Circuito integrato: differenze tra le versioni

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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|isolamento a giunzione p-n]] a separarli.<ref name="computerhistory-ic" />

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 ili [[Bell LabsLaboratories]] 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&nbsp;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>

Negli [[anni 2000]] 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>

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 ==

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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.

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'')'' ===

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=== 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 Scalescale Integrationintegration''): meno di 10 transistor.

* '''MSI''' (''Medium Scalescale Integrationintegration''): da 10 a 100 transistor.

* '''LSI''' (''Large Scalescale Integrationintegration''): da 100 a 10000 transistor.

* '''VLSI''' (''[[Very Largelarge Scalescale integration]]''): da 10000 a 100000 transistor.

* '''ULSI''' (''Ultra Largelarge Scalescale Integrationintegration'') (non molto utilizzata): fino a 10 milioni di transistor.

Per numeri superiori di transistor presenti, l'integrazione viene definita come '''WSI''' (''Wafer Scale Integration''), potendo contenere un intero computer.