Podręcznik

Początkowo układy scalone były prymitywne technicznie, projektowanie ich odbywało się w dużym stopniu metodą prób i błędów, a produkcja była bardzo kosztowna. Mikroelektronikę w tych czasach uważano za niszową technologię do nielicznych zastosowań. Uważano, że tylko konieczność zapewnienia małych wymiarów i ciężaru sprzętu uzasadnia użycie w nim układów scalonych. Małe wymiary i ciężar układów scalonych są również dziś ich ważną zaletą. Istnieją tysiące zastosowań, w których właśnie małe wymiary i ciężar układów scalonych są niezastąpione. Wszyscy znamy wiele z tych zastosowań: elektroniczny zegarek, przenośny radiomagnetofon, kieszonkowy odtwarzacz plików mp3, telefon komórkowy, smartfon, laptop, karta kredytowa z mikroprocesorem, wszczepialny stymulator serca, komputer sterujący silnikiem samochodu, elektroniczny system sterowania lotem samolotu i wiele, wiele innych. Wszystkie te urządzenia i systemy nie dałyby się zrealizować, gdyby nie miniaturyzacja możliwa dzięki układom scalonym. Ale dziś, obok miniaturyzacji, dwie inne zalety układów scalonych są uważane za niezwykle ważne: wysoka niezawodność i niski koszt. Gdyby nie te dwie cechy układów scalonych, nie byłoby możliwe zbudowanie wielkich, obejmujących cały świat systemów przesyłania i przetwarzania informacji, jak zautomatyzowane sieci telefoniczne (stacjonarna, komórkowa, satelitarna), internet, sieci superkomputerowe, GPS. Te z kolei stały się środowiskiem technicznym, w którym możliwe było powstanie zupełnie nowych rodzajów usług. Gazety i książki czytamy w internecie lub z niego je pobieramy, w ten sam sposób słuchamy muzyki i oglądamy filmy, robimy zakupy w internetowych sklepach, załatwiamy przez sieć sprawy w banku i urzędach, komunikujemy się przez sieci społecznościowe, w blogach wyrażamy poglądy i prowadzimy dyskusje, wyszukujemy informacje w wyszukiwarkach i Wikipedii, programy telewizyjne oglądamy w wysokiej rozdzielczości, legitymujemy się paszportami biometrycznymi, lekarze dzięki internetowi i robotom wykonują na odległość skomplikowane operacje, uczeni oddaleni o tysiące kilometrów współpracują w badaniach mając wspólny dostęp do tych samych zbiorów danych, a dzięki sondom kosmicznym możemy oglądać obrazy z planet i komet. Rozpoczyna się właśnie epoka internetu rzeczy („Internet of Things” – IoT), gdy już nie tylko ludzie, ale maszyny i urządzenia będą połączone bezpośrednio z siecią, przesyłając i wymieniając informacje, dostarczając ludziom informacje i usługi. Można śmiało powiedzieć, że mikroelektronice zawdzięczamy współczesny kształt naszej cywilizacji.

Rysunek 2‑6. Mikroelektronika w światowej gospodarce

Gospodarcze znaczenie mikroelektroniki ilustruje rysunek 2-6. Wartość rocznej produkcji wyrobów półprzewodnikowych (są to w przeważającej części układy scalone), nawet łącznie z wartością rocznej produkcji urządzeń dla przemysłu półprzewodnikowego (w sumie ok. 380 miliardów USD), jest w skali całej światowej gospodarki dość skromna. Jednak dzięki tej produkcji możliwe jest wytwarzanie wszelkich wyrobów elektronicznych lub zawierających elektronikę, a te wyroby z kolei wspierają wspomniany wyżej ogromny rynek usług. Szacuje się, że dzięki mikroelektronice funkcjonuje około 15% całej światowej gospodarki. Gdyby nagle na skutek jakiegoś kataklizmu przyrodniczego lub politycznego ustała produkcja układów scalonych u kilku największych światowych producentów (głównie na Dalekim Wschodzie), to w światowej gospodarce nastąpiłby wstrząs, przy którym kryzys lat 2007 – 2008 byłby zaledwie niewielkim wahnięciem koniunktury.

Na koniec dodajmy, że mikroelektronika ma też kluczowe znaczenie w technologiach wojskowych. Nie bez powodu dziedzinę tę intensywnie rozwijają kraje znajdujące się w stanie bezpośredniego zagrożenia militarnego: Korea Południowa, Tajwan, Izrael, lub mające ambicje militarnego panowania nad światem. Ten temat wykracza jednak poza zakres naszych rozważań.