Erthyglau eraill yn y gyfres:
- Hanes y ras gyfnewid
- Hanes cyfrifiaduron electronig
- Hanes y transistor
- Hanes rhyngrwyd
Ers dros gan mlynedd, mae'r ci analog wedi bod yn ysgwyd ei gynffon ddigidol. Arweiniodd ymdrechion i ehangu galluoedd ein synhwyrau - gweledigaeth, clyw, a hyd yn oed, ar un ystyr, cyffwrdd - beirianwyr a gwyddonwyr i chwilio am gydrannau gwell ar gyfer telegraffau, ffonau, radios a radar. Dim ond trwy lwc pur y darganfu'r chwiliad hwn y ffordd i greu mathau newydd o beiriannau digidol. A phenderfynais adrodd hanes y cysonyn hwn , pan oedd peirianwyr telathrebu yn cyflenwi'r deunyddiau crai ar gyfer y cyfrifiaduron digidol cyntaf, ac weithiau hyd yn oed yn dylunio ac adeiladu'r cyfrifiaduron hynny eu hunain.
Ond erbyn y 1960au, daeth y cydweithio ffrwythlon hwn i ben, a chyda hynny fy stori. Nid oedd yn rhaid i weithgynhyrchwyr offer digidol bellach edrych i fyd telegraff, ffôn a radio am switshis newydd, gwell, gan fod y transistor ei hun yn ffynhonnell ddihysbydd o welliannau. Flwyddyn ar ôl blwyddyn buont yn cloddio'n ddyfnach ac yn ddyfnach, bob amser yn dod o hyd i ffyrdd o gynyddu cyflymder yn esbonyddol a lleihau costau.
Fodd bynnag, ni fyddai dim o hyn wedi digwydd pe bai dyfais y transistor wedi dod i ben .
Dechrau araf
Nid oedd llawer o frwdfrydedd yn y wasg boblogaidd dros gyhoeddiad Bell Labs ynghylch dyfeisio’r transistor. Ar 1 Gorffennaf, 1948, neilltuodd The New York Times dri pharagraff i'r digwyddiad ar waelod ei adroddiad Radio News. Ar ben hynny, ymddangosodd y newyddion hwn ar ôl eraill, yn amlwg yn cael ei ystyried yn bwysicach: er enghraifft, y sioe radio awr o hyd "Waltz Time", a oedd i fod i ymddangos ar NBC. O edrych yn ôl, efallai y byddwn ni eisiau chwerthin, neu hyd yn oed waradwyddo'r awduron anhysbys - sut wnaethon nhw fethu ag adnabod y digwyddiad a drodd y byd wyneb i waered?
Ond mae edrych yn ôl yn ystumio canfyddiad, gan chwyddo arwyddion y gwyddom eu bod wedi colli eu harwyddocâd mewn môr o sŵn ar y pryd. Roedd transistor 1948 yn wahanol iawn i transistorau'r cyfrifiaduron yr ydych yn darllen yr erthygl hon arnynt (oni bai eich bod wedi penderfynu ei hargraffu). Yr oeddynt yn gwahaniaethu cymaint, fel, er gwaethaf yr un enw, a llinell ddi-dor yr etifeddiaeth yn eu cysylltu, y dylid eu hystyried yn wahanol rywogaethau, os nad yn genera gwahanol. Mae ganddynt gyfansoddiadau gwahanol, strwythurau gwahanol, gwahanol egwyddorion gweithredu, heb sôn am y gwahaniaeth enfawr mewn maint. Dim ond trwy ailddyfeisio cyson y gallai'r ddyfais drwsgl a adeiladwyd gan Bardeen a Brattain drawsnewid y byd a'n bywydau.
Mewn gwirionedd, nid oedd y transistor germanium un pwynt yn haeddu mwy o sylw nag a gafodd. Roedd ganddo nifer o ddiffygion a etifeddwyd o'r tiwb gwactod. Roedd, wrth gwrs, yn llawer llai na'r lampau mwyaf cryno. Roedd absenoldeb ffilament poeth yn golygu ei fod yn cynhyrchu llai o wres, yn defnyddio llai o ynni, nid oedd yn llosgi allan, ac nid oedd angen ei gynhesu cyn ei ddefnyddio.
