Շարքի այլ հոդվածներ.
- Ռելեի պատմություն
- Էլեկտրոնային համակարգիչների պատմություն
- Տրանզիստորի պատմությունը
- Ինտերնետի պատմություն
Ավելի քան հարյուր տարի անալոգային շունը թափահարում է իր թվային պոչը: Մեր զգայարանների հնարավորություններն ընդլայնելու փորձերը՝ տեսողություն, լսողություն և նույնիսկ, ինչ-որ իմաստով, հպում, ստիպեցին ինժեներներին և գիտնականներին փնտրել հեռագրերի, հեռախոսների, ռադիոկայանների և ռադարների ավելի լավ բաղադրիչներ: Միայն բախտով էր, որ այս որոնումը բացահայտեց նոր տեսակի թվային մեքենաների ստեղծման ճանապարհը: Եվ ես որոշեցի պատմել այս հաստատունի պատմությունը , որի ընթացքում հեռահաղորդակցության ինժեներները հումք են մատակարարել առաջին թվային համակարգիչների համար, իսկ երբեմն նույնիսկ իրենք են նախագծել ու կառուցել այդ համակարգիչները։
Բայց 1960-ականներին այս բեղմնավոր համագործակցությունը ավարտվեց, և դրա հետ մեկտեղ իմ պատմությունը: Թվային սարքավորումների արտադրողներն այլևս ստիպված չէին փնտրել հեռագրի, հեռախոսի և ռադիոյի աշխարհները նոր, բարելավված անջատիչների համար, քանի որ տրանզիստորն ինքնին ապահովում էր բարելավումների անսպառ աղբյուր: Տարեցտարի նրանք փորում էին ավելի ու ավելի խորը, միշտ ուղիներ գտնելով արագությունը երկրաչափականորեն մեծացնելու և ծախսերը նվազեցնելու համար:
Այնուամենայնիվ, այս ամենից ոչ մեկը չէր լինի, եթե տրանզիստորի գյուտը կանգ առներ .
Դանդաղ մեկնարկ
Հանրաճանաչ մամուլում քիչ ոգևորություն կար տրանզիստորի գյուտի մասին Bell Labs-ի հայտարարության համար: 1 թվականի հուլիսի 1948-ին The New York Times-ը երեք պարբերություն է նվիրել իրադարձությանը իր Ռադիոյի նորությունների զեկույցի ներքևում: Ավելին, այս լուրերը հայտնվեցին մյուսներից հետո, որոնք ակնհայտորեն ավելի կարևոր համարվեցին. օրինակ՝ «Վալսի ժամանակ» մեկ ժամանոց ռադիոհաղորդումը, որը պետք է հայտնվեր NBC հեռուստաալիքով։ Հետագայում մենք կարող ենք ծիծաղել կամ նույնիսկ նախատել անհայտ հեղինակներին. ինչպե՞ս նրանք չկարողացան ճանաչել այն իրադարձությունը, որը շուռ տվեց աշխարհը:
Բայց հետադարձ հայացքը խեղաթյուրում է ընկալումը, ուժեղացնելով ազդանշանները, որոնց նշանակությունը մենք գիտենք, որ այն ժամանակ կորել են աղմուկի ծովում: 1948 թվականի տրանզիստորը շատ տարբերվում էր այն համակարգիչների տրանզիստորներից, որոնց վրա դուք կարդում եք այս հոդվածը (եթե չեք որոշել տպել այն): Նրանք այնքան էին տարբերվում, որ չնայած նույն անվանը և նրանց կապող ժառանգական գծին, դրանք պետք է համարվեն տարբեր տեսակներ, եթե ոչ տարբեր սեռեր։ Նրանք ունեն տարբեր կոմպոզիցիաներ, տարբեր կառուցվածքներ, տարբեր գործառնական սկզբունքներ, էլ չեմ խոսում չափերի հսկայական տարբերության մասին։ Միայն մշտական վերահայտնագործման միջոցով էր, որ Բարդինի և Բրետեյնի կողմից կառուցված անշնորհք սարքը կարող էր վերափոխել աշխարհն ու մեր կյանքը:
Իրականում, մեկ կետանոց գերմանիումի տրանզիստորը արժանի չէր ավելի մեծ ուշադրության, քան ստացել էր: Այն ուներ մի քանի թերություններ, որոնք ժառանգվել էին վակուումային խողովակից: Այն, իհարկե, շատ ավելի փոքր էր, քան ամենակոմպակտ լամպերը: Տաք թելի բացակայությունը նշանակում էր, որ այն արտադրում է ավելի քիչ ջերմություն, ավելի քիչ էներգիա է ծախսում, չի այրվում և չի պահանջում տաքացում օգտագործելուց առաջ:
