Іншыя артыкулы цыкла:
- Гісторыя рэле
- Гісторыя электронных кампутараў
- Гісторыя транзістара
- Гісторыя інтэрнэту
Больш за сотню гадоў аналагавы сабака віляў лічбавым хвастом. Спробы пашырыць магчымасці нашых органаў пачуццяў – зрокі, слыху, і нават, у нейкім сэнсе, дотыку, вялі інжынераў і навукоўцаў на пошукі лепшых кампанентаў для тэлеграфа, тэлефона, радыё і радараў. Толькі па шчаслівай выпадковасці гэтыя пошукі выявілі шлях да стварэння новых тыпаў лічбавых машын. І я вырашыў расказаць гісторыю гэтай пастаяннай , Падчас якой інжынеры электрасувязі пастаўлялі зыходныя матэрыялы для першых лічбавых кампутараў, а часам нават самі праектавалі і стваралі гэтыя кампутары.
Але да 1960-х гадоў гэтае плённае супрацоўніцтва падышло да канца, а з ім і мая гісторыя. Вытворцам лічбавага абсталявання ўжо не трэба было зазіраць у свет тэлеграфа, тэлефона і радыё ў пошуках новых, палепшаных перамыкачоў, паколькі сам транзістар забяспечыў невычэрпную крыніцу паляпшэнняў. Год за годам яны капалі ўсё глыбей і глыбей, заўсёды знаходзячы спосабы экспанентна павялічваць хуткасць працы і памяншаць кошт.
Аднак нічога гэтага б не адбылося, калі б вынаходства транзістара спынілася б на .
павольны старт
У папулярнай прэсе не назіралася актыўнага энтузіязму ў сувязі з абвяшчэннем лабараторый Бэла аб вынаходстве транзістара. 1 ліпеня 1948 года ў The New York Times гэтай падзеі адвялі тры абзацы ўнізе зводкі "Навін радыё". Прычым гэтая навіна з'явілася пасля іншых, відавочна, якія лічыліся важнейшымі: напрыклад, гадзіннікавага радыёшоў «Час вальса», якое павінна было з'явіцца на NBC. Заднім розумам мы, магчыма, захочам пасмяяцца, ці нават сварыцца на невядомых аўтараў – як жа яны не змаглі распазнаць падзею, якая перавярнула свет?
Але погляд у мінулае скажае ўспрыманне, узмацняючы тыя сігналы, значнасць якіх нам вядома, хоць у той час яны губляліся ў моры шуму. Транзістар 1948 гады моцна адрозніваўся ад транзістараў кампутараў, на адным з якіх вы чытаеце гэты артыкул (калі вы не вырашылі яго раздрукаваць). Адрозніваліся так моцна, што, нягледзячы на аднолькавую назву, і якая злучае іх бесперапынную лінію ўспадкоўвання, іх трэба лічыць рознымі выглядамі, калі не рознымі родамі. У іх розныя склады, розная структура, розны прынцып функцыянавання, не кажучы ўжо пра гіганцкае адрозненне ў памерах. Толькі дзякуючы пастаянным паўторным вынаходствам нязграбная прылада, збудаваная Бардзінам і Брэтэйнам, змагла пераўтварыць мір і наша жыццё.
Насамрэч, германіевы транзістар з адной кропкай кантакту не заслугоўваў увагі большага, чым атрымаў. У яго было некалькі дэфектаў, атрыманых у спадчыну ад электроннай лямпы. Ён, вядома, быў значна меншы за самыя кампактныя лямпы. Адсутнасць распаленай ніткі азначала, што ён выдае менш цяпла, спажывае менш энергіі, не перагарае і не патрабуе прагрэву перад выкарыстаннем.
Аднак назапашванне бруду на кантактнай паверхні прыводзіла да адмоваў і зводзіла на нішто патэнцыял да даўжэйшага тэрміна службы; ён даваў больш шумны сігнал; працаваў толькі пры нізкіх магутнасцях і ў вузкім дыяпазоне частот; адмаўляў пры наяўнасці спякоты, халады ці вільготнасці; і яго не атрымлівалася вырабляць аднастайна. Некалькі транзістараў, створаных адным і тым жа спосабам аднымі і тымі ж людзьмі, валодалі б абуральна рознымі электрычнымі характарыстыкамі. І ўсё гэта суправаджалася коштам у восем разоў большым, чым у стандартнай лямпы.
