További cikksorozatok:
- A relék története
- Az elektronikus számítógépek története
- A tranzisztor története
- Az internet története
Több mint száz éve a analóg kutya a digitális farkát csóválta. Az érzékszerveink – a látás, hallás, és egyfajta érintés – képességeinek bővítési kísérletei vezették a mérnököket és tudósokat a legjobb komponensek keresésére a távíróhoz, telefonhoz, rádióhoz és radarokhoz. Csakis a boldog véletlen folytán találták meg az utat új típusú digitális gépek létrehozásához. Én pedig úgy döntöttem, elmesélem ennek a folyamatos , amely alatt a távközlési mérnökök alapanyagokat szolgáltattak az első digitális számítógépek számára, sőt néha maguk tervezték és készítették el ezeket a számítógépeket.
De az 1960-as évekre ez a gyümölcsöző együttműködés véget ért, és ezzel együtt az én történetem is. A digitális berendezés gyártóinak már nem kellett a távíró, telefon és rádió világába belépniük új, fejlettebb kapcsolók keresése érdekében, mivel a tranzisztor maga biztosította a fejlődés kimeríthetetlen forrását. Évről évre egyre mélyebbre ásták magukat, mindig találva módokat a sebesség exponenciális növelésére és a költségek csökkentésére.
Azonban mindez nem történt volna meg, ha a tranzisztor feltalálása megállt volna .
Lassú kezdet
A népszerű sajtóban nem volt aktív lelkesedés a Bell laboratóriumok tranzisztor felfedezésének bejelentése kapcsán. 1948. július 1-jén a The New York Times három bekezdést szentelt ennek az eseménynek a 'Rádió hírek' összefoglaló alján. Ez a hír ráadásul mások után jelent meg, amelyek nyilvánvalóan fontosabbnak számítottak: például a 'Valcer idő' című órai rádióműsor, amelynek az NBC-n kellett volna bemutatkoznia. Visszatekintve talán nevetnénk, vagy akár szidnánk az ismeretlen szerzőket – hogyan nem tudták felismerni a világot megfordító eseményt?
A múltba tekintve torzítja a percepciót, felerősítve azokat a jeleket, amelyek fontosságát tudjuk, noha akkoriban ezek elvesztek a zaj tengerében. Az 1948-as tranzisztor alapvetően különbözött a számítógépek tranzisztoraitól, amelyiken ezt a cikket olvassa (ha nem döntött úgy, hogy kinyomtatja). Olyan eltérések voltak, hogy, bár ugyanazt a nevet viselték, és folyamatos öröklési vonallal kötődtek egymáshoz, különböző fajként kell őket tekinteni, ha nem éppen különböző nemekként. Más összetételük, más szerkezetük, más működési elvük volt, nem beszélve a méretbeli óriási különbségről. Csak a folyamatos újraírásoknak köszönhetően tudta az ügyetlen szerkezet, amelyet Bardin és Brattain készítettek, átalakítani a világot és az életünket.
Valójában a germánium tranzisztor egyetlen érintkezője nem érdemelt meg nagyobb figyelmet, mint amit kapott. Számos hibája volt, amelyeket az elektroncsőből örökölt. Persze, hogy sokkal kisebb volt, mint a legkompaktabb csövek. A fűtőszál hiánya azt jelentette, hogy kevesebb hőt termelt, kevesebb energiát fogyasztott, nem égett ki, és nem igényelt felmelegítést a használat előtt.
A kontaktfelületen felhalmozódó szennyeződés azonban meghibásodásokhoz vezetett, és megszüntette a hosszabb élettartammal kapcsolatos potenciált; hangosabb jelet adott; csak alacsony teljesítményen működött és keskeny frekvenciatartományban; magas hőmérsékleten, hidegben vagy nedvességben meghibásodott; és nem lehetett egységesen előállítani. Több tranzisztor, amelyeket ugyanazon módon, ugyanazon emberek készítettek, meglepően különböző elektromos jellemzőkkel bírt. És mindez nyolcszoros költséggel járt, mint a standard cső.
