Come funziona un microchip

I fatti

Il primo microchip fu inventato nel 1974. Da allora, le capacità di elaborazione continuano ad aumentare a un tasso esponenziale. I microchip sono il cervello di ogni dispositivo elettronico in esistenza. Da orologi, calcolatrici, satelliti, computer, questi piccoli chip rendono possibili le comodità che rendono così tanti compiti più facili. I microchip sono circuiti integrati che sono stati incisi su chip di silicio, o wafer. I circuiti integrati trasferiscono correnti elettriche, o segnali, che vengono poi convertiti in istruzioni da un dispositivo ricevente. Il contenuto di silicio del chip, insieme a fili e transistor, crea un ambiente altamente conduttivo per il trasferimento di elettricità.

Caratteristiche

Ci sono diversi modi per costruire un microchip. Come viene costruito dipende dall'uso previsto del chip. Nel caso di un personal computer, l'ingrediente principale per la maggior parte dei chip è il silicio. Il silicio, ingrediente principale della sabbia, è capace di condurre elettricità o contenerla, il che lo rende un materiale ideale come chip. I produttori di chip aggiungono altri metalli, come alluminio, rame e oro, per migliorare le capacità del chip. Molti microchip sono solo 2-3 millimetri quadrati e un paio di millimetri spessi. Il design del circuito effettivo è disegnato sul chip usando luce ultravioletta con uno stencil, o maschera, come guida. Successivamente, componenti di cablaggio e transistor sono costruiti sul design. Circuiti integrati complessi possono avere molteplici strati di componenti interconnessi integrati. Le capacità di archiviazione e manipolazione dati dei microchip sono eseguite da questi componenti transistor integrati. Un chip semplice può avere fino a 3.000 transistor. La corrente elettrica è tradotta in dati usabili inviando la corrente attraverso il circuito in una serie di cariche. Le cariche diventano effettivamente il linguaggio necessario per comunicare con un dispositivo ricevente. La logica booleana è il linguaggio usato per tradurre correnti elettriche in istruzioni usabili per un computer. Nella sua forma più semplice, la logica booleana è un codice binario che usa due valori — vero e falso, o "acceso e spento" — per tradurre corrente elettrica in un messaggio usabile.

Potenziale

I microchip offrono innumerevoli usi in molteplici aree ingegneristiche e tecnologiche, inclusi fisica, scienza, ottica e biologia. I progressi in un'area hanno un effetto progressivo sulle altre. Un campo particolare che promette molto è la fotonica. La fotonica usa le proprietà della luce come mezzo per trasmettere informazioni. Il campo emergente dell'optoelettronica combina gli effetti quantici della luce con gli effetti magnetici dei materiali semiconduttori. Un altro campo nuovo e promettente di studio è la nanotecnologia. La nanotecnologia lavora nel regno di atomi e molecole. È una nuova dimensione di produzione che cerca di creare nuove e migliori sostanze, materiali e processi. Con la nanotecnologia, gli scienziati stanno lavorando per creare microchip vitali delle dimensioni di molecole. Se avranno successo, emergerà un intero nuovo mondo di prodotti e capacità di elaborazione informazioni.