Толькі да 1952 году лабараторыі Бэла (і іншыя ўладальнікі патэнта) вырашылі праблемы вытворчасці досыць для таго, каб транзістары з адной кропкай кантакту сталі практычнымі прыладамі, і нават тады яны не асабліва распаўсюдзіліся далей рынка слыхавых апаратаў, на якім адчувальнасць да коштаў была адносна нізкай, а перавагі, якія тычацца часу працы ад акумулятара, перавышалі недахопы.
Аднак тады ўжо пачаліся першыя спробы ператварыць транзістар у нешта лепшае і больш карыснае. Яны наогул пачаліся значна раней таго моманту, калі грамадскасць даведалася пра яго існаванне.
Амбіцыі Шоклі
Да канца 1947 года Біл Шоклі ў вялікай узрушанасці распачаў паездку ў Чыкага. У яго былі смутныя ідэі наконт таго, як перасягнуць нядаўна вынайдзены Бардзіным і Брэтэйнам транзістар, але яму пакуль не прадставілася шанцу распрацаваць іх. Таму замест таго, каб атрымліваць асалоду ад перапынку паміж этапамі ў працы, ён правёў Каляды і Новы год у гатэлі, запоўніўшы каля 20 старонак нататніка сваімі ідэямі. Сярод іх была прапанова новага транзістара, які складаецца з паўправадніковага сэндвіча - лустачкі з германію p-тыпу паміж двума кавалачкамі n-тыпу.
Падбадзёрваны наяўнасцю такога туза ў рукаве, Шоклі прад'явіў Бардзіну і Брэцейна прэтэнзіі па іх вяртанні ў Мюрэй-Хіл, патрабуючы ўсёй славы за вынаходства транзістара. Хіба не яго ідэя аб палявым эфекце прымусіла Бардзін і Брэцейна засесці ў лабараторыі? Няўжо не трэба з-за гэтага перадаць усе правы на патэнт яму? Аднак хітрасць Шоклі выйшла яму бокам: патэнтныя юрысты лабараторый Бэла высветлілі, што невядомы вынаходнік, , запатэнтаваў паўправадніковы ўзмацняльнік на палявым эфекце амаль за 20 гадоў да гэтага, у 1930. патэнце.
Так што, хоць лабараторыі Бэла і выдалі Шоклі шчодрую дзель славы вынаходніка, у патэнце яны згадалі толькі Бардзіна і Брэцейна. Аднак, зробленага не вернеш: амбіцыі Шоклі знішчылі яго ўзаемаадносіны з двума падпарадкаванымі. Бардзін спыніў працу над транзістарам, і сканцэнтраваўся на звышправоднасці. Ён сышоў з лабараторый у 1951. Брэтэйн застаўся там, але адмовіўся зноў працаваць з Шоклі, і настаяў на перавод у іншую групу.
З-за няздольнасці працаваць з іншымі людзьмі Шоклі так і не прасунуўся ў лабараторыях, таму таксама сышоў адтуль. У 1956 ён вярнуўся дадому ў Апала-Альта, каб заснаваць уласную кампанію па вытворчасці транзістараў, Shockley Semiconductor. Перад ад'ездам ён растаўся з жонкай Джын, калі яна аднаўлялася ад раку маткі, і сышоўся з Эмі Лэнінг, на якой неўзабаве ажаніўся. Але з двух палоў яго каліфарнійскай мары - новая кампанія і новая жонка - споўнілася толькі адна. У 1957 лепшыя яго інжынеры, разгневаныя яго стылем кіравання і кірункам, у якім ён вёў кампанію, сышлі ад яго, каб заснаваць новую фірму, Fairchild Semiconductor.