Csak 1952-re a Bell laboratóriumai (és a szabadalom egyéb tulajdonosai) oldották meg a gyártással kapcsolatos problémákat, eléggé ahhoz, hogy az egyetlen érintkezős tranzisztorok praktikus eszközökké váljanak, és még ekkor sem terjedtek különösebben a hallókészülékek piacán túl, ahol az árérzékenység viszonylag alacsony volt, és az akkumulátor élettartamával kapcsolatos előnyök felülmúlták a hátrányokat.
Azonban ekkor már elkezdődtek az első kísérletek, hogy a tranzisztort valami jobbá és hasznosabbá alakítsák. Ezek a kísérletek valójában jóval azelőtt kezdődtek, hogy a nyilvánosság tudomást szerzett volna a létezéséről.
Shockley ambíciói
1947 végére Bill Shockley izgatottan utazásra indult Chicagóba. Homályos elképzelései voltak arról, hogyan lehetne túlszárnyalni a Bardin és Brattain által nemrégiben feltalált tranzisztort, de még nem volt lehetősége kidolgozni azokat. Ezért a munka fázisai közti szünetet nem élvezve, karácsonyt és újévet egy hotellben töltött, körülbelül 20 jegyzetoldalt töltve ki ötleteivel. Ezek közé tartozott egy új tranzisztor javaslata, amely egy félvezető szendvicsből állt – p-típusú germániummal, középen két n-típusú dolog között.
Egy ilyen ász birtokában, Shockley követelte Bardintól és Bratteintől, hogy amikor visszatérnek Murray Hillbe, neki járjon az összes dicsőség a tranzisztor feltalálásáért. Nem az ő ötlete volt a mezőeffektről, amely arra ösztönözte Bardint és Bratteint, hogy belevessék magukat a laborba? Nem lenne szükséges, hogy ezért az összes szabadalmi jogot átadják neki? Shockley trükkje azonban visszaütött: a Bell laboratóriumának szabadalmi ügyvédei megállapították, hogy egy ismeretlen feltaláló, , közel 20 évvel ezelőtt, 1930-ban, már szabadalmaztatta a mezőeffektusos félvezető erősítőt. Lilienfeld, persze, soha nem valósította meg az ötletét, tekintettel a korabeli anyagok állapotára, de a keresés kockázata túl nagy volt – jobb volt teljesen elkerülni a mezőeffektus említését a szabadalomban.
Így bár a Bell laboratóriumok bőkezűen megosztották Shockley-vel a feltaláló dicsőségét, a szabadalomban csupán Bardint és Bratteint említették. Azonban amit megtettek, azt nem lehet visszacsinálni: Shockley ambíciói tönkretették a két beosztottjával való viszonyát. Bardin abbahagyta a tranzisztoron végzett munkát, és a szupravezetőségen kezdett el dolgozni. 1951-ben távozott a laboratóriumból. Brattain ott maradt, de megtagadta, hogy ismét Shockley-vel dolgozzon, és ragaszkodott ahhoz, hogy áthelyezzék egy másik csoporthoz.
Mivel Shockley nem tudott együtt dolgozni másokkal, nem tudott előbbre jutni a laboratóriumokban, ezért távozott onnan. 1956-ban visszatért Palo Altoba, hogy megalapítson egy saját félvezetőgyártó céget, a Shockley Semiconductorot. A távozása előtt elvált feleségétől, Jean-től, miközben ő a méhnyakrákból lábadozott, és összejött Emmy Lenninggel, akit hamarosan feleségül is vett. Az ő kaliforniai álma két részből állt – új cég és új feleség – de csak az egyik valósult meg. 1957-ben a legjobb mérnökei, akik felháborodtak vezetési stílusán és a cég irányán, otthagyták őt, hogy megalapítsanak egy új céget, a Fairchild Semiconductorot.
