MITEN PIENI SIRU MUUTTI KOKO ALAN

Käytät tälläkin hetkellä todennäköisesti jotain mikrosirulla varustettua laitetta.

Mikrosiru eli mikropiiri on hermosto, joka ohjaa lähes joka ainoaa sähkölaitetta maailmassa. Sen varaan perustuvat niin tietokoneet, matkapuhelimet, satelliitit, kodin elektroniikka, lentokoneet, mikroaaltouunit, pesukoneet, iPodit, autot, internet kuin myös tietenkin kuulokojeet.

Ennen mikrosirun keksimistä sähkölaitteista, esim. tietokoneissa ja radioissa, käytettiin elektroniputkia tai -venttiilejä, jotka ovat hankalia, raskaita ja synnyttivät paljon kuumuutta sekä kuluttivat paljon virtaa. Esim. 40-luvulla tyypillisissä tietokoneissa oli yli 10 000 elektroniputkea, ja ne veivät tilaa noin 100 neliömetrin verran.

Kun transistori keksittiin 1947, yhtäkkiä olikin mahdollista valmistaa monimutkaisempia ja nopeampia sähköpiirejä, joiden avulla myös laitteista saatiin pienempiä ja tehokkaampia. Aluksi transistorit valmistettiin kuitenkin erillisosina ja liitettiin muihin sähköosiin, jotta saatiin muodostettua sähköpiiri. Tästä oli seurauksena monenlaisia ongelmia, sillä osia oli yksinkertaisesti liikaa. Jotta piireistä saatiin tehtyä vielä nopeampia, transistorit oli pakattava koko ajan lähemmäksi toisiaan.

Mikrosiru on kahden sähköteknikon, Jack Kilbyn ja Robert Noycen, uutteran työn tulosta. Sattuman oikusta kumpikin heistä pyrki ratkaisemaan saman ongelman suunnilleen samaan aikaan 50-luvun loppupuolella: miten saada enemmän vähemmästä.

Heidän ratkaisunsa transistoreiden fyysisiin rajoituksiin oli pakata ei pelkästään transistorit vaan kaikki muutkin sähköiset komponentit, kuten vastukset, kondensaattorit ja diodit, samaan muistipiiriin, kaikki valmistettuina samasta materiaalista (esim. silikonista). Tämä tarkoitti, että kaikki voitiin yhdistää keskenään muodostamaan täydellisen virtapiirin.

Tutkimus- ja tuotekehitysinsinööri Thomas Troelsenin mukaan nykyaikaiset sirut koostuvat miljoonista yhteen liitetyistä transistoreista, jotka on tungettu muutaman millimetrin alueelle. ”Kun puhumme sirusta, kyseessä on oikeastaan pala piitä, erittäin yleistä alkuainetta, ja tämä pala on vain sormenkynnen kokoinen”,” hän kertoo. ”Kynsien koko vaihtelee aivan kuten sirujenkin. Tämän piin palasen pinnalle on rakennettu transistorien ja joskus muiden sähköosien verkosto, joka muodostaa mikropiirin.””

Kuulokojealan kannalta mikrosiru on ollut mullistava keksintö. Siru ei ole ainoastaan pienentänyt merkittävästi kuulokojeiden kokoa, vaan tri Bob Morelyn, joka toimii sähkö- ja järjestelmäsuunnittelun apulaisprofessorina Washington University -yliopistossa St. Louisissa Yhdysvalloissa, mukaan se on nostanut myös äänenkäsittelyn aivan uudelle tasolle ja mahdollistanut monenlaisten uusien toimintojen sisällyttämisen kojeeseen. ”Kun transistorit pienenivät koko ajan ja voimme laittaa yhteen siruun enemmän osia virrankulutuksen pysyessä samana, pystyimme lisäämään sirulle edistyneitä aktiivisia äänen kiertoa estäviä ja melua vähentäviä algoritmeja.””

Sirut ovat epäilemättä mullistaneet koko alan. ”Voi hyvin sanoa, että sekä sirut yleisesti että erityisesti digitaaliset sirut ovat mullistaneet koko kuulokojealan”, ” Thomas Troelsen kertoo. ”Ilman analogisia siruja kehitys olisi pysähtynyt vuoden 1985 tasolle, ja ilman digitaalisia siruja olisimme edelleen vuoden 1995 tasolla. Yhteen kojeeseen mahtuvien elementtien määrä kasvaa koko ajan puolijohdealan eli siruvalmistajien tekniikan kehittyessä.””

Ja tämä uskomaton tekniikka on tuottanut valtavia etuja kuulokojeiden käyttäjille – ei pelkästään tekniikan, vaan myös suunnittelun suhteen. ”Mikrosiru mahdollistaa monipuolisemmat toiminnot vähäisemmällä virrankulutuksella ja pienemmässä tilassa. Tämä on vaikuttanut myös kuulokojeiden suunnitteluun. Koska sirujen viemä tila ja virrankulutus pienenevät koko ajan, koteloista ja paristoista tulee koko ajan pienempiä. Niinpä kojeista voidaan suunnitella näyttävämpiä”,” Thomas Troelsen kehuu

Bob Morley kertoo myös digitaalitekniikan edistäneen kuulokojeiden kehitystä; digitaalikojeilla ei ole ainoastaan parempi äänenlaatu ja parempi puheen ymmärrettävyys, vaan ne myös tuntuvat mukavammilta korvassa. On myös tärkeää muistaa, että tämä tekniikka on vaikuttanut huomattavasti koko kuulontutkimusalaan. Alan ammattilaisten kannalta sirutekniikka ”on lisännyt koulutustarvetta, sillä edistyneempien laitteiden sovitus on tarkempaa”.” ”Audionomit voivat kuitenkin tarjota enemmän toimintoja, jotka auttavat kuulokojeiden käyttäjiä.”” Kaiken lisäksi käyttäjät voivat nauttia monenlaisista muista eduista, kuten ”tarkasta ja hyvästä istuvuudesta, suurimman antotason rajoittamisen ja kierroneston tuomasta paremmasta käyttömukavuudesta sekä melunvaimennuksesta ja suuntamikrofoneista, jotka parantavat puheesta selvän saamista”.”

Yksi on varmaa: ilman pikkuruista mikrosirua maailma – ja etenkin kuulokoje – olisi aivan erilainen.