Шоклі ў 1956
Так што Шоклі кінуў пустую абалонку сваёй кампаніі і ўладкаваўся ў дэпартамент электратэхнікі ў Стэнфардзе. Там ён працягваў адштурхоўваць ад сябе сваіх калег (і свайго найстарэйшага сябра, фізіка ) якія зацікавілі яго тэорыямі расавага выраджэння і - тэмамі, непапулярнымі ў ЗША з часу заканчэння апошняй вайны, асабліва ў акадэмічных колах. Ён знаходзіў задавальненне ў развязванні спрэчак, усхваленні СМІ і выкліканні пратэстаў. Ён памёр у 1989 годзе, аддаліўшыся ад дзяцей і калег, і наведвальны толькі вечна адданай яму другой жонкай, Эмі.
Хоць яго нікчэмныя спробы на ніву прадпрымальніцтва праваліліся, Шоклі выпусціў збожжа ў плённую глебу. Вобласць заліва Сан-Францыска зрабіла на свет мноства невялікіх фірмаў, якія вырабляюць электроніку, якія абмешваў фінансаваннем федэральны ўрад падчас вайны. Fairchild Semiconductor, выпадковы сын Шоклі, спарадзіў дзясяткі новых фірмаў, парачка якіх вядомая і сёння: Intel і Advanced Micro Devices (AMD). Да пачатку 1970-х гэтая вобласць заслужыла насмешлівую мянушку "Крэмніевая даліна". Але пастойце - бо Бардзін і Брэтэйн стварылі германіевы транзістар. Адкуль узяўся крэмній?
Так у 2009 годзе выглядала закінутае месца ў Маунтин-Ую, дзе раней знаходзілася Shockley Semiconductor. Сёння будынак знесены.
Да крэмніевага скрыжавання
Лёс новага тыпу транзістара, прыдуманага Шоклі ў чыкагскім гатэлі, была значна шчаслівей, чым у яго вынаходніка. Усё дзякуючы імкненню аднаго чалавека вырошчваць адзіныя чыстыя паўправадніковыя крышталі. Гордан Ціл, фізічны хімік з Тэхаса, які вывучаў бескарысны тады германій для сваёй доктарскай, у 30-х гадах уладкаваўся на працу ў лабараторыі Бэла. Даведаўшыся аб транзістары, ён пераканаўся ў тым, што яго надзейнасць і магутнасць можна значна палепшыць, стварыўшы яго з чыстага монакрышталя, а не з якія выкарыстоўваліся тады полікрышталічных сумесяў. Шоклі адпрэчыў яго спробы, лічачы іх бескарысным марнаваннем рэсурсаў.
Аднак Ціл упарціўся і дамогся поспеху, з дапамогай інжынера-механіка Джона Літла стварыўшы апарат, які дастае маленечкі зародак крышталя з расплаўленага германію. Астуджаючыся вакол зародка, германій пашыраў яго крышталічную структуру, ствараючы бесперапынную і амаль чыстую паўправодную рашотку. Да вясны 1949 гады Ціл і Літл маглі ствараць крышталі па замове, і выпрабаванні паказалі, што яны пакідаюць далёка ззаду сваіх полікрышталічных канкурэнтаў. У прыватнасці, дададзеныя ў іх неасноўныя пераносчыкі маглі выжываць усярэдзіне сотні мікрасекунд ці нават даўжэй (супраць не больш за дзесяці мікрасекунд у іншых спробах крышталяў).
Цяпер Ціл мог дазволіць сабе больш рэсурсаў, і набраў у сваю каманду больш людзей, сярод якіх быў яшчэ адзін фізічны хімік, які прыйшоў у лабараторыі Бэла з Тэхаса - Морган Спаркс. Яны пачалі мяняць расплаў для вырабу германію p-тыпу або n-тыпу, дадаючы шарыкі адпаведных прымешак. Яшчэ за год яны ўдасканалілі тэхналогію да такой ступені, што маглі вырошчваць германіевы npn сэндвіч прама ў расплаве. І ён працаваў менавіта так, як прадказваў Шоклі: электрычны сігнал матэрыялу p-тыпу мадуляваў электрычны ток паміж двума праваднікамі, злучанымі з навакольнымі кавалачкамі n-тыпу.