Shockley 1956-ban
Így Shockley elhagyta a cége üres burkát, és elhelyezkedett a Stanfordi Villamosmérnöki Tanszéken. Ott továbbra is eltaszította kollégáit (és legjobb barátját, a fizikust, ) érdekesnek talált elméleteivel a faji degenerálódásról és – olyan témákról, amelyek világszerte népszerűtlenek voltak az utolsó háború óta, különösen az akadémiai körökben. Örömét lelte a viták kirobbantásában, a média felkorbácsolásában és a tüntetések kiváltásában. 1989-ben hunyt el, eltávolodva gyermekeitől és kollégáitól, és csupán felesége, Emmy látogatta, aki örökké hű maradt hozzá.
Bár a vállalkozás terén tett szánalmas próbálkozásai kudarcot vallottak, Shockley elültette a magot a termékeny talajba. A San Francisco-öböl környéke számos kis elektronikai gyártó céget indított, amelyeket a szövetségi kormány finanszírozott a háború alatt. A Fairchild Semiconductor, Shockley véletlen utódja, tucatnyi új céget indított, amelyek közül néhány, mint az Intel és az Advanced Micro Devices (AMD), máig is ismertek. Az 1970-es évek elejére ez a terület gúnyos „Szilícium-völgy” becenevet kapott. De várjunk csak – Bardin és Bretain előállította a germánium tranzisztort. Honnan jött a szilícium?
Így nézett ki 2009-ben az elhagyott hely Mountain Viewban, ahol korábban a Shockley Semiconductor működött. Ma az épület lebontásra került.
A szilícium kereszteződéshez
A új típusú tranzisztor sorsa, amelyet Shockley egy chicagói szállodában talált ki, sokkal boldogabb volt, mint a feltalálóé. Mindez egy ember törekvése révén, aki tiszta félvezető kristályokat kívánt kifejleszteni. Gordon Teel, egy texasi fizikai kémikus, aki a korábban értéktelen germániumot tanulmányozta doktorátusa érdekében, az 1930-as években a Bell laboratóriumba került. Miután értesült a tranzisztorról, biztos volt benne, hogy megbízhatóságát és teljesítményét jelentősen javítani lehet, ha tiszta monokristályból készítik, nem pedig az akkoriban használt polikristályos keverékekből. Shockley elutasította kísérleteit, mondván, hogy azok haszontalan erőforrás-pazarlások.
Teel azonban kitartott, és sikerrel járt, John Little mechanikai mérnök segítségével létrehozott egy berendezést, amely egy apró kristálycsíra kinyerésére képes olvadt germániumból. A csíra körül lehűlő germánium szélesítette a kristályos struktúráját, folyamatos és szinte tiszta félvezető rácsot teremtve. 1949 tavaszára Teel és Little rendelésre képes volt kristályokat előállítani, és a tesztek azt mutatták, hogy messze túlszárnyalják polikristályos versenytársaikat. Különösen a hozzáadott nem alapvető hordozók akár száz mikrosecundumig vagy még tovább is túlélhették (míg más kristálymintákban nem haladták meg a tíz mikrosecundumot).
Most Teel több erőforrást engedhetett meg magának, és több embert hozott a csapatába, köztük egy másik texasi fizikai kémikust, Morgan Sparksot, aki szintén a Bell laboratóriumba érkezett. Elkezdtek változtatni a fúzión a p-típusú vagy n-típusú germánium előállítása érdekében, a megfelelő szennyezőanyagok golyóit hozzáadva. Még egy év alatt annyira fejlesztették a technológiát, hogy képesek voltak n-p-n germánium szendvicset növeszteni közvetlenül az olvadékban. És pontosan úgy működött, ahogyan Shockley megjósolta: a p-típusú anyag elektromos jele modulálta az elektromos áramot a két vezető között, amelyek a körülötte lévő n-típusú darabokhoz kapcsolódtak.
