Integrierter Schaltkreis

Ein integrierten Schaltkreis kann man sich als eine Kette von winzigen kleinen Transistoren vorstellen, die sich alle an den Händen fassen und einen Kreis bilden. Durch diesen Schaltkreis pulsiert der Strom.  Jeder Transistor verarbeitet oder „schaltet“ also immer wieder die gleiche logische Verknüpfung.  Ein integrierter Schaltkreis arbeitet wie mit dem Domino-Effekt: In rasender Geschwindigkeit werden Stromimpulse weitergegeben.

Integrierte Schaltkreise findet man im Inneren von Siliziumchips. Schaltkreise lassen sich je nach Größe auf so einem Mikrochip integrieren. Auf der kleinsten Integrationsstufe Small Scale Integration hocken bis zu 100 Schaltkreis-Elemente auf einer Chip-Fläche von drei Millimetern. Auf diesen drei Millimetern lassen sich verknüpfte Logikgatter von mehr als 100 Transistoren finden. Auf der größte Integrationsstufe Very Large Scale Intergation hingegen haben sich  mehr als 100.000 Schaltkreis-Elemente auf einer Chip-Fläche von 3 Zentimetern angesiedelt .

Auf Englisch nennt sich der integrierte Schaltkreis integrated circuit,  mit der Abkürzung IC.

 

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Wafer

Wafer sind nicht-essbare Chips aus Silizium.

Ähnlich wie Waffeln (daher stammt tatsächlich der Name) haben Wafer oft eine kreisrunde Form. Damit bieten sie ein formidables Design für die Bestückung mit Transistoren. Transistoren braucht der Computer um Informationen durch den Binärcode zu speichern.  Die Siliziumkristalle werden auf Wafern so angeordnetet, dass sie als Scheiben als Träger für integrierte Schaltkreise dienen.

Wafer findet man auf der Motherboard.  Diese Scheiben sind etwa 1 Millimeter hoch, also sehr dünn. Durch mühevolle Arbeit können Wafer auch in quadratischen Form hergestellt werden.

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Die Schichten, aus denen ein Wafer besteht, sind wie Salamischeiben gestapelt angeordnet. Sie müssen spiegelglatt bis auf den Nanometer genau poliert und eben sein, damit sie ihre Funktion erfüllen können. Jedes falsch angeordnete Fremdatom könnten ihre Leitungsfunktion von Strom beschädigen. Ein Wafer wird deswegen mit einer Diamantsäge hergestellt, weil die Bearbeitung dieser dünnen Scheibchen so viel Präzision erfordern. Je kleiner ein Wafer, desto genauer müssen die Atome in den Kristallstrukturen angeordnet werden.

Der komplizierteste und filigranste Wafer ist der Prozessor.

Silizium

Silizium ist nach dem Sauerstoff der zweithäufigste Element der Erde. Kieselsteine und die Alpen bestehen aus Silizium, die Asphaltplatten des Bürgersteigs ebenfalls. Egal wo wir uns auf der Welt hinknien, in der Erde graben, und einen Stein unter unserer Hand ertasten: Silizium.

Meistens jedoch wird man Silizium nicht als reines Metall antreffen, sondern immer in Verbindung mit anderen Elementen. Obwohl Silizium so häufig anzutreffen ist, gibt es nur wenige Firmen, die ausschließlich reines Silizium herstellen. Das Produkt „Silizium“ bildet das physische Rückgrat der Digitalisierung. Jeder Mikrochip in unserem Smartphone, Tablet oder Laptop besteht aus dieser Steinsubstanz.

Silizium benutzt man für den Speicherplatz innerhalb von Computern. Dafür wird das reine Silizium in kleine Quadrate gepresst: Den Mikrochips. Damit der Mikrochip funktionsfähig ist, müssen auf ihm noch ein paar Atomen anderer Metalle hinzugefügt werden  (sogenannte „Fremdatome“).  Die Mikrochips werden mit Fremdatomen gezielt manipuliert, damit der Strom später auf dem Motherboard in die gewünschte Richtung fließt. Diesen Vorgang nennt man „Dotierung„. Ein dotierter Siliziumchip ist  beispielsweise ein Chip, auf dem Bor-Atome hinzugefügt wurden. Diese Atome zwingen durch ihre unterschiedlichen Spannungszustände dem Strom in einen bestimmten Takt und regulieren so die die Binärdatenspeicherung durch Transistoren.

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Alle elektronischen Vorgänge die innerhalb eines Computers stattfinden, alles was elektrische Spannungen und Ströme steuert und Ladungen verschieben lässt, wird erst möglich durch die Existenz von Silizium. Das Alleskönner-Metall ist das Öl des 21. Jahrhunderts.