반도체 칩 (집적 회로)

Integrated circuit (microchip)

손톱만 한 반도체 칩 하나에 어떻게 수많은 전자 회로가 들어갈까요?

무슨 일이 일어났나

집적 회로(IC)는 트랜지스터 · 저항 · 축전기 같은 부품과 그 사이 연결을 반도체 조각 하나 위에 한꺼번에 만든 것입니다. 노이스의 발명은 작은 규소 칩 안에 완전한 전자 회로를 담은 것이었습니다(IEEE 기록).

칩 속 트랜지스터는 아주 작은 스위치처럼 켜지고 꺼지며 0 과 1 을 다룹니다. 시뮬레이터의 스위치 둘 · 전구 둘 회로에서 스위치 1 만 켜면 전구 1 에 50.0 mA, 둘 다 켜면 전지에서 100 mA 가 나갑니다 — 스위치의 켜짐 · 꺼짐 짝이 곧 정보입니다.

1958 년 9 월 12 일 텍사스 인스트루먼트의 잭 킬비는 7/16 인치(11.1 mm) 길이의 작은 저마늄 막대 위에 위상 이동 발진 회로를 만들어 처음으로 작동하는 집적 회로를 보였고, 2000 년 노벨 물리학상을 받았습니다(IEEE 기록).

1959 년 페어차일드의 로버트 노이스는 앞서 개발된 «평면(planar)» 공정을 바탕으로 규소 칩 집적 회로를 만들었습니다(IEEE 기록).

📸 진짜 모습

NASA 글렌 연구 센터가 높은 온도에서 쓰려고 만든 탄화규소 집적 회로 칩과 세라믹 패키지 · 회로 기판입니다.불러오는 중…📸 사진

NASA 글렌 연구 센터가 높은 온도에서 쓰려고 만든 탄화규소 집적 회로 칩과 세라믹 패키지 · 회로 기판입니다.

출처: NASA/GRC · 퍼블릭 도메인 · NASA 그림 창고 원본 ↗

💡 생활 속 예시

  • 폰 · 컴퓨터 · 세탁기 속 초록 기판 위에 붙은 까만 네모 부품이 대부분 집적 회로 칩입니다.
  • 교통카드 · 신용카드 겉의 금빛 네모 판 밑에도 작은 칩이 들어 있습니다.

어떤 부품이 무엇을 하나

  • 규소 원판(웨이퍼) — 아주 순수한 규소 원판으로, 여러 칩을 한꺼번에 만든 뒤 잘라 냅니다.
  • 트랜지스터 — 전압으로 켜고 끄는 아주 작은 스위치로, 0 과 1 을 다룹니다.
  • 금속 배선 층 — 트랜지스터들을 이어 회로를 만듭니다.
  • 절연막 — 배선과 부품 사이를 갈라 전기가 엉뚱한 곳으로 새지 않게 합니다.
  • 패키지와 다리(핀) — 칩을 감싸 보호하고 바깥 회로와 잇습니다.
  1. 순수한 규소 원판에 빛으로 회로 무늬를 찍습니다(평면 공정).
  2. 불순물을 넣고 막을 입혔다 깎기를 되풀이해 트랜지스터를 만듭니다.
  3. 금속 배선 층을 올려 트랜지스터들을 회로로 잇습니다.
  4. 원판을 칩 하나씩 잘라 패키지에 넣고 다리를 붙입니다.

확인된 값

킬비가 처음으로 작동하는 집적 회로를 보인 날 (텍사스 인스트루먼트)
1958-09-12 출처
그 칩 — 작은 저마늄 막대 위의 위상 이동 발진 회로
germanium 출처
킬비 첫 칩의 길이 — 7/16 인치 (11.1 mm, 폭 1.6 mm)
0.0111 m 출처
킬비가 집적 회로 발명으로 노벨 물리학상을 받은 해
2000 출처
노이스(페어차일드)가 평면 공정 집적 회로를 만든 해
1959 출처
노이스의 발명 — 작은 규소 칩 안의 완전한 전자 회로
silicon chip 출처
바탕 기술 — 페어차일드의 «평면(planar)» 공정
planar process 출처

교육과정에서는

  • 한국 2022 · 통합과학1 · 물질과 규칙성 [10통과1-02-06]
  • 한국 2022 · 물리학 · 빛과 물질 [12물리03-05]

출처

이어서 보기

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