Morgan Sparks és Gordon Teel a Bell laboratóriumában
Ez a tranzisztor, amelynek átmenete növesztett, szinte minden szempontból felülmúlta elődjét, amelynek egyetlen pontérintkezője volt. Különösen megbízhatóbbá és kiszámíthatóbbá vált, sokkal kevesebb zajt produkált (és így érzékenyebb is lett), és rendkívül energiahatékony volt – energiájának egy milliószorosát fogyasztotta el a tipikus elektroncsőhöz képest. 1951 júliusában a Bell laboratóriumok újabb sajtótájékoztatót szerveztek az új találmány bejelentésére. Még mielőtt az első tranzisztor piaci forgalomba került volna, gyakorlatilag már elavulttá vált.
Aztán ez még csak a kezdet volt. 1952-ben a General Electric (GE) bejelentette, hogy új folyamatot dolgozott ki tranzisztorok átmenetének létrehozására, az ötvözési módszert. Ennek keretében két indiumgombóc (p-típusú donor) ötvöződött a germanium n-típusú vékony szeletének két oldalán. Ez a folyamat egyszerűbb és olcsóbb volt, mint az ötvözetek növesztése; az így készült tranzisztor kevesebb ellenállást produkált, és nagyobb frekvenciákat támogathatott.
Növesztett és ötvözött tranzisztorok
A következő évben Gordon Teal úgy döntött, hogy visszatér szülőállamába, és munkát vállalt a Texas Instruments (TI) cégnél Dallasban. A vállalatot Geophysical Services, Inc. néven alapították, és eredetileg olajlelőhelyek kutatásához szükséges berendezéseket gyártott. A TI háborús időszak alatt elektronikai részlegét nyitott, és most a tranzisztorok piacára lépett a Western Electric (a Bell laboratóriumok gyártó részlege) licenszével.
Teal magával hozta a Bell laboratóriumokban szerzett új készségeit: a növesztés és szilícium monokristályok készítésének képességét. A germanium legszembetűnőbb gyengesége a hőmérsékletre való érzékenysége volt. A hő hatására a germanium atomjai gyorsan elvesztették a szabad elektronjaikat, így egyre inkább vezetővé vált. 77 °C-on teljesen megszüntette a tranzisztorként betöltött funkcióját. A tranzisztorok fő értékesítési célcsoportja a fegyveres erők voltak – egy potenciális fogyasztó, akinek alacsony árérzékenysége volt, de hatalmas igénye a stabil, megbízható és kompakt elektronikai alkatrészek iránt. Azonban a hőmérsékletre érzékeny germanium sok katonai alkalmazásban nem lenne hasznos, különösen az űrhajózás területén.
A szilícium sokkal stabilabb volt, azonban a fúziós hőmérséklete sokkal magasabb volt, ami a acél fúziós hőmérsékletével volt összehasonlítható. Ez óriási nehézségeket okozott, figyelembe véve, hogy a kiváló minőségű tranzisztorok előállításához nagyon tiszta kristályokra volt szükség. A forró, megolvasztott szilícium bárhol is az edényben, amiben volt, magába szívta a szennyeződéseket. Til és a TI csapata sikeresen leküzdötte ezeket a nehézségeket a DuPont szuper tiszta szilícium mintáival. 1954 májusában a Daytonban (Ohio) megrendezett rádiómérnöki intézet konferenciáján Til bemutatta, hogy az új szilícium eszközök, amelyeket a laboratóriumában gyártottak, még forró olajba merítve is működtek.
Sikeres felkapaszkodók
Végül, körülbelül hét évvel az első tranzisztor feltalálása után, a tranzisztorokat a szilíciummal, amelyhez a név egybeforrt, lehetett gyártani. Körülbelül annyi időbe telik, amíg a tranzisztorok megjelennek, amelyek durván hasonlítanak arra a formára, amelyet a mikroprocesszorainkban és memória chipjeinkben használunk.