Fodd bynnag, arweiniodd y casgliad o faw ar yr wyneb cyswllt at fethiannau a negyddu'r potensial ar gyfer bywyd gwasanaeth hirach; roedd yn rhoi arwydd mwy swnllyd; yn gweithio ar bwerau isel yn unig ac mewn ystod amledd cul; methu ym mhresenoldeb gwres, oerfel neu leithder; ac ni ellid ei gynyrchu yn unffurf. Byddai gan sawl transistor a grëwyd yn yr un modd gan yr un bobl nodweddion trydanol hollol wahanol. A daeth hyn i gyd ar gost wyth gwaith yn fwy na lamp safonol.
Nid tan 1952 yr oedd Bell Labs (a deiliaid patentau eraill) wedi datrys y problemau gweithgynhyrchu ddigon i transistorau un pwynt ddod yn ddyfeisiau ymarferol, a hyd yn oed wedyn nid oeddent yn lledaenu llawer y tu hwnt i'r farchnad cymorth clyw, lle roedd sensitifrwydd pris yn gymharol isel. ac roedd y manteision o ran bywyd batri yn drech na'r anfanteision.
Fodd bynnag, roedd yr ymdrechion cyntaf eisoes wedi dechrau troi'r transistor yn rhywbeth gwell a mwy defnyddiol. Fe ddechreuon nhw mewn gwirionedd yn llawer cynt na'r foment pan glywodd y cyhoedd am ei fodolaeth.
Uchelgeisiau Shockley
Tua diwedd 1947, aeth Bill Shockley ar daith i Chicago mewn cyffro mawr. Roedd ganddo syniadau amwys am sut i guro’r transistor a ddyfeisiwyd yn ddiweddar gan Bardeen a Brattain, ond nid oedd wedi cael cyfle i’w datblygu eto. Felly yn lle mwynhau egwyl rhwng cyfnodau o waith, treuliodd y Nadolig a'r Flwyddyn Newydd yn y gwesty, gan lenwi tua 20 tudalen o lyfr nodiadau gyda'i syniadau. Yn eu plith roedd cynnig ar gyfer transistor newydd yn cynnwys brechdan lled-ddargludyddion - sleisen o germanium math-p rhwng dau ddarn o n-math.
Wedi'i annog gan y brwdfrydedd hwn i fyny ei lawes, hawliodd Shockley Bardeen a Brattain am ddychwelyd i Murray Hill, gan hawlio'r clod i gyd am ddyfeisio'r transistor. Onid ei syniad ef o'r effaith maes a gafodd Bardeen a Brattain i mewn i'r labordy? Oni ddylai hyn ei gwneud yn angenrheidiol i drosglwyddo pob hawl i'r patent iddo? Fodd bynnag, ategodd tric Shockley: darganfu cyfreithwyr patent Bell Labs fod y dyfeisiwr anhysbys, , patent mwyhadur effaith maes lled-ddargludyddion bron i 20 mlynedd ynghynt, ym 1930. Ni weithredodd Lilienfeld, wrth gwrs, ei syniad erioed, o ystyried cyflwr y deunyddiau ar y pryd, ond roedd y risg o orgyffwrdd yn rhy fawr - roedd yn well osgoi sôn yn llwyr yr effaith maes mewn patent
Felly, er bod Bell Labs wedi rhoi cyfran hael o gredyd y dyfeisiwr i Shockley, dim ond Bardeen a Brattain a enwasant yn y patent. Fodd bynnag, ni ellir dadwneud yr hyn a wnaed: dinistriodd uchelgeisiau Shockley ei berthynas â dau is-weithiwr. Rhoddodd Bardeen y gorau i weithio ar y transistor a chanolbwyntio ar uwch-ddargludedd. Gadawodd y labordai yn 1951. Arhosodd Brattain yno, ond gwrthododd weithio gyda Shockley eto, a mynnodd gael ei drosglwyddo i grŵp arall.
