Применение интегральных микросхем в повседневной жизни: смартфоны, компьютеры и бытовая техника

Изобретение было выполнено не в государственной лаборатории, а в частной компании – Тексас Инструментс в 1958 году. Автор – инженер Джек Килби.

Именно это изобретение дало сильный толчок развитию современной электроники. На платформе транзисторов построена вся последующая цифровая эпоха человечества. Современные устройства могут содержать миллиарды транзисторов на площади сравнимой с ушком булавки.

Где используются?

Смартфоны, компьютеры, телевизоры, автомобили, бытовая техника - все работают благодаря интегральным микросхемам.

Например, простой смартфон содержит более 100 различных интегральных микросхем, включая процессор, модули памяти, контроллеры беспроводной связи, датчики и множество других специализированных чипов.

Интегральные микросхемы в смартфонах

Смартфоны - технологические шедевры, и в основе их работы лежат различные типы интегральных микросхем. Причем от шага развития захватывает дух. Лет пятнадцать назад в сегодняшнем представлении это были примитивные устройства – кнопки, мерцающий экран. Хорошо, если объем памяти превышал 250 мб. Сегодня этого объема может не хватить на один день переписки в мессенджере.

Так, в смартфонах используются:

Процессоры SoC

Обеспечивают выполнение всех вычислительных задач устройства, от обработки пользовательского ввода до рендеринга графики в играх.

Модули памяти

RAM – оперативная память необходима для временного хранения данных и обеспечения быстрой работы приложений.

Микросхемы для беспроводной связи

Отдельные микросхемы отвечают за работу различных протоколов. Wi-Fi чип – для подключения к интернету через беспроводную сеть, Bluetooth - для связи с аксессуарами, NFC - для бесконтактных платежей.

Датчики

Акселерометр определяет ориентацию устройства и измеряет ускорение, гироскоп отслеживает вращение.

Микросхемы управления питанием

Отвечают за эффективное распределение энергии внутри устройства, контролируют зарядку аккумулятора и обеспечивают защиту от перегрузок.

ИМС в персональных компьютерах и ноутбуках

Ноутбуки, являясь по идее более мощными устройствами, используют те же технологии.

Центральные процессоры (CPU)

Основной вычислительный элемент компьютера. Современные CPU представляют собой микросхемы, содержащие миллиарды транзисторов и способные выполнять миллиарды операций в секунду.

Графические процессоры (GPU)

Отвечают за обработку и рендеринг графики. Они особенно важны для игр, работы с 3D-графикой и видеомонтажа.

Чипсеты

Управляют взаимодействием между различными компонентами компьютера. Координируют работу процессора, памяти и других элементов системы.

Модули памяти

Реализуется в виде отдельных микросхем или модулей из нескольких микросхем. Постоянная память в виде SSD также использует специализированные контроллеры и чипы памяти.

Применение ИМС в бытовой технике

Используются в таймерах и контроллерах мощности, обеспечивая точное управление временем приготовления и уровнем мощности излучения.

Роль интегральных микросхем в повышении энергоэффективности

●      Управление энергопотреблением в смартфонах: отслеживают использование различных компонентов устройства и оптимизируют их работу.

●      Энергосберегающие режимы в компьютерах: процессоры и чипсеты содержат встроенные механизмы управления питанием, которые позволяют компьютерам эффективно переходить в режимы сна и гибернации, значительно снижая энергопотребление в периоды неактивности.

Влияние ИМС на миниатюризацию устройств

Прогресс в области интегральных микросхем оказал огромное влияние на уменьшение в масштабе устройств:

●      Интеграция, достигаемая в современных SoC, позволяет размещать все основные компоненты устройства на одном чипе. Значительно уменьшая общие размеры устройства.

●      Использование энергоэффективных процессоров и других компонентов позволяет создавать ноутбуки толщиной менее сантиметра. Производительность при этом увеличивается.