1955-ben a Bell laboratórium tudósai sikeresen megtanulták, hogyan készítsenek szilícium tranzisztorokat egy új doping technológiával - ahelyett, hogy szilárd szennyező golyókat adtak volna folyékony olvadékhoz, gázformájú adalékokat injektáltak a félvezető szilárd felszínébe (). A hőmérséklet, nyomás és eljárás időtartamának szigorú ellenőrzésével elérték a pontosan szükséges mélységet és doping fokozatot. A gyártási folyamat fokozott ellenőrzése a végtermék elektromos tulajdonságainak fokozott ellenőrzését eredményezte. Ami még fontos, a termodiffúzió lehetővé tette a termékek nagy tételben történő gyártását - egy nagy szilícium lemezt lehetett dobozolni, majd kiszabni tranzisztorokra. A hadsereg finanszírozta a Bell laboratóriumot, mivel a gyártás megszervezéséhez magas előzetes költségekre volt szükség. Új termékre volt szükségük a korai radar-észlelő ultramagas frekvenciás vonala számára („), az arktikus radarállomások láncában, amelyek a Szovjet bombázók észlelésére szolgáltak, amelyek az Északi-sark felől repültek, és készen álltak arra, hogy tranzisztoronként 100 dollárt fizessenek (akkoriban egy új autó ára 2000 dollár volt).
Ötvözés együtt , amely irányította a szennyeződések elhelyezkedését, lehetővé tette, hogy az egész körvonalat egyetlen félvezető alaplapon maratthassák – ezt egy időben a Fairchild Semiconductor és a Texas Instruments találta ki 1959-ben. „„ a Fairchildtól kémiai fémrétegek lerakását alkalmazta, amelyek összekapcsolták a tranzisztor elektromos érintkezőit. Ezzel eltűnt a kézi vezetékek létrehozásának szükségessége, csökkent a gyártási költség, és növelte a megbízhatóságot.
Végül, 1960-ban, két Bell Laboratories mérnök (John Atalla és Devon Kahn) megvalósította a Shockley tranzisztor eredeti elképzelését, amely a mezőhatású tranzisztor volt. A félvezető felületén lévő vékony oxidréteg hatékonyan elnyomta a felszíni állapotokat, így az alumínium kapu elektromos mezője behatolt a szilíciumba. Itt született meg a MOSFET [fém-oxid félvezető mezőhatású tranzisztor] (vagy МОП-struktúra, fém-oxid-félvezető), amelyet annyira könnyű volt miniaturálni, és amelyet ma a legtöbb modern számítógépben használnak (érdekes, hogy Atalla Egyiptomból, Kahn pedig Dél-Koreából származik, és gyakorlatilag ők ketten az egész történelmünkben nem rendelkeznek európai gyökerekkel).
Végül, tizenhárom évvel az első tranzisztor feltalálása után megjelent valami, ami hasonlít a számítógépében lévő tranzisztorra. Könnyebb volt gyártani, kevesebb energiát használt, mint a sík tranzisztor, ám viszonylag lassan reagált a jelekre. Csak a nagy integrált áramkörök elterjedésével, amelyeken száz vagy ezer összetevő található egyetlen chipen, váltak hangsúlyossá a mezőtranzisztorok előnyei.
A mezőtranzisztor szabadalmának illusztrációja
A térhatás a Bell laboratóriumainak utolsó komoly hozzájárulása lett a tranzisztor fejlesztéséhez. Olyan nagyméretű elektronikai gyártók, mint a Bell laboratóriumai (a Western Electric-tel), a General Electric, a Sylvania és a Westinghouse impozáns mennyiségű kutatást végeztek a félvezetők terén. 1952 és 1965 között a Bell laboratóriumai több mint kétszáz szabadalmat jegyeztek be ebben a témában. Ennek ellenére a kereskedelmi piac gyorsan új játékosok, például a Texas Instruments, a Transitron és a Fairchild kezébe került.
A tranzisztorok korai piaca túl kicsi volt ahhoz, hogy a nagy szereplők figyelmet fordítsanak rá: körülbelül 18 millió dollár évente az 1950-es évek közepén, szemben az elektronikai piac összértékével, amely 2 milliárd dollár volt. Azonban a nagyvállalatok kutató laboratóriumai nem szándékosan edzőtáborokként szolgáltak, ahol fiatal tudósok szívhatták magukba a félvezetők ismereteit, hogy később a kisebb cégeknek árulják el tudásukat. Amikor az elektroncsöves piac az 1960-as évek közepén komolyan összehúzódni kezdett, a Bell laboratóriumoknak, a Westinghouse-nak és másoknak már túl késő volt versenyezni a feltörekvőkkel.