Морган Спаркс і Гордан Ціл за варштатам у лабараторыях Бэла
Гэты транзістар з вырашчаным пераходам перасягнуў свайго продка з адным кропкавым кантактам амаль па ўсіх артыкулах. У асаблівасці, ён стаў больш надзейным і прадказальным, выдаваў значна менш шуму (і, такім чынам, быў больш адчувальным), і надзвычай энергаэфектыўным - спажываючы ў мільён разоў менш энергіі, чым тыповая электронная лямпа. У ліпені 1951 года лабараторыі Бэла арганізавалі яшчэ адну прэс-канферэнцыю, каб аб'явіць аб новым вынаходстве. Яшчэ да таго, як першы транзістар здолеў выйсці на рынак, ён, па сутнасці, ужо стаў неістотным.
І ўсё ж гэта быў толькі пачатак. У 1952 годзе General Electric (GE) абвясціла аб распрацоўцы новага працэсу стварэння транзістараў з пераходам, сплаўнага метаду. У яго рамках два шарыка індыя (донар p-тыпу) сплаўляліся з двух бакоў тонкай лустачкі з германію n-тыпу. Гэты працэс быў прасцей і танней, чым гадоўля пераходаў у сплаве, такі транзістар даваў менш супрацівы і падтрымліваў вялікія частоты.
Вырашчаныя і сплавінныя транзістары
У наступным годзе Гордан Ціл вырашыў вярнуцца ў свой родны штат, і ўладкаваўся на працу ў Texas Instruments (TI) у Даласе. Кампанія была заснавана пад імем Geophysical Services, Inc., і спачатку вырабляла абсталяванне для разведвання нафтавых радовішчаў, TI адкрыла падраздзяленне электронікі падчас вайны, і зараз выходзіла на рынак транзістараў па ліцэнзіі ад Western Electric (вытворчага падраздзялення лабараторый Бэла).
Ціл прынёс з сабой новыя навыкі, атрыманыя ў лабараторыях: здольнасць вырошчваць і монакрышталі крэмнія. Самай відавочнай слабасцю германію была яго адчувальнасць да тэмпературы. Падвяргаючыся ўздзеянню цяпла, атамы германію ў крышталі хутка скідалі вольныя электроны, і ён усё больш ператвараўся ў правадыр. Пры тэмпературы ў 77 ° C ён наогул пераставаў працаваць, як транзістар. Галоўнай мэтай продажаў транзістараў былі ўзброеныя сілы - патэнцыйны спажывец з нізкай коштавай адчувальнасцю і велізарным запатрабаваннем у стабільных, надзейных і кампактных электронных кампанентах. Аднак адчувальны да тэмпературы германій не спатрэбіўся б у многіх выпадках ваеннага прымянення, асабліва ў аэракасмічнай вобласці.
Крэмній быў значна стабільней, аднак расплачвацца прыходзілася значна больш высокай кропкай плаўлення, параўнальнай з кропкай плаўлення сталі. Гэта выклікала вялізныя цяжкасці, улічваючы, што для стварэння высакаякасных транзістараў патрабаваліся вельмі чыстыя крышталі. Гарачы расплаўлены крэмній убіраў бы забруджванні з любога тыгля, у якім бы знаходзіўся. Ціл з камандай з TI здолелі пераадолець гэтыя цяжкасці пры дапамозе звышчыстых узораў крэмнія ад DuPont. У траўні 1954 на канферэнцыі інстытута радыёінжынераў у Дайтане (Агаё) Тыл прадэманстраваў, што новыя крамянёвыя прылады, вырабленыя ў яго лабараторыі, працягвалі працаваць, нават быўшы пагружанымі ў гарачае масла.
Паспяховыя выскачкі
Нарэшце, прыкладна праз сем гадоў пасля першага вынаходства транзістара, яго можна было вырабляць з матэрыялу, з якім ён стаў сінонімам. І яшчэ прыкладна столькі ж часу пройдзе да з'яўлення транзістараў, якія груба нагадваюць тую форму, што выкарыстоўваецца ў нашых мікрапрацэсарах і чыпах памяці.
