chip

Chip, (fra eng. chip 'spån, flis'), integreret kredsløb; en chip består af en tynd skive, hyppigst af silicium, hvorpå der ved en fotolitografisk proces er lagt et stort antal elektroniske komponenter som fx transistorer, dioder, modstande, kondensatorer, spoler samt elektriske forbindelser imellem komponenterne. Med lav pris og mange komponenter koncentreret på et lille, fladt areal har chip-teknologien muliggjort udviklingen af bl.a. lommeregnere, digitalure, selvfokuserende kameraer, høreapparater, mobiltelefoner og pc'er.

Der skelnes mellem to typer chips: Digitale chips, der bruges i bl.a. computere, og analoge chips, som fx anvendes i forstærkere.

De første integrerede kredsløb blev udviklet i 1958 af Jack Kilby fra Texas Instruments og uafhængigt heraf af Robert Noyce, grundlæggeren af Fairchild Semiconductors i Californien på basis af transistoren, der var opfundet 12 år tidligere. Militære ønsker om kompakte elektronikkredse til fly og missiler førte til en kraftig teknologisk udvikling i USA i 1960'erne. I 1970 blev den første ram-hukommelse med 1024 bit udviklet, og i 1971 kom den første integrerede mikroprocessor (Intel 4004), som blev anvendt i en lommeregner. Mens de første chips indeholdt meget få transistorer og arbejdede ved clockfrekvenser på nogle få MHz, indeholder avancerede mikroprocessor-chips i dag (1995) flere millioner transistorer og arbejder ved clockfrekvenser op til 200-300 MHz. Størrelsen af en chip varierer fra mindre end 1 mm² til nogle få cm².

Chips fremstilles i en såkaldt planarteknik på en wafer, som er en tynd skive af halvledermateriale. Waferen kan være op til 200 mm i diameter og mindre end 1 mm i tykkelse. Ved en fotolitografisk proces pådampes ledningslag og lag i transistorerne, eller dele af allerede pådampede lag ætses bort. Waferen deles i et stort antal (normalt 100-1000) chips, som hver monteres i en pakning, der kan have flere hundrede ben forbundet til chippens komponenter.

Krystalfejl og urenheder kan være årsag til defekte chips; det er en vigtig økonomisk faktor for fabrikationen af chips, at udbyttet af fungerende chips er højt.

CMOS er den mest udbredte teknologi til digitale chips. CMOS-kredsløb har meget lille effektforbrug og stor komponenttæthed. Der arbejdes fortsat på at forøge antallet af komponenter pr. arealenhed. Silicium-chip-teknologien forventes at være levedygtig, indtil de interne afstande i chippens komponenter kommer under 0,1 μm, hvor kvantemekaniske effekter begynder at blive af betydning. Ved brug af avancerede fremstillingsmetoder kan man lave chips, hvori enkelte lag kun er få atomer i højden. Denne teknologi bruges til fremstilling af ultra-hurtige komponenter op til ca. 40 GHz.

Udviklingen inden for chipteknologi har gennem mere end 40 år fulgt den såkaldte Moores lov, efter hvilken antallet af transistorer i en chip fordobles hver ca. 18. måned. Det skyldes, at fremstillingsteknologien konstant er forbedret og forfinet, så de interne afstande i chippen er blevet mindre. Når transistorerne i en chip og deres indbyrdes afstande formindskes, kan en hukommelseschip gemme flere og flere bits på samme chipareal, og en mikroprocessorchip kan arbejde hurtigere og hurtigere . En ny pc anvender i 2006 mikroprocessorer med interne afstande på ca. 65 nm og arbejder ved en klokfrekvens på knap 4000 MHz; i midten af 1990'erne var frekvensen maksimalt 200 MHz.

Moores lov forventes at holde indtil 2010-15. Til den tid vil de interne afstande i chippen være så små, at kvantemekaniske effekter vil forstyrre virkemåden. Når den nuværende chipteknologi ikke kan forbedres yderligere, vil komponenter baseret på nanoteknologi eller kvantecomputere muligvis være så teknologisk fremskredne, at de kan erstatte konventionelle chips, så udvikling af hurtigere og kraftigere computere kan fortsætte.