A számítógépek áttérése a tranzisztorokra
Az 1950-es években a tranzisztorok négy legfontosabb területen törtek be az elektronika világába. Az első kettő a hallókészülékek és a hordozható rádiók voltak, ahol az alacsony energiafogyasztás és ennek következtében az akkumulátoros üzemidő hosszúsága mindent felülmúlt. A harmadik katonai alkalmazás volt. Az Egyesült Államok hadsereje nagy reményeket fűzött a tranzisztorokhoz, mint megbízható és kompakt alkatrészekhez, amelyek mindenhol használhatók, a terepi rádiótól a ballisztikus rakétákig. Azonban kezdetben a tranzisztoros kiadásaik inkább a technológia jövőjére tett fogadásokra hasonlítottak, mint a tényleges értékük megerősítésére. Végül pedig ott voltak a digitális számítások.
A számítástechnika területén az elektroncsöves kapcsolók hiányosságai jól ismertek voltak, és néhány szkeptikus a háború előtt még azt is gondolta, hogy az elektronikus számítógép nem lesz praktikusan használható eszköz. Amikor ezrek gyűltek össze egy eszközben, rengeteg energiát fogyasztottak, hatalmas hőmennyiséget kibocsátva, a megbízhatóság szempontjából pedig csak a rendszeres kiégésükkel lehetett számolni. Ezért a kis energiafogyasztású, hideg, szál nélküli tranzisztor a számítógépgyártók megmentőjévé vált. Erősítőként felmerült hiányosságai (például a zajosabb kimeneti jel) nem jelentettek problémát kapcsolóként való használatakor. Az egyetlen akadály a költség volt, amely idővel meredeken csökkenni kezdett.
Minden korai amerikai kísérlet a tranzisztoros számítógépekkel a hadsereg vágyának keresztezése volt, hogy megvizsgálja az ígéretes új technológia potenciálját, és a mérnökök kívánságának, hogy áttérjenek a fejlettebb kapcsolókra.
A Bell laboratóriumában 1954-ben elkészítették a TRADIC-ot az Egyesült Államok Légierője számára, hogy lássák, a tranzisztorok lehetővé teszik-e egy digitális számítógép telepítését egy bombázó fedélzetére, helyettesítve az analóg navigációt és a célkeresést. A MIT Lincoln laboratóriuma 1956-ban a légvédelmi program keretében az TX-0 számítógépet fejlesztette ki. A gép egy másik tranzisztorváltozatot, a felületi akadályt használt, amely jól alkalmazható volt a nagy sebességű számításokhoz. A Philco a haditengerészettel kötött szerződés keretében (valójában az NSA kérésére) készítette el a SOLO számítógépét, 1958-ban fejezték be (egy másik felületi akadályos tranzisztorváltozat felhasználásával).
Nyugat-Európában, amely a Hidegháború alatt nem volt annyira megalapozva az erőforrásokkal, a helyzet egészen más volt. Ilyen gépek voltak például a Manchester Tranzisztoros Számítógép, (egy másik név, amely az ENIAC projekt inspirációjából született, és visszafelé írták), és az osztrák mellékprojektek voltak, amelyek az őket létrehozóik által összegyűjtött erőforrásokat használták - beleértve az első generációs egypontú tranzisztorokat.
Számos vita folyt arról, hogy melyik volt az első tranzisztoros számítógép. Mindez persze a „legelső”, „tranzisztoros” és „számítógép” szavak pontos definíciójának megválasztásán múlik. Mindenesetre ismert, hol ér véget a történet. A tranzisztoros számítógépek kereskedelmi forgalmazása szinte azonnal megkezdődött. Évről évre a számítógépek egy és ugyanazon áron egyre erősebbekké váltak, míg az azonos teljesítményű számítógépek egyre olcsóbbá váltak, és ez a folyamat annyira elkerülhetetlennek tűnt, hogy a gravitáció és az energia megmaradása mellett a törvények közé emelték. Szükség van-e vitatkozni arról, hogy melyik kő vált az elsővé a zuhanásban?