Այնուամենայնիվ, շփման մակերևույթի վրա կեղտի կուտակումը հանգեցրեց խափանումների և զրոյացրեց ավելի երկար ծառայության ժամկետը. այն ավելի աղմկոտ ազդանշան տվեց; աշխատել է միայն ցածր հզորությամբ և նեղ հաճախականության միջակայքում; ձախողվեց ջերմության, ցրտի կամ խոնավության առկայության դեպքում. և այն չէր կարող միատեսակ արտադրվել: Մի քանի տրանզիստորներ, որոնք ստեղծվել են միևնույն ձևով, նույն մարդկանց կողմից կունենան շատ տարբեր էլեկտրական բնութագրեր: Եվ այս ամենն արժեցել է ութ անգամ ավելի, քան սովորական լամպը:
Միայն 1952 թվականին Bell Labs-ը (և այլ արտոնագրատերեր) լուծեցին արտադրական խնդիրները այնքան, որ միակողմանի տրանզիստորները դառնան գործնական սարքեր, և նույնիսկ այն ժամանակ նրանք շատ չտարածվեցին լսողական սարքերի շուկայից, որտեղ գնային զգայունությունը համեմատաբար ցածր էր։ և մարտկոցի շահագործման առումով օգուտները գերազանցում էին թերություններին:
Այնուամենայնիվ, այդ ժամանակ արդեն սկսվել էին տրանզիստորը ավելի լավ և օգտակար բանի վերածելու առաջին փորձերը։ Դրանք իրականում սկսվել են շատ ավելի վաղ, քան այն պահը, երբ հանրությունն իմացավ դրա գոյության մասին։
Շոկլիի հավակնությունները
1947 թվականի վերջին Բիլ Շոկլին մեծ հուզմունքով մեկնեց Չիկագո։ Նա աղոտ պատկերացումներ ուներ այն մասին, թե ինչպես կարելի է հաղթել Բարդինի և Բրետեյնի վերջերս հայտնագործված տրանզիստորին, բայց դեռ հնարավորություն չուներ դրանք զարգացնելու: Այսպիսով, աշխատանքի փուլերի միջև ընդմիջումը վայելելու փոխարեն, նա Սուրբ Ծնունդն ու Նոր տարին անցկացրեց հյուրանոցում՝ իր գաղափարներով լցնելով նոթատետրի մոտ 20 էջ: Դրանց թվում էր նոր տրանզիստորի առաջարկը, որը բաղկացած է կիսահաղորդչային սենդվիչից՝ p-տիպի գերմանիումի մի կտոր n-ի երկու կտորների միջև:
Ոգևորվելով իր թևերի այս էյզից՝ Շոկլին պահանջեց Բարդինին և Բրետեյնին, որպեսզի նրանք վերադառնան Մյուրեյ Հիլ՝ պահանջելով տրանզիստորի հայտնագործման ողջ պատիվը: Արդյո՞ք դաշտային էֆեկտի մասին նրա պատկերացումները չէին, որ Բարդինին և Բրատեյնին մտցրեց լաբորատորիա: Արդյո՞ք սա չպետք է անհրաժեշտություն առաջացնի արտոնագրի նկատմամբ բոլոր իրավունքները փոխանցել նրան։ Այնուամենայնիվ, Շոկլիի հնարքը հակառակ արդյունք տվեց. Bell Labs-ի արտոնագրային իրավաբանները պարզեցին, որ անհայտ գյուտարարը, , արտոնագրել է կիսահաղորդչային դաշտի էֆեկտի ուժեղացուցիչը գրեթե 20 տարի առաջ՝ 1930 թվականին: Լիլիենֆելդը, իհարկե, երբեք չի իրականացրել իր գաղափարը՝ հաշվի առնելով այն ժամանակվա նյութերի վիճակը, բայց համընկնման վտանգը չափազանց մեծ էր. ավելի լավ էր ամբողջովին խուսափել հիշատակելուց։ դաշտային էֆեկտը արտոնագրում
Այսպիսով, չնայած Bell Labs-ը Շոկլիին տվել է գյուտարարի վարկի առատաձեռն բաժին, նրանք արտոնագրում նշել են միայն Բարդինի և Բրետեյնի անունները: Այնուամենայնիվ, այն, ինչ արվել է, հնարավոր չէ հետարկել. Շոկլիի հավակնությունները քանդեցին նրա հարաբերությունները երկու ենթակաների հետ: Բարդինը դադարեց աշխատել տրանզիստորի վրա և կենտրոնացավ գերհաղորդականության վրա։ Նա լքեց լաբորատորիաները 1951թ.-ին: Բրետենը մնաց այնտեղ, բայց հրաժարվեց նորից աշխատել Շոկլիի հետ և պնդեց, որ իրեն տեղափոխեն այլ խումբ:
Այլ մարդկանց հետ աշխատելու անկարողության պատճառով Շոկլին երբեք լաբորատորիաներում առաջընթաց չի գրանցել, ուստի նա նույնպես հեռացել է այնտեղից։ 1956 թվականին նա վերադարձավ տուն՝ Պալո Ալտո՝ հիմնելու իր սեփական տրանզիստորային ընկերությունը՝ Shockley Semiconductor: Մեկնելուց առաջ նա բաժանվել է կնոջից՝ Ժանից, երբ վերջինս ապաքինվում էր արգանդի քաղցկեղից, և կապվեց Էմմի Լանինգի հետ, ում հետ շուտով ամուսնացավ։ Բայց նրա կալիֆորնիական երազանքի երկու կեսերից՝ նոր ընկերություն և նոր կին, միայն մեկն է իրականանում: 1957 թվականին նրա լավագույն ինժեներները, զայրացած նրա կառավարման ոճից և այն ուղղությունից, որով նա տանում էր ընկերությունը, թողեցին նրան նոր ընկերություն հիմնելու՝ Fairchild Semiconductor-ը:
Շոկլին 1956 թ
Այսպիսով, Շոկլին լքեց իր ընկերության դատարկ պատյանը և աշխատանքի ընդունվեց Սթենֆորդի էլեկտրատեխնիկայի բաժնում: Այնտեղ նա շարունակեց օտարացնել իր գործընկերներին (և իր ավագ ընկերոջը՝ ֆիզիկոսին ) ռասայական այլասերման տեսությունները, որոնք հետաքրքրում էին նրան և – թեմաներ, որոնք ԱՄՆ-ում անընդունելի են եղել վերջին պատերազմի ավարտից հետո, հատկապես ակադեմիական շրջանակներում: Նա հաճույք էր ստանում վեճեր հրահրելուց, լրատվամիջոցներին ծեծելով և բողոքի ակցիաներ առաջացնելուց: Նա մահացել է 1989 թվականին՝ օտարվելով իր երեխաներից և գործընկերներից, և նրան այցելել է միայն իր միշտ նվիրված երկրորդ կինը՝ Էմմին:
Թեև ձեռնարկատիրության նրա թույլ փորձերը ձախողվեցին, Շոկլին սերմ էր տնկել պտղաբեր հողում: Սան Ֆրանցիսկոյի ծովածոցում արտադրվել են բազմաթիվ էլեկտրոնիկայի փոքր ֆիրմաներ, որոնք պատերազմի ժամանակ սպառվել են դաշնային կառավարության ֆինանսավորմամբ: Fairchild Semiconductor-ը՝ Շոկլիի պատահական սերունդը, ստեղծեց տասնյակ նոր ընկերություններ, որոնցից մի քանիսը հայտնի են մինչ օրս՝ Intel և Advanced Micro Devices (AMD): 1970-ականների սկզբին տարածքը ստացել էր «Սիլիկոնային հովիտ» ծաղրական մականունը: Բայց մի րոպե սպասեք. Բարդինը և Բրետենը ստեղծեցին գերմանիումի տրանզիստորը: Որտեղի՞ց է առաջացել սիլիցիումը:
Ահա թե ինչ տեսք ուներ 2009 թվականին լքված Mountain View կայքը, որտեղ նախկինում գտնվում էր Shockley Semiconductor-ը: Այսօր շենքը քանդվել է։
Դեպի Սիլիկոնային խաչմերուկ
Չիկագոյի հյուրանոցներից մեկում Շոկլիի կողմից հորինված նոր տեսակի տրանզիստորի ճակատագիրը շատ ավելի ուրախ էր, քան դրա գյուտարարինը: Այս ամենը շնորհիվ մեկ մարդու ցանկության է աճեցնել միայնակ, մաքուր կիսահաղորդչային բյուրեղներ: Տեխասից ֆիզիկաքիմիկոս Գորդոն Թիլը, ով իր դոկտորականի համար ուսումնասիրել էր այն ժամանակվա անօգուտ գերմանիումը, աշխատանքի ընդունվեց Bell Labs-ում 30-ականներին: Իմանալով տրանզիստորի մասին՝ նա համոզվեց, որ դրա հուսալիությունը և հզորությունը կարող են զգալիորեն բարելավվել՝ ստեղծելով այն մաքուր մեկ բյուրեղից, այլ ոչ թե այն ժամանակ օգտագործվող պոլիբյուրեղային խառնուրդներից: Շոկլին մերժեց իր ջանքերը՝ որպես ռեսուրսների վատնում:
Այնուամենայնիվ, Թեյլը համառեց և հասավ հաջողության՝ ինժեներ-մեխանիկ Ջոն Լիթլի օգնությամբ՝ ստեղծելով մի սարք, որը հալած գերմանից հանում է փոքրիկ բյուրեղյա սերմ: Երբ գերմանիումը սառչում էր միջուկի շուրջը, այն ընդլայնեց իր բյուրեղային կառուցվածքը՝ ստեղծելով շարունակական և գրեթե մաքուր կիսահաղորդիչ վանդակ։ 1949 թվականի գարնանը Teal-ը և Little-ը կարող էին պատվերով բյուրեղներ ստեղծել, և թեստերը ցույց տվեցին, որ նրանք շատ զիջում են իրենց պոլիբյուրեղային մրցակիցներին: Մասնավորապես, դրանց ավելացված աննշան փոխադրողները կարող են գոյատևել ներսում հարյուր միկրովայրկյան կամ նույնիսկ ավելի երկար (բյուրեղային այլ նմուշներում ոչ ավելի, քան տասը միկրովայրկյան):