Oherwydd ei anallu i weithio gyda phobl eraill, ni wnaeth Shockley unrhyw gynnydd yn y labordai, felly gadawodd yno hefyd. Ym 1956, dychwelodd adref i Palo Alto i ddechrau ei gwmni transistor ei hun, Shockley Semiconductor. Cyn gadael, gwahanodd oddi wrth ei wraig Jean tra roedd hi'n gwella o ganser y groth, a daeth i gysylltiad ag Emmy Lanning, y priododd yn fuan. Ond o ddau hanner ei freuddwyd Califfornia - cwmni newydd a gwraig newydd - dim ond un ddaeth yn wir. Ym 1957, gadawodd ei beirianwyr gorau, a oedd wedi'u cythruddo gan ei ddull rheoli a'r cyfeiriad yr oedd yn cymryd y cwmni, iddo sefydlu cwmni newydd, Fairchild Semiconductor.
Shockley yn 1956
Felly gadawodd Shockley gragen wag ei gwmni a chymerodd swydd yn yr adran peirianneg drydanol yn Stanford. Yno parhaodd i ddieithrio ei gydweithwyr (a'i ffrind hynaf, y ffisegydd ) damcaniaethau am ddirywiad hiliol a oedd o ddiddordeb iddo a – pynciau sydd wedi bod yn amhoblogaidd yn yr Unol Daleithiau ers diwedd y rhyfel diwethaf, yn enwedig mewn cylchoedd academaidd. Roedd yn bleser ganddo ysgogi dadlau, chwipio'r cyfryngau ac achosi protestiadau. Bu farw ym 1989, wedi ymddieithrio oddi wrth ei blant a'i gydweithwyr, a dim ond ei ail wraig ymroddedig, Emmy, yn ymweld â hi.
Er i'w ymdrechion gwan at entrepreneuriaeth fethu, roedd Shockley wedi plannu hedyn mewn pridd ffrwythlon. Cynhyrchodd Ardal Bae San Francisco lawer o gwmnïau electroneg bach, a gafodd eu fflysio â chyllid gan y llywodraeth ffederal yn ystod y rhyfel. Fe wnaeth Fairchild Semiconductor, epil damweiniol Shockley, silio dwsinau o gwmnïau newydd, y mae cwpl ohonynt yn dal i fod yn hysbys heddiw: Intel ac Advanced Micro Devices (AMD). Erbyn dechrau'r 1970au, roedd yr ardal wedi ennill y llysenw dirdynnol "Silicon Valley." Ond arhoswch funud - Bardeen a Brattain greodd y transistor germanium. O ble daeth silicon?
Dyma sut olwg oedd ar safle segur Mountain View a fu gynt yn gartref i Shockley Semiconductor yn 2009. Heddiw mae'r adeilad wedi'i ddymchwel.
Tuag at Groesffordd Silicon
Roedd tynged math newydd o transistor, a ddyfeisiwyd gan Shockley mewn gwesty yn Chicago, yn llawer hapusach na dyfeisiwr ei ddyfeisiwr. Mae'r cyfan diolch i awydd un dyn i dyfu crisialau lled-ddargludyddion sengl, pur. Cymerodd Gordon Teal, cemegydd corfforol o Texas a oedd wedi astudio'r germaniwm diwerth ar y pryd ar gyfer ei ddoethuriaeth, swydd yn Bell Labs yn y 30au. Ar ôl dysgu am y transistor, daeth yn argyhoeddedig y gellid gwella ei ddibynadwyedd a'i bŵer yn sylweddol trwy ei greu o grisial sengl pur, yn hytrach nag o'r cymysgeddau amlgrisialog a ddefnyddiwyd bryd hynny. Gwrthododd Shockley ei ymdrechion fel gwastraff adnoddau.
