Divers circuits intégrés • Vers 1970

Comme nous l’avons vu au 833 avec les circuits à quatre opérateurs logiques, les circuits intégrés sont des assemblages de composants intégrés sur une minuscule partie de semi-conducteur (en général un barreau de silicium). L’élément de base de ces assemblages est le transistor et il est d’usage de quantifier la capacité des circuits intégrés par le nombre de transistors qu’ils contiennent.

Les transistors peuvent être utilisés pour leur capacité à amplifier des signaux analogiques ou pour servir de « tout ou rien » comme les relais électromagnétiques. On retrouve cette même distinction dans les circuits intégrés :

Les circuits intégrés analogiques :

Outre des Les amplificateurs opérationnels sont des représentants de moyenne complexité de cette grande famille où l’on retrouve aussi des composants réservés à l’électronique haute fréquence et de télécommunication. De nombreuses applications analogiques sont à base d’amplificateurs opérationnels.

On y trouve notamment

• des composants assez spécifiques dédiés à l’électronique haute fréquence, aux télécommunications

• Les amplificateurs opérationnels, qui sont les « couteaux suisses » du monde analogiques. Moyennant des montages relativement simples on peut obtenir touts sortes d’applications : Amplificateur de tension, amplificateur différentiel, adaptateur d’impédance, sommateur, intégrateur, dérivateur, comparateur… et bien d’autres encore

Les circuits intégrés numériques :

On y trouve notamment :

• Les plus simples : des portes logiques (Nor, nand, Xor…)

• Les plus complexes : des microprocesseurs

• Des processeurs spécialisés (par exemple pour le traitement d’images, la vidéo…)

• Les plus denses, des mémoires à semi-conducteur

La fabrication

La création des circuits se fait généralement par photo lithogravure.

Dans le principe le système est assez simple. On retrouve globalement les étapes suivantes :

• La préparation de la couche. On oxyde la couche superficielle et on la recouvre d’un vernis photosensible

• Le transfert: on « décalque » le dessin du circuit par insolation (UV ou rayon X). le vernis non insolé peut être dissous. (c’est en mieux la technique du pochoir ou de la sérigraphie)

• La gravure : on utilise un produit corrosif pour attaquer la couche d’oxyde aux endroits non protégés.

• Le dopage : On dissout le vernis restant et on dope le silicium avec des ions métalliques appropriés, là où le l’oxyde a été attaqué.

Et on renouvelle l’opération jusqu’à une dizaine de fois !

Ce qui est remarquable, c’est le degré de finesse atteint se mesure désormais en centièmes de microns ….

Le niveau d’intégration

En 1964 le niveau d’intégration était d’une dizaine de transistors dans un circuit (SSI Small Scale Integration).

En 1968, ce même niveau pouvait atteindre 500 transistors (MSI Medium Scale Integration)

En 1971, on atteignait 20 000 transistors  (LSI Large Scale Integration)

Au début des années  80, le million de transistors était atteint. (VLSI Very Large Scale Integration)

Dés le milieu des années 1980, le million était dépassé (ULSI Ultra Large Scale Integration) et devant la croissance toujours exponentielle de l’intégration, le repérage  dans l’échelle d’intégration a été abandonné…

Le cap du milliard de transistors a été franchi en 2008 !

En savoir plus sur la « loi » de Moore