Այժմ Թեալը կարող էր իրեն ավելի շատ ռեսուրսներ թույլ տալ և ավելի շատ մարդկանց հավաքագրեց իր թիմում, որոնց թվում էր ևս մեկ ֆիզիկաքիմիկոս, ով Տեխասից եկել էր Bell Labs՝ Մորգան Սփարկսը: Նրանք սկսեցին փոխել հալվածը p-տիպի կամ n-տիպի գերմանիում ստանալու համար՝ ավելացնելով համապատասխան կեղտերի ուլունքներ: Մեկ տարվա ընթացքում նրանք այնքան են կատարելագործել տեխնոլոգիան, որ կարողացել են գերմանիումի n-p-n սենդվիչ աճեցնել անմիջապես հալոցքում: Եվ այն աշխատում էր ճիշտ այնպես, ինչպես կանխատեսել էր Շոկլին. p-տիպի նյութից ստացված էլեկտրական ազդանշանը մոդուլավորում էր էլեկտրական հոսանքը երկու հաղորդիչների միջև, որոնք կապված էին այն շրջապատող n տիպի կտորների հետ:
Մորգան Սփարկսը և Գորդոն Թեյլը Bell Labs-ի աշխատասեղանին
Այս աճեցված հանգույցի տրանզիստորը գրեթե ամեն կերպ գերազանցում է իր մի կետային շփման նախնին: Մասնավորապես, այն ավելի հուսալի և կանխատեսելի էր, արտադրում էր շատ ավելի քիչ աղմուկ (և հետևաբար ավելի զգայուն էր) և չափազանց էներգաարդյունավետ էր՝ ծախսելով միլիոն անգամ ավելի քիչ էներգիա, քան սովորական վակուումային խողովակը: 1951 թվականի հուլիսին Bell Labs-ը հերթական մամուլի ասուլիսն անցկացրեց՝ հայտարարելու նոր գյուտի մասին։ Նույնիսկ մինչ առաջին տրանզիստորը կհասցներ շուկա դուրս գալ, այն արդեն էապես անտեղի էր դարձել:
Եվ այնուամենայնիվ սա դեռ սկիզբն էր։ 1952 թվականին General Electric-ը (GE) հայտարարեց միացման տրանզիստորների պատրաստման նոր գործընթացի մշակման մասին՝ միաձուլման մեթոդը։ Դրա շրջանակում n-տիպի գերմանի բարակ շերտի երկու կողմերում միաձուլվել են ինդիումի երկու գնդիկներ (p-տիպի դոնոր): Այս պրոցեսն ավելի պարզ և էժան էր, քան համաձուլվածքում աճող հանգույցները, նման տրանզիստորը ավելի քիչ դիմադրություն էր տալիս և ապահովում էր ավելի բարձր հաճախականություններ:
Աճած և միաձուլված տրանզիստորներ
Հաջորդ տարի Գորդոն Թեյլը որոշեց վերադառնալ իր հայրենի նահանգ և աշխատանքի ընդունվեց Դալլասի Texas Instruments (TI) ընկերությունում: Ընկերությունը հիմնադրվել է որպես Geophysical Services, Inc. և սկզբում արտադրել է նավթի որոնման սարքավորումներ, TI-ն պատերազմի ժամանակ բացել էր էլեկտրոնիկայի բաժին և այժմ մուտք էր գործում տրանզիստորների շուկա Western Electric-ի (Bell Labs-ի արտադրական բաժին) լիցենզիայով:
Թեյլն իր հետ բերեց լաբորատորիաներում սովորած նոր հմտություններ՝ աճելու կարողություն և սիլիցիումի միաբյուրեղներ. Գերմանիումի ամենաակնառու թուլությունը ջերմաստիճանի նկատմամբ զգայունությունն էր։ Ջերմության ենթարկվելիս բյուրեղում գտնվող գերմանիումի ատոմներն արագորեն ազատ էլեկտրոններ են թափում, և այն գնալով վերածվում է հաղորդիչի: 77 °C ջերմաստիճանում այն ընդհանրապես դադարեց աշխատել տրանզիստորի նման։ Տրանզիստորների վաճառքի հիմնական թիրախը զինվորականն էր՝ պոտենցիալ սպառողը՝ ցածր գնային զգայունությամբ և կայուն, հուսալի և կոմպակտ էլեկտրոնային բաղադրիչների հսկայական կարիքով: Այնուամենայնիվ, ջերմաստիճանի նկատմամբ զգայուն գերմանիումը օգտակար չի լինի շատ ռազմական կիրառություններում, հատկապես օդատիեզերական ոլորտում:
Սիլիցիումը շատ ավելի կայուն էր, բայց ստացվեց շատ ավելի բարձր հալման կետի գնով, որը համեմատելի էր պողպատի հետ: Սա հսկայական դժվարություններ առաջացրեց՝ հաշվի առնելով, որ բարձրորակ տրանզիստորներ ստեղծելու համար պահանջվում էին շատ մաքուր բյուրեղներ։ Տաք հալած սիլիցիումը կկլանի աղտոտիչները այն խառնարանից, որում էլ այն լիներ: Թիլը և նրա թիմը TI-ում կարողացան հաղթահարել այս մարտահրավերները՝ օգտագործելով DuPont-ի ծայրահեղ մաքուր սիլիցիումի նմուշները: 1954 թվականի մայիսին Օհայո նահանգի Դեյթոն քաղաքում Ռադիոտեխնիկայի ինստիտուտի կոնֆերանսի ժամանակ Թեյլը ցույց տվեց, որ իր լաբորատորիայում արտադրված նոր սիլիկոնային սարքերը շարունակում են աշխատել նույնիսկ տաք յուղի մեջ ընկղմված լինելու դեպքում:
Հաջող սկիզբ
Ի վերջո, տրանզիստորի առաջին հայտնագործումից մոտ յոթ տարի անց այն կարելի էր պատրաստել այն նյութից, որի հետ այն դարձել էր հոմանիշ: Եվ մոտավորապես նույնքան ժամանակ կանցնի մինչև տրանզիստորների հայտնվելը, որոնք մոտավորապես նման են այն ձևին, որն օգտագործվում է մեր միկրոպրոցեսորներում և հիշողության չիպերում:
1955 թվականին Bell Labs-ի գիտնականները հաջողությամբ սովորեցին սիլիցիումային տրանզիստորներ պատրաստել դոպինգի նոր տեխնոլոգիայով. հեղուկ հալոցքին կեղտաջրերի պինդ գնդիկներ ավելացնելու փոխարեն, նրանք գազային հավելումներ ներմուծեցին կիսահաղորդչի պինդ մակերեսին () Ուշադիր վերահսկելով պրոցեդուրաների ջերմաստիճանը, ճնշումը և տեւողությունը՝ նրանք հասել են դոպինգի անհրաժեշտ խորությանն ու աստիճանին: Արտադրության գործընթացի նկատմամբ ավելի մեծ վերահսկողությունը թույլ է տվել ավելի մեծ վերահսկողություն վերջնական արտադրանքի էլեկտրական հատկությունների նկատմամբ: Ամենակարևորն այն է, որ ջերմային դիֆուզիոն հնարավորություն է տալիս արտադրել արտադրանքը խմբաքանակով. դուք կարող եք սիլիցիումի մի մեծ սալաքար լցնել, այնուհետև այն կտրել տրանզիստորների մեջ: Զինվորականները ֆինանսավորում էին Bell Laboratories-ին, քանի որ արտադրություն հիմնելը պահանջում էր բարձր նախնական ծախսեր: Նրանց նոր արտադրանք էր պետք գերբարձր հաճախականության վաղ նախազգուշացման ռադարային կապի համար («Արկտիկայի ռադիոլոկացիոն կայանների շղթա, որը նախատեսված էր Հյուսիսային բևեռից թռչող խորհրդային ռմբակոծիչներին հայտնաբերելու համար, և նրանք պատրաստ էին ծախսել 100 դոլար մեկ տրանզիստորի համար (այս օրերն էին, երբ նոր մեքենան կարելի էր գնել 2000 դոլարով):
Լեգիրում հետ , որը վերահսկում էր կեղտերի տեղակայումը, բացեց ամբողջ սխեման ամբողջությամբ փորագրելու հնարավորությունը մեկ կիսահաղորդչային ենթաշերտի վրա. սա միաժամանակ մտածվեց Fairchild Semiconductor-ի և Texas Instruments-ի կողմից 1959 թվականին:Fairchild-ից օգտագործվել է մետաղական թաղանթների քիմիական նստեցում, որոնք միացնում են տրանզիստորի էլեկտրական կոնտակտները: Այն վերացրեց ձեռքով լարերի ստեղծման անհրաժեշտությունը, նվազեցրեց արտադրության ծախսերը և բարձրացրեց հուսալիությունը:
Վերջապես, 1960 թվականին, Bell Labs-ի երկու ինժեներներ (Ջոն Ատալլան և Դևոն Կանը) իրականացրեցին Շոկլիի սկզբնական հայեցակարգը դաշտային տրանզիստորի համար: Կիսահաղորդչի մակերևույթի վրա օքսիդի բարակ շերտը կարողացավ արդյունավետ կերպով ճնշել մակերևույթի վիճակները՝ ստիպելով ալյումինե դարպասի էլեկտրական դաշտը ներթափանցել սիլիցիումի մեջ: Այսպես ծնվեց MOSFET-ը [մետաղ-օքսիդ կիսահաղորդչային դաշտային էֆեկտ տրանզիստորը] (կամ MOS կառուցվածքը, մետաղ-օքսիդ-կիսահաղորդչից), որը պարզվեց, որ այնքան հեշտ է մանրանկարել, և որը դեռ օգտագործվում է գրեթե բոլոր ժամանակակից համակարգիչներում (հետաքրքիր է. Ատալլան եկել է Եգիպտոսից, իսկ Կանգը Հարավային Կորեայից է, և մեր ողջ պատմության գործնականում միայն այս երկու ինժեներները եվրոպական արմատներ չունեն):
Վերջապես, առաջին տրանզիստորի գյուտից տասներեք տարի անց, ձեր համակարգչում տրանզիստորի նման մի բան հայտնվեց: Այն ավելի հեշտ էր արտադրելը և ավելի քիչ էներգիա էր օգտագործում, քան միացման տրանզիստորը, բայց բավականին դանդաղ էր արձագանքում ազդանշաններին: Միայն մեկ չիպի վրա տեղակայված հարյուրավոր կամ հազարավոր բաղադրիչներով լայնածավալ ինտեգրալային սխեմաների տարածման հետ էր, որ դաշտային տրանզիստորների առավելություններն առաջին պլան մղվեցին:
Նկարազարդում դաշտային էֆեկտի տրանզիստորի արտոնագրից
Դաշտային էֆեկտը Bell Labs-ի վերջին մեծ ներդրումն էր տրանզիստորի զարգացման գործում: Էլեկտրոնիկայի խոշոր արտադրողները, ինչպիսիք են Bell Laboratories-ը (իրենց Western Electric-ով), General Electric-ը, Sylvania-ն և Westinghouse-ը, կուտակել են կիսահաղորդչային հետազոտությունների տպավորիչ քանակություն: 1952 թվականից մինչև 1965 թվականը միայն Bell Laboratories-ը գրանցել է ավելի քան երկու հարյուր արտոնագիր այս թեմայով: Այնուամենայնիվ, առևտրային շուկան արագ ընկավ նոր խաղացողների ձեռքում, ինչպիսիք են Texas Instruments-ը, Transitron-ը և Fairchild-ը:
Վաղ տրանզիստորների շուկան չափազանց փոքր էր խոշոր խաղացողների ուշադրությունը գրավելու համար. 18-ականների կեսերին տարեկան մոտ 1950 միլիոն դոլար՝ էլեկտրոնիկայի ընդհանուր շուկայի համեմատ, որը կազմում էր 2 միլիարդ դոլար: Այնուամենայնիվ, այս հսկաների հետազոտական լաբորատորիաները ծառայում էին որպես չմտածված ուսումնական ճամբարներ: որտեղ երիտասարդ գիտնականները կարող էին կլանել կիսահաղորդչային գիտելիքները նախքան իրենց ծառայությունները փոքր ընկերություններին վաճառելուն անցնելը: Երբ 1960-ականների կեսերին խողովակների էլեկտրոնիկայի շուկան սկսեց լրջորեն կրճատվել, Bell Labs-ի, Westinghouse-ի և մնացածների համար շատ ուշ էր մրցակցել նոր սկսնակների հետ:
Համակարգիչների անցումը տրանզիստորների
1950-ականներին տրանզիստորները ներխուժեցին էլեկտրոնիկայի աշխարհ չորս հիմնական ոլորտներում: Առաջին երկուսը լսողական սարքերն ու շարժական ռադիոկայաններն էին, որտեղ էներգիայի ցածր սպառումը և արդյունքում մարտկոցի երկար աշխատաժամանակը գերազանցում էին այլ նկատառումները: Երրորդը ռազմական կիրառումն էր։ ԱՄՆ բանակը մեծ հույսեր էր կապում տրանզիստորների հետ՝ որպես հուսալի, կոմպակտ բաղադրիչներ, որոնք կարող էին օգտագործվել ամեն ինչում՝ դաշտային ռադիոկայաններից մինչև բալիստիկ հրթիռներ: Այնուամենայնիվ, առաջին օրերին տրանզիստորների վրա նրանց ծախսերն ավելի շատ նման էին տեխնոլոգիայի ապագայի վրա խաղադրույքի, քան դրանց այն ժամանակվա արժեքի հաստատմանը: Եվ վերջապես, կար նաև թվային հաշվարկ:
Համակարգչային ոլորտում վակուումային խողովակների անջատիչների թերությունները հայտնի էին, քանի որ պատերազմից առաջ որոշ թերահավատներ նույնիսկ կարծում էին, որ էլեկտրոնային համակարգիչը չի կարող գործնական սարք դառնալ: Երբ հազարավոր լամպեր հավաքվում էին մեկ սարքի մեջ, նրանք ուտում էին էլեկտրաէներգիան՝ արտադրելով ահռելի քանակությամբ ջերմություն, իսկ հուսալիության առումով կարելի էր ապավինել միայն դրանց կանոնավոր այրմանը: Հետևաբար, ցածր էներգիայի, սառը և առանց թելերի տրանզիստորը դարձավ համակարգչային արտադրողների փրկիչը: Որպես ուժեղացուցիչի թերությունները (օրինակ, ավելի աղմկոտ ելք) նման խնդիր չէին, երբ օգտագործվում էր որպես անջատիչ: Միակ խոչընդոտը ծախսերն էին, և ժամանակին այն կսկսեր կտրուկ նվազել:
Բոլոր վաղ ամերիկյան փորձերը տրանզիստորացված համակարգիչների հետ տեղի են ունեցել խոստումնալից նոր տեխնոլոգիայի ներուժն ուսումնասիրելու բանակի ցանկության և ինժեներների՝ կատարելագործված անջատիչներին անցնելու ցանկության խաչմերուկում:
Bell Labs-ը կառուցեց TRADIC-ը ԱՄՆ ռազմաօդային ուժերի համար 1954 թվականին՝ տեսնելու, թե արդյոք տրանզիստորները թույլ կտան թվային համակարգիչ տեղադրել ռմբակոծիչի վրա՝ փոխարինելով անալոգային նավիգացիան և օգնելով գտնել թիրախներ։ MIT Lincoln լաբորատորիան մշակել է TX-0 համակարգիչը որպես հակաօդային պաշտպանության լայնածավալ նախագծի մաս 1956 թվականին: Մեքենան օգտագործում էր մակերևութային արգելք տրանզիստորի մեկ այլ տարբերակ, որը հարմար էր բարձր արագությամբ հաշվարկների համար: Philco-ն կառուցեց իր SOLO համակարգիչը ռազմածովային նավատորմի հետ պայմանագրով (բայց իրականում NSA-ի խնդրանքով)՝ ավարտելով այն 1958 թվականին (օգտագործելով մակերևութային խոչընդոտ տրանզիստորի մեկ այլ տարբերակ):
Արևմտյան Եվրոպայում, որը սառը պատերազմի տարիներին ավելի քիչ էր օժտված ռեսուրսներով, պատմությունը շատ տարբեր էր: Մեքենաներ, ինչպիսիք են Մանչեսթերի տրանզիստորային համակարգիչը, (մեկ այլ անուն՝ ոգեշնչված ENIAC նախագծից և գրված է հետընթաց), և ավստրիական Կողմնակի նախագծեր էին, որոնք օգտագործում էին այն ռեսուրսները, որոնք իրենց ստեղծողները կարող էին համատեղել՝ ներառյալ առաջին սերնդի մեկ կետանոց տրանզիստորները:
Շատ հակասություններ կան տրանզիստոր օգտագործող առաջին համակարգչի վերնագրի շուրջ: Ամեն ինչ, իհարկե, պայմանավորված է «առաջին», «տրանզիստոր» և «համակարգիչ» բառերի ճիշտ սահմանումներ ընտրելով: Ամեն դեպքում, մենք գիտենք, թե որտեղ է ավարտվում պատմությունը։ Գրեթե անմիջապես սկսվեց տրանզիստորացված համակարգիչների կոմերցիոնացումը: Տարեցտարի նույն գնով համակարգիչները դառնում էին ավելի ու ավելի հզոր, իսկ նույն հզորության համակարգիչները՝ էժանանում, և այս գործընթացն այնքան անանցանելի էր թվում, որ այն բարձրացվեց օրենքի աստիճանի, կողքին գրավիտացիայի և էներգիայի պահպանման: Պե՞տք է վիճել, թե որ քարն է առաջինը փլվել։
Որտեղի՞ց է գալիս Մուրի օրենքը:
Երբ մոտենում ենք անջատիչի պատմության ավարտին, արժե հարցնել. ի՞նչն է պատճառը, որ տեղի ունեցավ այս փլուզումը: Ինչու՞ է Մուրի օրենքը գոյություն (կամ գոյություն ունեցել, մենք դրա մասին կվիճենք մեկ այլ անգամ): Չկա Մուրի օրենք ինքնաթիռների կամ փոշեկուլների համար, ինչպես որ չկա վակուումային խողովակների կամ ռելեների համար:
Պատասխանն ունի երկու մաս.