Fodd bynnag, parhaodd Corhwyaid a chael llwyddiant, gyda chymorth y peiriannydd mecanyddol John Little, gan greu dyfais sy'n echdynnu hedyn crisial bach o germaniwm tawdd. Wrth i germaniwm oeri o amgylch y cnewyllyn, ehangodd ei strwythur grisial, gan greu dellten lled-ddargludol barhaus a bron yn bur. Erbyn gwanwyn 1949, roedd Corhwyaid a Bach yn gallu creu crisialau i drefn, a dangosodd profion eu bod ymhell ar ei hôl hi o ran eu cystadleuwyr amlgrisialog. Yn benodol, gallai mân gludwyr a ychwanegwyd atynt oroesi y tu mewn am gant microseconds neu hyd yn oed yn hirach (yn erbyn dim mwy na deg microseconds mewn samplau crisial eraill).
Nawr fe allai Corhwyaden fforddio mwy o adnoddau, a recriwtiodd fwy o bobl i'w dîm, ac yn eu plith roedd cemegydd corfforol arall a ddaeth i Bell Labs o Texas - Morgan Sparks. Dechreuon nhw newid y tawdd i wneud germaniwm math-p neu n-math trwy ychwanegu gleiniau o amhureddau priodol. O fewn blwyddyn, roeddent wedi gwella'r dechnoleg i'r fath raddau fel y gallent dyfu brechdan germanium npn yn uniongyrchol yn y toddi. Ac fe weithiodd yn union fel y rhagfynegodd Shockley: roedd signal trydanol o'r deunydd math-p yn modiwleiddio'r cerrynt trydanol rhwng dau ddargludydd sy'n gysylltiedig â'r darnau math n o'i amgylch.
Morgan Sparks a Gordon Teal mewn mainc waith yn Bell Labs
Mae'r transistor cyffordd hwn sydd wedi'i dyfu yn perfformio'n well na'i hynafiad un pwynt cyswllt bron ym mhob ffordd. Yn benodol, roedd yn fwy dibynadwy a rhagweladwy, yn cynhyrchu llawer llai o sŵn (ac felly'n fwy sensitif), ac yn hynod o ynni-effeithlon - gan ddefnyddio miliwn gwaith yn llai o ynni na thiwb gwactod arferol. Ym mis Gorffennaf 1951, cynhaliodd Bell Labs gynhadledd i'r wasg arall i gyhoeddi'r ddyfais newydd. Hyd yn oed cyn i'r transistor cyntaf lwyddo i gyrraedd y farchnad, roedd eisoes wedi dod yn amherthnasol yn ei hanfod.
Ac eto, dim ond y dechrau oedd hyn. Ym 1952, cyhoeddodd General Electric (GE) ddatblygiad proses newydd ar gyfer gwneud transistorau cyffordd, y dull ymasiad. Yn ei fframwaith, cafodd dwy bêl o indium (rhoddwr math-p) eu hasio ar y ddwy ochr i dafell denau o germanium n-math. Roedd y broses hon yn symlach ac yn rhatach na thyfu cyffyrdd mewn aloi; roedd transistor o'r fath yn rhoi llai o wrthwynebiad ac yn cefnogi amleddau uwch.
Transistorau wedi'u tyfu a'u hasio
Y flwyddyn ganlynol, penderfynodd Gordon Teal ddychwelyd i'w gyflwr enedigol a chymerodd swydd yn Texas Instruments (TI) yn Dallas. Sefydlwyd y cwmni fel Geophysical Services, Inc., ac i ddechrau cynhyrchodd offer ar gyfer archwilio olew, roedd TI wedi agor adran electroneg yn ystod y rhyfel, ac roedd bellach yn ymuno â'r farchnad transistor dan drwydded gan Western Electric (adran weithgynhyrchu Bell Labs).
