Micro-elektronica - Steeds kleiner, steeds sneller

Wat zijn de dimensies van de micro-elektronica? Tegen de achtergrond van een 500-maal vergrootte 4 Mbit chip wordt de bezoeker van de dimensies van het dagelijkse leven in de structuren van de micro-elektronica geleid.

Micro-elektronica maakt gebruik van een speciale materievorm, waarvan de atomen zich steeds op vaste plaatsen op een kristalrooster bevinden: het monokristal.

Kristal

Materie in kristallijnen vorm komt ook in de vrije natuur voor. Een bergkristal groeit in de loop van duizenden jaren en onder constante omstandigheden tot een lengte van ongeveer één meter uit. Synthetisch aangemaakte, monokristallen siliciumstaven hebben doorgaans een diameter van 30 cm en een lengte van 200 cm. In dunne schijfjes ("wafers") gesneden, vormen ze het substraat waarop micro-elektronische elementen aangebracht en met elkaar verbonden worden.

Bij de huidige (2011) chipproductie worden uiterst kleine structuren gerealiseerd die nog slechts 32 nanometer groot zijn. Zo kunnen op een breedte van één millimeter meer dan een miljoen geleiderbanen naast elkaar lopen. In onderzoek zijn al productieprocessen met 22 en 16 nanometer.

Het einde van de miniaturisering is nog niet in zicht. Opmerkelijk is een verrassende "wetmatigheid" bij de ontwikkeling: circa elke 18 maanden verdubbelt zich het aantal transistoren per geïntegreerde schakeling. Deze wet van micro-elektronicapionier Gordon Moore geldt al meer dan 40 jaar.

Mijlpaal

De chronologische ontwikkeling van de elektronica en micro-elektronica wordt a.h.v. vier "mijlpalen" weergegeven. Deze "sculpturen" zijn zowel tijd- als wegwijzers, die de oriëntering van de bezoeker moeten vergemakkelijken. Vacuümbuizen, transistors, geïntegreerde circuits en twee simultane ontwikkelingen van Intel (de 4004-microprocessor en het "dynamic random access memory" (DRAM) 1103) illustreren de verandering die de technologie tijdens de 20e eeuw ondergaan heeft.