- Անջատիչի տրամաբանական հատկությունները որպես արտեֆակտի կատեգորիա:
- Տրանզիստորներ պատրաստելու համար զուտ քիմիական գործընթացներ օգտագործելու ունակություն:
Նախ, անջատիչի էության մասին. Արտեֆակտների մեծամասնության հատկությունները պետք է բավարարեն աններելի ֆիզիկական սահմանափակումների լայն շրջանակ: Ուղևորատար ինքնաթիռը պետք է դիմի բազմաթիվ մարդկանց ընդհանուր քաշին: Փոշեկուլը պետք է կարողանա որոշակի ժամանակում որոշակի քանակությամբ կեղտ ծծել որոշակի ֆիզիկական տարածքից: Ինքնաթիռներն ու փոշեկուլներն անօգուտ կլինեն, եթե հասցվեն նանոմաշտաբի:
Անջատիչը, ավտոմատ անջատիչը, որին երբեք մարդու ձեռքը չի դիպել, շատ ավելի քիչ ֆիզիկական սահմանափակումներ ունի: Այն պետք է ունենա երկու տարբեր վիճակ, և այն պետք է կարողանա հաղորդակցվել նմանատիպ այլ անջատիչների հետ, երբ նրանց վիճակները փոխվեն: Այսինքն, այն ամենը, ինչ այն պետք է կարողանա անել, միացնել-անջատելն է: Ինչո՞վ է առանձնահատուկ տրանզիստորները: Ինչու՞ թվային անջատիչների այլ տեսակներ չեն զգացել նման էքսպոնենցիալ բարելավումներ:
Այստեղ մենք հասնում ենք երկրորդ փաստին. Տրանզիստորները կարող են պատրաստվել քիմիական գործընթացների միջոցով՝ առանց մեխանիկական միջամտության: Հենց սկզբից տրանզիստորի արտադրության առանցքային տարրը եղել է քիմիական կեղտերի օգտագործումը։ Այնուհետև սկսվեց հարթ պրոցեսը, որը վերացրեց արտադրությունից վերջին մեխանիկական քայլը՝ լարերը միացնելը: Արդյունքում նա ազատվեց մանրանկարչության վերջին ֆիզիկական սահմանափակումից։ Տրանզիստորներն այլևս կարիք չկար, որ բավականաչափ մեծ լինեն մարդու մատների կամ որևէ մեխանիկական սարքի համար: Այս ամենը արվել է պարզ քիմիայի միջոցով՝ աներևակայելի փոքր մասշտաբով. թթու՝ փորագրելու համար, լույս՝ վերահսկելու համար, թե մակերեսի որ մասերը կդիմադրեն փորագրությանը, և գոլորշիներ՝ փորագրված հետքերի մեջ կեղտեր և մետաղական թաղանթներ ներմուծելու համար:
Ինչու՞ է ընդհանրապես անհրաժեշտ մանրանկարչությունը: Չափի կրճատումը հաճելի կողմնակի էֆեկտների մի ամբողջ գալակտիկա տվեց՝ միացման արագության ավելացում, էներգիայի սպառման նվազեցում և առանձին պատճենների արժեքը: Այս հզոր խթանները բոլորին ստիպել են փնտրել անջատիչների հետագա կրճատման ուղիներ: Իսկ կիսահաղորդչային արդյունաբերությունը մեկ մարդու կյանքի ընթացքում մեկ քառակուսի միլիմետրում տասնյակ միլիոնավոր անջատիչներ պատրաստելուց անցել է եղունգի չափ անջատիչներ պատրաստելուց: Մեկ անջատիչի համար ութ դոլար խնդրելուց մինչև մեկ դոլարի դիմաց քսան միլիոն անջատիչներ առաջարկելը:
Intel 1103 հիշողության չիպ 1971 թ. Առանձին տրանզիստորներ, որոնց չափերը ընդամենը տասնյակ միկրոմետրեր են, այլևս տեսանելի չեն աչքի համար: Եվ դրանից հետո դրանք նվազել են ևս հազար անգամ։
Էլ ի՞նչ կարդալ.
- Էռնեստ Բրուան և Ստյուարտ Մակդոնալդ, Հեղափոխություն մանրանկարչության մեջ (1978)
- Մայքլ Ռիորդան և Լիլիան Հոդեսոն, Բյուրեղյա կրակ (1997)
- Ջոել Շուրկին, Կոտրված հանճար (1997)
Source: www.habr.com