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Chip

 

[dt. »Schnipsel«] der, (integrierter Schaltkreis, IC), dünnes Halbleiterplättchen, auf dessen einer Seite Schaltungselemente - z. B. Transistoren, Widerstände - sowie die Anschlüsse zusammengefasst (integriert) sind. Die Fläche eines solchen integrierten Schaltkreises liegt zwischen 0,2 mm² und rund 200 mm², die Dicke bei etwa 0,1 mm und weniger. Der zugrunde liegende Halbleiterschnipsel ist fast immer ein Siliciumkristall, die Chip-Herstellung erfolgt heute vollautomatisch und in großem industriellem Maßstab.

 

Der Chip wurde 1958 von dem Ingenieur Jack Kilby bei Texas Instruments (Abk. TI) erfunden. Kilby integrierte auf fotochemischem Weg einige Transistoren und Widerstände. Seit 1965 ersetzten Chips in Computern die früheren nicht integrierten Schaltungen. Die Zahl der Schaltelemente auf einem Chip erhöhte sich in der Folgezeit ständig (mooresches Gesetz), wobei diese Entwicklung noch lange nicht abgeschlossen ist. Anfang der 1970er-Jahre wurden bereits viele Tausend Transistoren auf einem Chip zusammengeschaltet und mit solchen Chips die ersten Mikroprozessoren hergestellt. Mitte der 1980er-Jahre überschritt die Transistorenzahl die Millionengrenze und heute bieten die leistungsfähigsten Chips fast 100 Millionen Transistorfunktionen an. Die fortwährend anwachsende Zahl von Schaltelementen auf einem Chip ging mit einer stetigen Miniaturisierung einher. So benötigt ein moderner Chip mit vielen Millionen Transistoren nicht mehr Platz als ein einziger Transistor in den 1950er-Jahren. Diese Miniaturisierung führt neben der kompakten Bauweise außerdem zu einer Geschwindigkeitssteigerung, da die Wege innerhalb und zwischen den Bauelementen sich verkürzen.

 

Chips sind Hauptbestandteile von Computern, sie werden auf der Systemplatine oder auf einer Steckkarte entweder in vorgesehene Sockel gesteckt und sind dann austauschbar (RAM-Chips, Prozessor-Chips), oder sie sind fest auf die jeweilige Platine gelötet (z. B bei Grafikkarten). Zunehmend finden Chips Verbreitung in verschiedensten elektronischen Geräten wie Handys, Kameras oder Waschmaschinen. Ursprünglich unterschied man nur zwei Arten von Chips, Speicher-Chips, die zur dauerhaften oder vorübergehenden Speicherung von Daten dienen (ROM, RAM), und Logik- bzw. Prozessor-Chips, die Daten arithmetisch und logisch verarbeiten. Moderne Prozessoren mit ihren verschiedenen Funktionseinheiten enthalten sowohl Logik- als auch Speicherelemente (Prozessor-Cache) und finden auf einem Chip Platz. Unter einem Grafik-Chip versteht man in erster Linie den Grafikprozessor einer modernen Grafikkarte. Heute werden darüber hinaus - vor allem für Geräte der Unterhaltungs- und Gebrauchsgüterindustrie - maßgeschneiderte Chips gefertigt, die alle für ein Gerät benötigten Funktionen vereinigen. Solche Chips enthalten gewöhnlich sowohl Speicher- als auch Logikelemente und werden speziell für den jeweiligen Einsatzbereich konzipiert (ASIC).

 

 

 

Muss ein defekter Chip ausgetauscht werden, sollte er mit einem dafür eigens hergestellten Werkzeug aus dem Sockel gehebelt werden. Bloßes Herausziehen oder das Benutzen von ungeeignetem Werkzeug kann den Chip-Sockel oder die Systemplatine beschädigen.

Chip

 

[tʃɪp; englisch »Stückchen«, eigentlich »Schnipsel« oder »Splitter«] der, -s/-s, Halbleiterchip, Mikroelektronik: dünnes Halbleiterplättchen (Fläche zwischen 0,2 und rd. 200 mm², Dicke etwa 0,1 mm und weniger), auf dessen »Systemseite« sich eine integrierte Schaltung oder ein diskretes mikroelektronisches Bauelement (Chipbauelemente) oder eine Funktionsgruppe von derartigen Schaltkreisen und mikroelektronischen Bau- oder Schaltelementen (nebst verbindenden Leitungen) sowie die Anschlüsse befinden.

 

Die Chipherstellung erfolgt nach Verfahren der Planartechnik, indem eine Vielzahl (zwischen 100 und 1 000) gleicher Chips oder integrierter Schaltungen auf einer entsprechend geritzten, kreisrunden Halbleiterscheibe (Wafer; Durchmesser bis zu 15 cm und größer) aus einem dünnen Halbleiterkristallsubstrat (meist Silicium, seltener Indiumarsenid oder Galliumantimonid) gleichzeitig in Monochiptechnik hergestellt werden; dieser auf eine biegsame Unterlage geklebte Wafer wird nach Prüfung der hergestellten Schaltkreise auf Funktionsfähigkeit und bezüglich bestimmter elektrischer Parameter (Chiptestung) in die einzelnen Chips zerteilt. Durch weitere Bearbeitungsschritte sowie Kontaktieren (Bonden), Verkappen u. a. erhält man direkt einsetzbare Bausteine mit monolithisch integrierten Schaltungen, durch Zusammensetzen mehrerer Chips (Multichiptechnik) Funktionsgruppen aus integrierten Schaltkreisen, mit anderen (diskreten und/oder integrierten) Bauelementen auch Hybridschaltkreise. Je nach Integrationsgrad sind auf einem Chip unterschiedlich viele Schaltelemente und damit Transistorfunktionen realisiert. Mit der Monochiptechnik lassen sich heute bei Höchstintegration (VLSI) umfangreiche Schaltkreise mit bis zu 10⁶ und mehr Schaltelementen auf einem einzigen Chip unterbringen. Die Leiterbahnen dieser Chips haben eine Dicke von 1,5 μm und weniger sowie minimale Abstände um 1 μm. Damit lässt sich z. B. auf einem solchen Chip die Funktion eines Mikroprozessors, d. h. der Zentraleinheit (CPU) eines Mikrocomputers, oder sogar ein Mikrocomputer selbst (Ein-Chip-[Mikro]computer oder -Rechner) realisieren. Es lassen sich auch mehrschichtige Strukturen auf einem einzigen Chip erzeugen (Multilayerchip). - Der Entwurf von höchstintegrierten Chips erfolgt durch CAD mithilfe von Computern. Chips haben eine Schlüsselfunktion in der Mikroelektronik und deren Anwendungsbereichen. Chips mit einzelnen diskreten Bauelementen werden als Chipbauelemente verwendet, solche mit integrierten (besonders hochintegrierten) Schaltungen v. a. als Datenspeicher (»Speicherchip«, englisch Memorychip) oder als Steuer- und Rechenaufgaben ausführende Mikroprozessoren. Von derartigen »[Mikro]prozessorchips« werden z. B. Registrierkassen, Haushaltsmaschinen, Bord- und Personalcomputer, Roboter oder auch Herzschrittmacher gesteuert. Technisch wird rund alle drei Jahre eine Vervierfachung der Speichermenge von Daten auf einem Chip erreicht. Derzeit werden bereits Chips mit einer Strukturgröße von 0,25 bis 0,18 μm gefertigt.