Daeth corhwyaid â sgiliau newydd a ddysgwyd yn y labordai gydag ef: y gallu i dyfu a monocrisialau silicon. Gwendid amlycaf germaniwm oedd ei sensitifrwydd i dymheredd. Pan fyddant yn agored i wres, mae'r atomau germaniwm yn y grisial yn gollwng electronau rhydd yn gyflym, ac fe drodd yn gynyddol yn ddargludydd. Ar dymheredd o 77 °C stopiodd weithio'n gyfan gwbl fel transistor. Y prif darged ar gyfer gwerthu transistor oedd y fyddin - defnyddiwr posibl gyda sensitifrwydd pris isel ac angen enfawr am gydrannau electronig sefydlog, dibynadwy a chryno. Fodd bynnag, ni fyddai germaniwm sy'n sensitif i dymheredd yn ddefnyddiol mewn llawer o gymwysiadau milwrol, yn enwedig yn y maes awyrofod.
Roedd silicon yn llawer mwy sefydlog, ond daeth ar gost pwynt toddi llawer uwch, sy'n debyg i un dur. Achosodd hyn anawsterau aruthrol, o ystyried bod angen crisialau pur iawn i greu transistorau o ansawdd uchel. Byddai silicon tawdd poeth yn amsugno halogion o ba bynnag grocible yr oedd ynddo. Llwyddodd Teel a'i dîm yn TI i oresgyn yr heriau hyn gan ddefnyddio samplau silicon pur iawn o DuPont. Ym mis Mai 1954, mewn cynhadledd Sefydliad Peirianneg Radio yn Dayton, Ohio, dangosodd Teal fod dyfeisiau silicon newydd a gynhyrchwyd yn ei labordy yn parhau i weithio hyd yn oed pan oeddent wedi'u trochi mewn olew poeth.
Upstars llwyddiannus
Yn olaf, tua saith mlynedd ar ôl i'r transistor gael ei ddyfeisio gyntaf, gellid ei wneud o'r deunydd y daeth yn gyfystyr ag ef. A bydd tua'r un faint o amser yn mynd heibio cyn ymddangosiad transistorau sy'n debyg yn fras i'r siâp a ddefnyddir yn ein microbroseswyr a'n sglodion cof.
Ym 1955, dysgodd gwyddonwyr Bell Labs yn llwyddiannus i wneud transistorau silicon gyda thechnoleg dopio newydd - yn lle ychwanegu peli solet o amhureddau i doddi hylif, fe wnaethant gyflwyno ychwanegion nwyol i arwyneb solet y lled-ddargludydd (). Trwy reoli tymheredd, gwasgedd a hyd y driniaeth yn ofalus, cyflawnwyd y dyfnder a'r graddau gofynnol o gyffuriau yn union. Mae mwy o reolaeth dros y broses weithgynhyrchu wedi rhoi mwy o reolaeth dros briodweddau trydanol y cynnyrch terfynol. Yn bwysicach fyth, roedd trylediad thermol yn ei gwneud hi'n bosibl cynhyrchu'r cynnyrch mewn sypiau - fe allech chi ddopio slab mawr o silicon ac yna ei dorri'n transistorau. Darparodd y fyddin gyllid ar gyfer Bell Laboratories oherwydd bod angen costau uchel ymlaen llaw ar gyfer sefydlu cynhyrchiant. Roedd angen cynnyrch newydd arnyn nhw ar gyfer cyswllt radar rhybudd cynnar amledd uchel iawn (“"), cadwyn o orsafoedd radar Arctig a gynlluniwyd i ganfod awyrennau bomio Sofietaidd yn hedfan o Begwn y Gogledd, ac roeddent yn barod i gragen allan $100 fesul transistor (dyma'r dyddiau pan ellid prynu car newydd am $2000).
Cyd-fynd â , a oedd yn rheoli lleoliad amhureddau, agorodd y posibilrwydd o ysgythru’r gylched gyfan yn gyfan gwbl ar un swbstrad lled-ddargludyddion - roedd Fairchild Semiconductor a Texas Instruments yn meddwl am hyn ar yr un pryd ym 1959.”" Defnyddiodd Fairchild ddyddodiad cemegol o ffilmiau metel sy'n cysylltu cysylltiadau trydanol y transistor. Roedd yn dileu'r angen i greu gwifrau â llaw, lleihau costau cynhyrchu a mwy o ddibynadwyedd.