Honnan származik a Moore-törvény?
A kapcsoló története végéhez közeledve érdemes feltenni a kérdést: mi vezetett ennek az összeomlásnak a megjelenéséhez? Miért létezik (vagy létezett – vitatkozzunk erről egy másik alkalommal) a Moore-törvény? Repülőgépekre vagy porszívókra nincs Moore-törvény, ugyanúgy, ahogy a elektroncsövekre vagy relékre sem.
A válasz két részből áll:
- A kapcsoló logikai tulajdonságai, mint artefaktum kategória.
- A lehetőség, hogy tisztán kémiai folyamatokat használjunk tranzisztorok előállítására.
Először is, a kapcsoló lényegéről. A legtöbb artefaktum tulajdonságainak meg kell felelniük a szigorú fizikai korlátok széles spektrumának. A személyszállító repülőgépnek el kell bírnia sok ember összsúlyát. A porszívónak képesnek kell lennie egy adott mennyiségű szennyeződés összeszívására meghatározott idő alatt és egy meghatározott fizikai területen. A repülőgépek és porszívók haszontalanná válnak, ha nanoskalára csökkentjük őket.
A kapcsolóknál – az automatikus kapcsolónál, amelyet soha nem érintett emberi kéz – a fizikai korlátozások sokkal kevesebbek. Két különböző állapotban kell lennie, és képesnek kell lennie arra, hogy más hasonló kapcsolóknak jelezze állapotuk megváltozását. Tehát mindössze annyira van szüksége, hogy bekapcsoljon és kikapcsoljon. Miért olyan különlegesek a tranzisztorok? Miért nem tapasztaltak más digitális kapcsolók ilyen exponenciális fejlődést?
Itt jutunk el a második tényhez. A tranzisztorokat kémiai folyamatok révén, mechanikai beavatkozás nélkül is elő lehet állítani. Már a tranzisztorok gyártásának kezdetén kulcsfontosságú elem volt a kémiai szennyeződések alkalmazása. Ezt követően megjelent a plánáris folyamat, amely megszüntette a gyártás utolsó mechanikai lépését – a vezetékek csatlakoztatását. Ennek eredményeként megszabadultak az utolsó fizikai korlátoktól a miniaturizációban. A tranzisztoroknak már nem kellett elég nagynak lenniük ahhoz, hogy az emberi ujjak elérjék őket – vagy bármilyen mechanikai eszköz. Minden egyszerű kémia által történt, felfoghatatlanul kicsi léptékben: sav a marásra, fény az irányításra, hogy a felület mely részei állják ellen a marást, és gőzök a szennyeződések és fém filmek bevezetésére az egyengetett vonalakra.
Miért is szükséges a miniaturizáció? A méret csökkentése számos előnyös mellékhatást eredményezett: a kapcsolási sebesség növekedése, az energiafogyasztás csökkenése és az egyes példányok árában való csökkenés. Ezek a rendkívül erős ösztönzők arra ösztönöztek mindenkit, hogy keressenek módszereket a kapcsolók további csökkentésére. A félvezetőipar egy ember életén belül a köröm méretű kapcsolók gyártásától eljutott a tizedmillió kapcsoló csomagolásáig négyzetmilliméterenként. Az ár egy kapcsolóért nyolc dollárról húszmillió kapcsolóért egy dollárra változott.
Az Intel 1103 memóriacsip 1971-ből. Az egyes tranzisztorok, amelyek mérete mindössze néhány mikrométer, már láthatatlanok szabad szemmel. Azóta pedig még ezerszer kisebbé váltak.
Mit érdemes még olvasni:
- Ernest Bruan és Stuart MacDonald, Forradalom a Miniatűrökben (1978)
- Michael Riordan és Lillian Hoddeson, Kristálytűz (1997)
- Joel Shurkin, Törött Zseni (1997)
Forrás: habr.com
