Het digitale domein: geïntegreerde circuits
Een geïntegreerd circuit ("IC" of "chip") is een fysiek apparaat dat miljoenen of zelfs miljarden elektrische onderdelen bevat. Een processor is een IC maar niet alle ICs zijn processors; er zitten ook ICs met meer specifieke functies in een computer.
Voor het moderne computertijdperk waarin we nu leven, met extreem krachtige computers in onze broekzak (smartphones), moesten circuits veel kleiner en goedkoper worden. De uitvinding van het geïntegreerde circuit maakte dit mogelijk. Geïntegreerde circuits combineren ("integreren") miljoenen of miljarden zeer kleine elektrische onderdelen (transistoren, weerstanden, condensatoren etc.) in een kleine plastic doos.
De fundamentele technologie voor het computertijdperk was de transistor. In digitale
circuits worden transistors als schakelaars gebruikt. (Je leert hier meer over op een latere pagina.)
Eerst zat elke transistor in een apart plastic pakket. Hier is een foto van een circuit gemaakt
met discrete (afzonderlijke) transistors (de zwarte, D-vormige delen) en weerstanden (de bruine,
gestreepte, min of meer cilindrische delen):
Op deze foto zijn de transistors de zwarte, D-vormige delen. De bruine, gestreepte, min of meer cilindrische delen zijn weerstanden, een veel eenvoudiger component die ongeveer net zo lang bestaat als elektriciteit. De donkere lijnen die je door de printplaat kunt zien, zijn draden die op de kaart zijn afgedrukt. Als je schoolprinter vloeibaar zilverinkt had, zou dit printplaten als deze kunnen maken. Alle componenten (transistors en weerstanden) bevinden zich aan de voorzijde van het bord. De draden van deze componenten (één aan elk uiteinde van een weerstand, drie dicht bij elkaar aan de onderkant van een transistor) gaan door de plaat, waar ze worden gesoldeerd (vastgemaakt met een soort hete metaallijm) aan de bedrading van de printplaat. Een paar draden bevinden zich aan de voorkant van het bord, omdat anders het circuit niet zou kunnen worden gemaakt zonder dat de draden elkaar kruisen.
De IBM 7090, ontwikkeld in 1959, werd gebouwd uit discrete transistors - meer dan 50.000 daarvan. Zoals je je kan voorstellen, was deze machine groot en duur: ongeveer drie miljoen dollar, wat overeenkomt met iets minder dan 50 miljoen euro vandaag. In die tijd dacht bijna iedereen dat computers alleen door grote bedrijven of overheden zouden worden gebruikt.
Vroege IC's konden slechts enkele transistors bevatten. Het circuit op de foto hierboven kon in het begin van de jaren zestig vrijwel in één IC passen, maar de vooruitgang ging hard. De computers van vandaag hebben miljarden transistors nodig. De grootste processorchip in 2017, de AMC Epyc, heeft meer dan 19 miljard transistors!
Iets dat zo ingewikkeld is als een IC gebruikt vele abstractieniveaus. Als een IC miljarden transistors bevat, kan de ontwerper van de IC niet elke transistor afzonderlijk plaatsen. In plaats daarvan gebruiken ze een speciale programmeertaal waarmee ze kleine circuitelementen kunnen maken en vervolgens verschillende van deze circuits kunnen combineren om een groter circuitelement te maken.
Wat zit er in een IC of een circuitbord?
Tantaal, tin, wolfraam en goud worden conflictmineralen genoemd. Ze zitten in allerlei apparaten die we iedere dag gebruiken: van laptops, telefoons en tablets tot auto's, vliegtuigen en verlichting. Milities en rebellengroepen in het oosten van Congo-Kinshasa, gefinancierd door de verkoop van deze mineralen, hebben sinds 1998 meer dan 5 miljoen mensen gedood.
In dit Centraal-Afrikaans land dat rijk is aan natuurlijke bronnen, leven mijnwerkers vaak onder vreselijke leefomstandigheden met veel geweld. De milities waardoor ze onderdrukt worden, worden door deze zogenaamde conflictmineralen gefinancierd.
De elektronica-industrie werkt samen met mijnwerkers in Congo om een verifieerbaar systeem te bouwen, zodat apparaten voor consumenten kunnen worden gebouwd met conflictvrije mineralen.
Stukken tekst van Tech Ethics: Does Conflict Free Matter? (Engels) en Intel’s Efforts Are Helping Families in the Congo (Engels)- Doe wat onderzoek naar conflictmineralen en enkele manieren waarop de elektronica-industrie met mijnwerkers werkt om deze omstandigheden te verbeteren.