מאמרים נוספים בסדרה:
- היסטוריה של הממסר
- היסטוריה של מחשבים אלקטרוניים
- היסטוריה של הטרנזיסטור
- היסטוריית אינטרנט
במשך למעלה ממאה שנה, הכלב האנלוגי מכשכש בזנב הדיגיטלי. ניסיונות להרחיב את יכולות החושים שלנו - ראייה, שמיעה, ואפילו, במידה מסוימת, מגע - הובילו מהנדסים ומדענים לחפש רכיבים טובים יותר לטלגרף, טלפונים, מכשירי רדיו ומראדאר. רק במקרה מצא חיפוש זה את דרכו לסוגים חדשים של מכונות דיגיטליות. והחלטתי לספר את סיפורו של הקבוע הזה. , שבמהלכו סיפקו מהנדסי טלקומוניקציה את חומרי הגלם למחשבים הדיגיטליים הראשונים, ולפעמים אף תכננו ובנו את המחשבים הללו בעצמם.
אבל עד שנות ה-1960, השותפות הפורייה הזו הגיעה לסיומה, וכך גם הסיפור שלי. יצרני ציוד דיגיטלי כבר לא היו צריכים לחפש בעולמות הטלגרף, הטלפון והרדיו אחר מתגים חדשים ומשופרים, משום שהטרנזיסטור עצמו סיפק מקור אינסופי לשיפור. שנה אחר שנה, הם חפרו עמוק יותר ויותר, תמיד מצאו דרכים להגדיל את המהירות באופן אקספוננציאלי ולהפחית עלויות.
עם זאת, שום דבר מזה לא היה קורה אילו המצאת הטרנזיסטור הייתה נעצרת ב... .
התחלה איטית
לא הייתה התלהבות רבה בעיתונות הפופולרית מהכרזת מעבדות בל על הטרנזיסטור. ב-1 ביולי 1948, הקדיש הניו יורק טיימס שלוש פסקאות לאירוע בתחתית עלון "חדשות הרדיו" שלו. וזה הגיע לאחר ידיעות אחרות שנחשבו ככל הנראה חשובות יותר: למשל, תוכנית הרדיו בת השעה "זמן ואלס" שהייתה אמורה להופיע ב-NBC. במבט לאחור, אולי נרצה לצחוק, או אפילו לגעור בכותבים האנונימיים על שלא זיהו את האירוע ששינה את העולם.
אבל ראייה לאחור מעוותת את התפיסה, ומגבירה אותות שאנו יודעים שהם משמעותיים, למרות שבאותו זמן הם אבדו בים של רעש. הטרנזיסטור של 1948 היה שונה מאוד מהטרנזיסטורים במחשבים שבהם אתם קוראים את זה (אלא אם כן בחרתם להדפיס את זה). כל כך שונים שלמרות שיש להם אותו שם ושושלת שושלת רצופה, יש להתייחס אליהם כמינים שונים, אם לא כסוגים שונים. הם עשויים מחומרים שונים, הם בנויים בצורה שונה, הם מתפקדים בצורה שונה, שלא לדבר על שונים בתכלית בגודלם. רק באמצעות המצאה מתמדת הצליח המכשיר המגושם שבנו ברדין וברטיין לשנות את העולם ואת חיינו.
למעשה, טרנזיסטור הגרמניום החד-נקודתי לא היה ראוי לתשומת לב רבה יותר ממה שקיבל. היו לו כמה פגמים שעברו בירושה משפופרת הריק. הוא היה בהחלט קטן בהרבה מהשפופרות הקומפקטיות ביותר. היעדר חוט חם פירושו שהוא ייצר פחות חום, צרך פחות חשמל, לא נשרף ולא דרש תקופת חימום לפני השימוש.
עם זאת, הצטברות לכלוך על משטח המגע גרמה לכשלים וביטלה את הפוטנציאל לחיי ייצור ארוכים יותר; היא יצרה אות רועש יותר; היא עבדה רק בהספקים נמוכים ובטווח תדרים צר; היא נכשלה בנוכחות חום, קור או לחות; ולא ניתן היה לייצר אותה באופן אחיד. למספר טרנזיסטורים שנבנו באותו אופן על ידי אותם אנשים היו מאפיינים חשמליים שונים בתכלית. וכל זה הגיע במחיר גבוה פי שמונה משפופרת סטנדרטית.
רק בשנת 1952 פתרו מעבדות בל (ובעלי פטנטים אחרים) את בעיות הייצור מספיק כדי שטרנזיסטורים חד-נקודתיים יהפכו למכשירים מעשיים, וגם אז הם לא התפשטו הרבה מעבר לשוק מכשירי השמיעה, שם רגישות המחירים הייתה נמוכה יחסית והיתרונות בחיי הסוללה עלו על החסרונות.