Yn olaf, ym 1960, gweithredodd dau beiriannydd Bell Labs (John Atalla a Davon Kahn) gysyniad gwreiddiol Shockley ar gyfer transistor effaith maes. Roedd haen denau o ocsid ar wyneb y lled-ddargludydd yn gallu atal cyflyrau arwyneb yn effeithiol, gan achosi i'r maes trydan o'r giât alwminiwm dreiddio i'r silicon. Felly ganwyd y MOSFET [transistor effaith maes lled-ddargludyddion metel-ocsid] (neu strwythur MOS, o fetel-ocsid-lled-ddargludydd), a drodd allan i fod mor hawdd i'w miniatureiddio, ac sy'n dal i gael ei ddefnyddio ym mron pob cyfrifiadur modern (yn ddiddorol , Roedd Atalla yn dod o'r Aifft, ac mae Kang yn dod o Dde Korea, ac yn ymarferol dim ond y ddau beiriannydd hyn o'n holl hanes nad oes ganddynt wreiddiau Ewropeaidd).
Yn olaf, dair blynedd ar ddeg ar ôl dyfeisio'r transistor cyntaf, ymddangosodd rhywbeth tebyg i'r transistor yn eich cyfrifiadur. Roedd yn haws gweithgynhyrchu ac yn defnyddio llai o bŵer na'r transistor cyffordd, ond roedd yn eithaf araf i ymateb i signalau. Dim ond gyda'r toreth o gylchedau integredig ar raddfa fawr, gyda channoedd neu filoedd o gydrannau wedi'u lleoli ar un sglodyn, y daeth manteision transistorau effaith maes i'r amlwg.
Darlun o'r patent effaith maes transistor
Effaith y maes oedd cyfraniad mawr olaf Bell Labs i ddatblygiad y transistor. Mae gwneuthurwyr electroneg mawr fel Bell Laboratories (gyda'u Western Electric), General Electric, Sylvania a Westinghouse wedi cronni swm trawiadol o ymchwil lled-ddargludyddion. Rhwng 1952 a 1965, cofrestrodd Bell Laboratories yn unig fwy na dau gant o batentau ar y pwnc hwn. Ac eto, daeth y farchnad fasnachol yn gyflym i ddwylo chwaraewyr newydd fel Texas Instruments, Transitron, a Fairchild.
Roedd y farchnad transistor cynnar yn rhy fach i ddenu sylw'r prif chwaraewyr: tua $18 miliwn y flwyddyn yng nghanol y 1950au, o'i gymharu â chyfanswm marchnad electroneg o $2 biliwn, ond roedd labordai ymchwil y cewri hyn yn gwasanaethu fel gwersylloedd hyfforddi anfwriadol. lle gallai gwyddonwyr ifanc amsugno gwybodaeth lled-ddargludyddion cyn symud ymlaen i werthu eu gwasanaethau i gwmnïau llai. Pan ddechreuodd y farchnad electroneg tiwbiau grebachu'n ddifrifol yng nghanol y 1960au, roedd hi'n rhy hwyr i Bell Labs, Westinghouse a'r gweddill gystadlu â'r upstarts.
Trosglwyddo cyfrifiaduron i transistorau
Yn y 1950au, ymosododd transistorau ar y byd electroneg mewn pedwar prif faes. Y ddau gyntaf oedd cymhorthion clyw a radios cludadwy, lle roedd defnydd pŵer isel a bywyd batri hir o ganlyniad yn drech na ystyriaethau eraill. Defnydd milwrol oedd y trydydd. Roedd gan Fyddin yr UD obeithion mawr am transistorau fel cydrannau dibynadwy, cryno y gellid eu defnyddio ym mhopeth o radios maes i daflegrau balistig. Fodd bynnag, yn y dyddiau cynnar, roedd eu gwariant ar transistorau yn ymddangos yn debycach i bet ar ddyfodol technoleg na chadarnhad o'u gwerth bryd hynny. Ac yn olaf, roedd cyfrifiadura digidol hefyd.