У 1955 годзе навукоўцы з лабараторый Бэла паспяхова навучыліся рабіць крамянёвыя транзістары з новай тэхналогіяй легавання - замест таго, каб дадаваць цвёрдыя шарыкі прымешак у вадкі расплаў, яны ўкаранялі газападобныя дабаўкі ў цвёрдую паверхню паўправадніка.). Старанна кантралюючы тэмпературу, ціск і працягласць працэдуры, яны дасягалі сапраўды неабходнай глыбіні і ступені легавання. Узмацненне кантролю над вытворчым працэсам дало ўзмацненне кантролю над электрычнымі ўласцівасцямі канчатковага прадукта. Што яшчэ важна, тэрмадыфузія дала магчымасць вырабляць прадукт партыямі - можна было легаваць вялікую пліту крэмнія, а потым нарэзаць яе на транзістары. Ваенныя забяспечылі фінансаванне лабараторый Бэла, паколькі на арганізацыю вытворчасці патрабаваліся высокія папярэднія траты. Ім патрабаваўся новы прадукт для ўльтравысокачашчыннай лініі ранняга радыёлакацыйнага выяўлення (««), ланцужку арктычных радарных станцый, прызначаных для выяўлення савецкіх бамбавікоў, якія ляцяць з боку Паўночнага полюса, і яны гатовыя былі выкласці па $100 за транзістар (гэта былі часы, калі новы аўтамабіль можна было купіць за $2000).
Легіраванне разам з , якая кіравала размяшчэннем прымешак, адкрылі магчымасць вытраўліваць увесь контур цалкам на адной паўправадніковай падкладцы - да гэтага адначасова дадумаліся ў Fairchild Semiconductor і Texas Instruments у 1959.» ад Fairchild выкарыстоўвала хімічнае асаджэнне металічных плёнак, якія злучаюць электрычныя кантакты транзістара. Яна пазбаўляла ад неабходнасці стварэння праводкі ўручную, памяншала кошт вытворчасці і павялічвала надзейнасць.
Нарэшце, у 1960-м два інжынеры з лабараторый Бэла (Джон Атала і Дэвон Кан) рэалізавалі арыгінальную канцэпцыю Шоклі транзістара на палявым эфекце. Тонкі пласт аксіду на паверхні паўправадніка змог эфектыўна душыць павярхоўныя станы, у выніку чаго электрычнае поле ад алюмініевага засаўкі пранікала ўнутр крэмнія. Так нарадзіўся MOSFET (або МАП-структура, ад метал-аксід-паўправаднік), які аказалася так лёгка мініяцюрызаваць, і які да гэтага часу выкарыстоўваецца амаль ва ўсіх сучасных кампутарах (цікава, што Аталла быў родам з Егіпта, а Кан з Паўднёвай Карэі, і практычна толькі гэтыя двое інжынераў з усёй нашай гісторыі не маюць еўрапейскіх каранёў).
Нарэшце, праз трынаццаць гадоў пасля вынаходства першага транзістара, з'явілася нешта, якое нагадвае транзістар вашага кампутара. Яго было прасцей вырабляць, ён выкарыстоўваў менш энергіі, чым плоскасцевай транзістар, аднак ён даволі павольна рэагаваў на сігналы. Толькі пасля распаўсюджвання буйных інтэгральных схем з сотнямі ці тысячамі кампанентаў, размешчанымі на адзіным чыпе, перавагі палявых транзістараў выйшлі на першы план.
Ілюстрацыя з патэнта на палявы транзістар
Палявы эфект стаў апошнім сур'ёзным укладам лабараторый Бэла ў распрацоўку транзістара. Буйныя вытворцы электронікі, такія, як лабараторыі Бэла (з іх Western Electric), General Electric, Sylvania і Westinghouse напрацавалі ўражлівы аб'ём даследаванняў паўправаднікоў. З 1952 па 1965 толькі лабараторыі Бэла зарэгістравалі больш за дзве сотні патэнтаў на гэтую тэму. І ўсё ж камерцыйны рынак хутка перайшоў у рукі такіх новых гульцоў, як Texas Instruments, Transitron і Fairchild.
