Terza generazione di calcolatori elettronici (1968/73)
L'avvento del circuito integrato

 

Chip
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fotoSchede con IC (72 Kb)

Procedimento di creazione di un Chip

L'invenzione del circuito integrato (IC) si deve a tre ricercatori che quasi contemporaneamente brevettarono le loro intuizioni nell'estate del 1959: Robert Noyce e Gordon Moore presso la Fairchild Semiconductors e Jack Kilby alla Texas Instruments.
Il loro scopo era quello di semplificare l'architettura dei circuiti a transistor: in effetti, malgrado i transistor garantissero elevata affidabilità, era necessario effettuare una fitta serie di collegamenti elettrici per poterli connettere fra loro: ma i collegamenti erano proprio le parti più soggette a rompersi, rendendo l'intero circuito inefficiente.
L'idea dei ricercatori fu pressappoco questa: invece di ricavare un transistor da una piastrina di silicio, perché non incidere su quella piastrina non un solo transistor ma più minuscoli transistor e persino i collegamenti elettrici necessari? In questo modo, invece di collegare i singoli transistor si sarebbero collegate le varie piastrine contenenti già un certo numero di transistor; permettendo una semplificazione delle lavorazioni e il miglioramento della solidità del circuito.
Il procedimento usato per sistemare più transistor e relativi collegamenti (detti componenti "discreti") sulla stessa piastrina (detta "monolite") è la fotolitografia. In pratica il circuito viene disegnato ingrandito su una lastra fotografica, che poi viene proiettata rimpicciolita sopra la piastrina di silicio (chip), fotoincidendola. In seguito sopra la piastrina vengono inserite le "impurità" o "drogaggi" che costituiranno il transistor o gli altri componenti.
I primi circuiti integrati monolitici, prodotti commercialmente già dal 1960, raggiungevano un massimo di 10 componenti (transistor e altri elementi) su ogni chip, grande circa mezzo centimetro quadrato: questo livello viene detto SSI (small scale integration, miniaturizzazione di grado ridotto), e lasciò il posto, nella metà degli anni '60, al livello MSI (medium scale integration, miniaturizzazione di grado medio), dove centinaia di componenti venivano miniaturizzati su ogni singolo chip. Ma bisogna attendere l'avvento della LSI (large scale integration, miniaturizzazione di grado elevato, con decine di migliaia di componenti su ogni chip), databile all'inizio degli anni '70, per veder nascere il primo microprocessore, formato da una piastrina di silicio con fotoincisi tutti i componenti necessari a formare una CPU (cioè unità di calcolo e di controllo): ma col microprocessore si entra già nella quarta generazione.
Il più evidente segno del passaggio alla terza generazione di calcolatori è la riduzione dell'ingombro, circa un ventesimo rispetto ai corrispondenti della seconda generazione; anche il consumo di energia subisce un drastico taglio, con corrispondente diminuzione del calore generato (l'aria condizionata diventa necessaria solo per i sistemi più potenti). Inoltre, e questo è il fattore più importante, eliminando gran parte dei fili precedentemente utilizzati nei collegamenti e quindi accorciando la distanza da un componente all'altro (pensiamo all'ENIAC che conteneva centinaia di chilometri di filo elettrico), il segnale elettrico transita più velocemente e i calcoli sono eseguiti a velocità estremamente più elevate: si arriva all'ordine di qualche nanosecondo per le operazioni elementari. Tutti questi fattori portano alla scomparsa della netta divisione fra calcolatori scientifici e calcolatori gestionali, che era stata alla base delle precedenti generazioni.