Yn y maes cyfrifiadurol, roedd diffygion switshis tiwb gwactod yn adnabyddus, gyda rhai amheuwyr cyn y rhyfel hyd yn oed yn credu na ellid gwneud cyfrifiadur electronig yn ddyfais ymarferol. Pan gasglwyd miloedd o lampau mewn un ddyfais, roeddent yn bwyta trydan, gan gynhyrchu llawer iawn o wres, ac o ran dibynadwyedd, dim ond ar eu llosgi arferol y gallai rhywun ddibynnu arnynt. Felly, daeth y transistor pŵer isel, oer a di-edau yn achubwr gweithgynhyrchwyr cyfrifiaduron. Nid oedd ei anfanteision fel mwyhadur (allbwn mwy swnllyd, er enghraifft) yn gymaint o broblem wrth ei ddefnyddio fel switsh. Yr unig rwystr oedd y gost, ac yn y man byddai'n dechrau disgyn yn sydyn.
Digwyddodd pob un o'r arbrofion cynnar yn America gyda chyfrifiaduron transistorized ar groesffordd awydd y fyddin i archwilio potensial technoleg newydd addawol ac awydd peirianwyr i symud i switshis gwell.
Adeiladodd Bell Labs TRADIC ar gyfer Awyrlu’r Unol Daleithiau ym 1954 i weld a fyddai transistorau yn galluogi gosod cyfrifiadur digidol ar fwrdd awyren fomio, gan ddisodli llywio analog a chynorthwyo i ddod o hyd i dargedau. Datblygodd Labordy MIT Lincoln y cyfrifiadur TX-0 fel rhan o brosiect amddiffyn aer helaeth ym 1956. Defnyddiodd y peiriant amrywiad arall o'r transistor rhwystr arwyneb, sy'n addas iawn ar gyfer cyfrifiadura cyflym. Adeiladodd Philco ei gyfrifiadur SOLO o dan gontract gyda'r Llynges (ond mewn gwirionedd ar gais yr NSA), gan ei orffen ym 1958 (gan ddefnyddio amrywiad arall o'r transistor rhwystr arwyneb).
Yng Ngorllewin Ewrop, gyda llai o adnoddau yn ystod y Rhyfel Oer, roedd y stori'n wahanol iawn. Peiriannau fel y Manchester Transistor Computer, (enw arall wedi'i ysbrydoli gan brosiect ENIAC, ac wedi'i sillafu'n ôl), ac Awstria oedd prosiectau ochr a ddefnyddiodd yr adnoddau y gallai eu crewyr eu crafu gyda'i gilydd - gan gynnwys transistorau un pwynt cenhedlaeth gyntaf.
Mae llawer o ddadlau dros deitl y cyfrifiadur cyntaf i ddefnyddio transistorau. Mae'r cyfan yn dibynnu, wrth gwrs, i ddewis y diffiniadau cywir ar gyfer geiriau fel "cyntaf," "transistor," a "cyfrifiadur." Beth bynnag, rydyn ni'n gwybod ble mae'r stori'n gorffen. Dechreuodd masnacheiddio cyfrifiaduron transistorized bron ar unwaith. Flwyddyn ar ôl blwyddyn, daeth cyfrifiaduron am yr un pris yn fwy a mwy pwerus, a daeth cyfrifiaduron o'r un pŵer yn rhatach, ac roedd y broses hon yn ymddangos mor ddi-ildio nes iddo gael ei ddyrchafu i reng y gyfraith, wrth ymyl disgyrchiant a chadwraeth ynni. Oes angen i ni ddadlau pa garreg oedd y cyntaf i gwympo?
O ble mae cyfraith Moore yn dod?