Ранні рынак транзістараў быў занадта маленькім для таго, каб на яго зважалі буйныя гульцы: каля $18 млн у год у сярэдзіне 1950-х, у параўнанні з агульным аб'ёмам рынка электронікі ў $2 млрд. Аднак даследчыя лабараторыі гэтых гігантаў служылі ненаўмыснымі трэніровачнымі лагерамі, дзе маладыя навукоўцы маглі ўбіраць веды, якія тычацца паўправаднікоў, каб пасля пераходзіць да продажу сваіх паслуг менш буйным фірмам. Калі рынак лямпавай электронікі ў сярэдзіне 1960-х пачаў сур'ёзна ўціскацца, для лабараторый Бэла, Westinghouse і астатніх было ўжо занадта позна спаборнічаць з выскачкамі.
Пераход кампутараў на транзістары
У 1950-х транзістары ўварваліся ў свет электронікі ў чатырох найболей значных абласцях. Першымі двума былі слыхавыя апараты і партатыўныя радыёпрыёмнікі, у якіх нізкае энергаспажыванне, і, як следства, доўгая праца ад батарэі, перасільвалі астатнія меркаванні. Трэцяй было ваеннае прымяненне. Армія ЗША ўскладала вялікія надзеі на транзістары, як на надзейныя і кампактныя кампаненты, якія можна выкарыстоўваць усюды, ад палявога радыё да балістычных ракет. Аднак у першыя часы іх выдаткі на транзістары больш былі падобныя на стаўку на будучыню тэхналогіі, чым на пацверджанне іх тагачаснай каштоўнасці. І, нарэшце, былі яшчэ лічбавыя вылічэнні.
У кампутарнай вобласці недахопы перамыкачоў на электронных лямпах былі добра вядомыя, прычым некаторыя скептыкі да вайны нават лічылі, што электронны кампутар не атрымаецца зрабіць практычнай прыладай. Калі тысячы лямпаў збіралі ў адной прыладзе, яны пажыралі электраэнергію, выдаючы велізарную колькасць цяпла, а ў плане надзейнасці можна было пакласціся толькі на іх рэгулярнае выгаранне. Таму транзістар, які мала спажывае, халодны і не мае ніткі, стаў выратавальнікам камп'ютарных вытворцаў. Яго недахопы як узмацняльніка (да прыкладу, больш шумны выходны сігнал) не ўяўлялі такой ужо праблемы пры выкарыстанні яго ў якасці перамыкача. Адзінай перашкодай была кошт, і ў свой час яна пачне рэзка падаць.
Усе раннія амерыканскія эксперыменты з транзістарнымі кампутарамі адбываліся на скрыжаванні жадання вайскоўцаў вывучыць патэнцыял шматабяцальнай новай тэхналогіі, і жаданні інжынераў перайсці на палепшаныя перамыкачы.
У лабараторыях Бэла ў 1954 году пабудавалі TRADIC для ВПС ЗША, каб паглядзець, ці дадуць транзістары магчымасць усталяваць лічбавы кампутар на борце бамбавіка, замяніўшы ім аналагавую навігацыю і дапамога ў пошуку мэт. Лабараторыя Лінкальна з MIT распрацавала кампутар TX-0 у рамках шырокага праекту СПА у 1956. Машына выкарыстала яшчэ адзін варыянт транзістара, павярхоўна-бар'ерны, добра падыходны для высакахуткасных вылічэнняў. Philco пабудавала свой кампутар SOLO па кантракце з ВМФ (аднак рэальна - па запыце АНБ), скончыўшы яго ў 1958 (выкарыстоўваючы яшчэ адзін варыянт павярхоўна-бар'ернага транзістара).
У Заходняй Еўропе, не настолькі забяспечанай рэсурсамі падчас Халоднай вайны, гісторыя была зусім іншай. Такія машыны, як Manchester Transistor Computer, (яшчэ адна назва, натхнёная праектам ENIAC, і зашыфраваная напісаннем задам наперад), і аўстрыйскі былі пабочнымі праектамі, якія выкарыстоўвалі рэсурсы, якія іх стваральнікі маглі наскрэбці - уключаючы транзістары з адной кропкай кантакту першага пакалення.
