Integrovaný obvod: principy, vývoj a význam
Integrovaný obvod (IO, z anglického Integrated Circuit – IC) je miniaturní elektronická součástka, která slouží k realizaci různých elektrických funkcí – například zesilování, zpracování signálů, paměťovým operacím či logickým výpočtům. Klíčovým rysem integrovaných obvodů je skutečnost, že značné množství základních součástek, jako jsou tranzistory, rezistory, diody a kondenzátory, je integrováno na jediném kuse polovodičového materiálu, obvykle křemíku. Tento technologický přístup umožnil zmenšení rozměrů zařízení, rapidní zvýšení výkonu a snížení energetické spotřeby i ceny součástek.
Na rozdíl od dřívějších elektronických zařízení, která byla stavěna z diskrétních prvků a propojována na deskách plošných spojů, integrovaný obvod využívá fotolitografické techniky k vytvoření velmi složitých obvodů přímo na povrchu polovodiče. První praktické integrované obvody vznikly koncem 50. let 20. století zásluhou vědců jako Jack Kilby a Robert Noyce; od té doby proběhla takzvaná „mikroelektronická revoluce“. Základní funkčními jednotkami moderních IO jsou tranzistory (zejména MOSFETy), které se navrstvují a vzájemně propojují v obrovském počtu – u vyspělých mikroprocesorů může jít o miliardy tranzistorů v pouzdru o rozměrech několika centimetrů čtverečních.
Integrované obvody se dnes vyskytují všude, od nejjednodušších aplikací (například časovače 555, operační zesilovače) až po složitá zařízení, jako jsou počítačové procesory (CPU, GPU), paměti, specializované obvody (ASIC) nebo programovatelné logické obvody (FPGA). Jejich využití umožnilo vznik moderní výpočetní techniky, telekomunikací, automobilové elektroniky, medicíny, průmyslové automatizace i běžné spotřební elektroniky. Vývoj integrovaných obvodů se stále řídí tzv. Moorovým zákonem, podle nějž se počet tranzistorů v IO zhruba každé dva roky zdvojnásobuje, i přes technické výzvy způsobené miniaturizací. Celkově tak integrované obvody představují základní kámen současné informační společnosti a vědecko-technologického pokroku.
PhDr. Pavel Bartoš, LL.M., DBA (Evropská akademie vzdělávání / European Academy of education)