Wrth inni agosáu at ddiwedd stori’r switsh, mae’n werth gofyn: beth achosodd y cwymp hwn? Pam fod cyfraith Moore yn bodoli (neu’n bodoli – byddwn yn dadlau am hynny dro arall)? Nid oes unrhyw gyfraith Moore ar gyfer awyrennau na sugnwyr llwch, yn union fel nad oes unrhyw un ar gyfer tiwbiau gwactod neu gyfnewidfeydd.
Mae dwy ran i'r ateb:
- Priodweddau rhesymegol switsh fel categori arteffact.
- Y gallu i ddefnyddio prosesau cwbl gemegol i wneud transistorau.
Yn gyntaf, am hanfod y switsh. Rhaid i briodweddau'r rhan fwyaf o arteffactau fodloni ystod eang o gyfyngiadau ffisegol anfaddeuol. Rhaid i awyren teithwyr gynnal pwysau cyfunol llawer o bobl. Rhaid i sugnwr llwch allu sugno rhywfaint o faw mewn amser penodol o ardal ffisegol benodol. Byddai awyrennau a sugnwyr llwch yn ddiwerth pe byddent yn cael eu lleihau i nanoraddfa.
Mae gan switsh, switsh awtomatig nad yw erioed wedi cael ei gyffwrdd gan law ddynol, lawer llai o gyfyngiadau corfforol. Rhaid iddo gael dau gyflwr gwahanol, a rhaid iddo allu cyfathrebu â switshis tebyg eraill pan fydd eu cyflwr yn newid. Hynny yw, y cyfan y dylai allu ei wneud yw troi ymlaen ac i ffwrdd. Beth sydd mor arbennig am transistorau? Pam nad yw mathau eraill o switshis digidol wedi profi gwelliannau esbonyddol o'r fath?
Yma deuwn at yr ail ffaith. Gellir gwneud transistorau gan ddefnyddio prosesau cemegol heb ymyrraeth fecanyddol. O'r cychwyn cyntaf, elfen allweddol o gynhyrchu transistor oedd y defnydd o amhureddau cemegol. Yna daeth y broses planar, a oedd yn dileu'r cam mecanyddol olaf o gynhyrchu - cysylltu'r gwifrau. O ganlyniad, cafodd wared ar y cyfyngiad corfforol olaf ar miniaturization. Nid oedd angen i'r transistorau fod yn ddigon mawr mwyach ar gyfer bysedd dynol - nac unrhyw ddyfais fecanyddol. Roedd y cyfan yn cael ei wneud gan gemeg syml, ar raddfa annirnadwy o fach: asid i ysgythru, golau i reoli pa rannau o'r arwyneb fyddai'n gwrthsefyll ysgythru, ac anwedd i gyflwyno amhureddau a ffilmiau metel i'r traciau ysgythru.
Pam mae miniatureiddio yn angenrheidiol o gwbl? Roedd lleihau maint yn rhoi galaeth gyfan o sgîl-effeithiau dymunol: mwy o gyflymder newid, llai o ddefnydd o ynni a chost copïau unigol. Mae'r cymhellion pwerus hyn wedi arwain pawb i chwilio am ffyrdd o leihau switshis ymhellach. Ac mae'r diwydiant lled-ddargludyddion wedi mynd o wneud switshis maint ewin i becynnu degau o filiynau o switshis fesul milimedr sgwâr yn oes un dyn. O ofyn wyth doler am un switsh i gynnig ugain miliwn o switshis am ddoler.
Sglodion cof Intel 1103 o 1971. Nid yw transistorau unigol, dim ond degau o ficromedrau o ran maint, bellach yn weladwy i'r llygad. Ac ers hynny maent wedi gostwng fil o weithiau.
Beth arall i'w ddarllen:
- Ernest Bruan a Stuart MacDonald, Chwyldro Bach (1978)
- Michael Riordan a Lillian Hoddeson, Crystal Fire (1997)
- Joel Shurkin, Athrylith Broken (1997)
Ffynhonnell: hab.com