Ідзе мноства спрэчак з нагоды тытула першага кампутара, які выкарыстоўваў транзістары. Усё, вядома, упіраецца ў выбар правільных азначэнняў такіх слоў, як "першы", "транзістарны" і "кампутар". У любым выпадку вядома, дзе гісторыя заканчваецца. Камерцыялізацыя транзістарных кампутараў пачалася амаль адразу. Год за годам кампутары за адну і тую ж цану станавіліся ўсё больш магутнымі, а кампутары адной магутнасці станавіліся ўсё танней, і гэты працэс здаваўся настолькі няўмольным, што яго ўзвялі ў ранг закону, побач з гравітацыяй і захаваннем энергіі. Ці трэба нам спрачацца аб тым, які каменьчык стаў першым у абвале?
Адкуль узяўся закон Мура?
Набліжаючыся да канчатка гісторыі перамыкача, варта задаць пытанне: што прывяло да з'яўлення гэтага абвалу? Чаму закон Мура існуе (ці існаваў - паспрачаемся пра гэта ў іншы раз)? Для самалётаў або пыласосаў закона Мура няма, як няма яго для электронных лямпаў ці рэле.
Адказ складаецца з дзвюх частак:
- Лагічныя ўласцівасці перамыкача як катэгорыі артэфакта.
- Магчымасць выкарыстоўваць чыста хімічныя працэсы для вырабу транзістараў.
Спачатку аб сутнасці перамыкача. Уласцівасці большасці артэфактаў абавязаны задавальняць шырокаму спектру няўмольных фізічных абмежаванняў. Пасажырскі самалёт павінен вытрымліваць агульную вагу мноства людзей. Пыласос павінен умець засмоктваць пэўную колькасць бруду за пэўны час з вызначанага фізічнага пляца. Самалёты і пыласосы будуць бескарыснымі, калі паменшыць іх да нанамаштабаў.
У перамыкача ж - аўтаматычнага перамыкача, якога ніколі не дакраналася рука чалавека - фізічных абмежаванняў значна менш. У яго павінна быць два розных станы, і ён павінен умець паведамляць іншым такім жа перамыкачам змена іх станаў. Гэта значыць, усё, што ён павінен умець, гэта ўключацца і выключацца. Што ж такога асаблівага ў транзістарах? Чаму іншыя віды лічбавых перамыкачоў не адчулі такіх экспанентных паляпшэнняў?
Тут мы падыходзім да другога факта. Транзістары можна вырабляць пры дапамозе хімічных працэсаў без механічнага ўмяшання. З самага пачатку ключавым элементам вытворчасці транзістараў было прымяненне хімічных прымешак. Затым з'явіўся планарны працэс, які ўхіліў апошні механічны крок з вытворчасці далучэнне правадоў. У выніку ён пазбавіўся апошняга фізічнага абмежавання на мініяцюрызацыю. Транзістарам ужо не трэба было быць досыць буйнымі для пальцаў чалавека - ці для любой механічнай прылады. Усё рабіла простая хімія, на няўяўна маленькім маштабе: кіслата для тручэння, святло для кіравання тым, якія часткі паверхні будуць супрацьстаяць тручэнню, і пары для ўкаранення прымешак і металічных плёнак на вытручаныя дарожкі.
А навошта ўвогуле патрэбна мініяцюрызацыя? Памяншэнне памеру давала цэлую плеяду прыемных пабочных эфектаў: павелічэнне хуткасці пераключэння, памяншэнне спажывання энергіі і кошты асобных асобнікаў. Гэтыя магутныя стымулы заахвоцілі ўсіх займацца пошукам спосабаў наступнага памяншэння перамыкачоў. І паўправадніковая індустрыя за час жыцця аднаго чалавека перайшла ад вырабу перамыкачоў памерам з пазногаць да пакавання дзясяткаў мільёнаў перамыкачоў на квадратны міліметр. Ад запыту васьмі даляраў за адзін перамыкач да прапановы дваццаці мільёнаў перамыкачоў за даляр.
Чып памяці Intel 1103 ад 1971 гады. Асобныя транзістары, памерам усяго ў дзясяткі мікраметраў, ужо неадметныя вокам. А з таго часу яны зменшыліся яшчэ ў тысячу разоў.
Што яшчэ пачытаць:
- Ernest Bruan і Stuart MacDonald, Revolution in Miniature (1978)
- Міхайла Рыордана і Ліліяна Ходдэсона, Крышталя пажару (1997)
- Joel Shurkin, Broken Genius (1997)
Крыніца: habr.com