nel tempo in modo arbitrario), mentre quelli digitali sono creati per trattare con segnali digitali binari, che possono assumere soltanto due valori "legittimi" diversi. Un esempio di IC analogico generico è l'[[amplificatore operazionale]], mentre esempi di IC digitali sono le [[porta logica|porte logiche]] i ''[[multiplexer]]'' e i [[contatore|contatori]].▼
▲Quelli analogici sono concepiti per elaborare segnali analogici (cioè che possono variare con continuità nel tempo in modo arbitrario), mentre quelli digitali sono creati per trattare con segnali digitali binari, che possono assumere soltanto due valori "legittimi" diversi. Un esempio di IC analogico generico è l'[[amplificatore operazionale]], mentre esempi di IC digitali sono le [[porta logica|porte logiche]], i ''[[multiplexer]]'' e i [[contatore|contatori]].
[[File:Dies.jpg|thumb|left|''Die'' di un microprocessore e di una memoria a confronto]]
Storicamente i primi circuiti integrati furono digitali, sviluppati per i primi [[computer]]. Questi IC adottavano schemi elettrici interni di tipo '''[[resistor-transistor logic|RTL]]''' (da '''R'''esistor '''T'''ransistor '''L'''ogic), cioè integravano una serie di [[resistore|resistenze]] su semiconduttore per le polarizzazioni interne: successivamente le resistenze vennero sostituite con [[diodo|diodi]], ottenendo schemi '''[[Diode-transistor logic|DTL]]''' ('''D'''iode '''T'''ransistor '''L'''ogic), e
Esiste una famiglia chiamata '''[[emitter coupled logic|ECL]]''' ('''E'''mitter '''C'''oupled '''L'''ogic) il cui principio di funzionamento fu realizzato nel 1956 nei laboratori [[IBM]]; di impiego meno diffuso delle altre ma tuttora usata, è caratterizzata da una velocità di commutazione estremamente rapida, a scapito però del consumo di corrente, molto elevato.
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In genere, le fasce di temperatura di lavoro che si possono garantire per le più diffuse famiglie di circuiti integrati sono quattro:
* la fascia "''consumer''" (TV, hi-fi, telefoni, etc.) 0 ÷ 75 °C
* la fascia "''industrial''" ([[robotica]], [[automazione]], apparecchiature industriali) -25 ÷ 85 °C
* la fascia "''automotive''" (applicazioni nel campo automobilistico) -40 ÷ 85 °C (che tende a sostituire la fascia "industrial")
* la fascia "''military''" (apparecchiature mediche, militari, satellitari) -55 ÷ 125 °C
[[File:Integrated circuit on microchip.jpg|thumb|Un circuito integrato [[Surface mount technology|SMT]] montato su [[circuito stampato]]]]
In alcuni casi, è il costruttore stesso di un'apparecchiatura elettronica ad effettuare un'ulteriore selezione, volta ad ottenere il componente con caratteristiche ancora superiori, necessarie all'impiego previsto nel circuito in progetto.
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== Costo e impatto==
I costi di realizzazione dei circuiti integrati si sono ridotti notevolmente nel tempo grazie a
Secondo [[McKinsey]], dal 1995 al 2015 l'industria dei microchip ha generato un [[
== Riciclo ==
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