עם זאת, הניסיונות הראשונים להפוך את הטרנזיסטור למשהו טוב ושימושי יותר כבר החלו. למעשה, הם החלו הרבה יותר מוקדם מהרגע שבו נודע לציבור על קיומו.
השאיפות של שוקלי
לקראת סוף שנת 1947, ביל שוקלי נסע לשיקגו בהתרגשות רבה. היו לו רעיונות מעורפלים כיצד לנצח את הטרנזיסטור שהומצא לאחרונה על ידי ברדין וברטיין, אך עדיין לא הייתה לו הזדמנות לפתח אותם. אז במקום ליהנות מההפסקה בין אבני דרך, הוא בילה את חג המולד וראש השנה במלון, ומילא כ-20 עמודי מחברת ברעיונותיו. ביניהם הייתה הצעה לטרנזיסטור חדש המורכב מכריך מוליך למחצה - פרוסת גרמניום מסוג p בין שני חלקים מסוג n.
מעודד מהכישרון הזה בשרוול, שוקלי התעמת עם ברדין וברטיין עם שובם למארי היל, ודרש את מלוא הקרדיט על הטרנזיסטור. האם לא היה מדובר ברעיון שלו לאפקט השדה מלכתחילה? האם לא היו צריכים לקבל זכויות פטנט מלאות עליו? אבל התכסיס של שוקלי התנקם: עורכי הדין של מעבדות בל גילו שהממציא הלא ידוע, , רשם פטנט על מגבר אפקט שדה מוליך למחצה כמעט 20 שנה קודם לכן, בשנת 1930. לילינפלד, כמובן, מעולם לא יישם את רעיונו, בהתחשב במצב החומרים באותה תקופה, אך הסיכון לחפיפה היה גדול מדי - עדיף היה להימנע לחלוטין מהזכרת אפקט השדה בפטנט.
אז, למרות שמעבדות בל העניקו לשוקלי חלק נדיב מהקרדיט על ההמצאה, הן ציינו רק את ברדין ובראטיין בפטנט. אבל הנזק נעשה: שאיפותיו של שוקלי הרסו את מערכת היחסים שלו עם שני הכפופים לו. ברדין נטש את עבודתו על הטרנזיסטור והתרכז במוליכות-על. הוא עזב את המעבדות ב-1951. בראטיין נשאר, אך סירב לעבוד שוב עם שוקלי והתעקש להיות מועבר לקבוצה אחרת.
חוסר היכולת של שוקלי לעבוד עם אחרים הותיר אותו ללא יכולת להתקדם במעבדות, ולכן עזב גם שם. בשנת 1956 הוא חזר הביתה לפאלו אלטו כדי להקים חברת טרנזיסטורים משלו, שוקלי סמיקונדקטור. לפני שעזב, הוא נפרד מאשתו, ג'ין, בזמן שהחלימה מסרטן הרחם, וחיבר עם אמי לנינג, לה נישא עד מהרה. אבל מבין שני חצאי חלומו בקליפורניה - חברה חדשה ואישה חדשה - רק אחד התגשם. בשנת 1957, מהנדסיו הטובים ביותר, שכעסו על סגנון הניהול שלו ועל הכיוון אליו הוביל את החברה, עזבו אותו כדי להקים חברה חדשה, פיירצ'יילד סמיקונדקטור.
שוקלי בשנת 1956
אז שוקלי נטש את הקליפה הריקה של החברה שלו והצטרף למחלקה להנדסת חשמל בסטנפורד. שם הוא המשיך להרחיק את עמיתיו (ואת חברו הוותיק, הפיזיקאי) ) תיאוריות של ניוון גזעי שעניינו אותו ו – נושאים לא פופולריים בארצות הברית מאז תום המלחמה האחרונה, במיוחד בחוגים אקדמיים. הוא נהנה לעורר מחלוקת, להסית את התקשורת ולגרום למחאות. הוא נפטר ב-1989, מנוכר מילדיו ועמיתיו, וביקר אותו רק אשתו השנייה המסורה תמיד, אמי.
למרות שניסיונותיו החלשים ליזמות נכשלו, שוקלי שתל זרע באדמה פורייה. אזור מפרץ סן פרנסיסקו הוליד עשרות חברות אלקטרוניקה קטנות, מתובלות במימון פדרלי מתקופת המלחמה. צאצאתו המקרית של שוקלי, Fairchild Semiconductor, הולידה עשרות חברות חדשות, שכמה מהן עדיין מוכרות כיום: אינטל ו-Advanced Micro Devices (AMD). בתחילת שנות ה-1970, האזור זכה לכינוי הלעג "עמק הסיליקון". אבל רגע - ברדין וברטיין יצרו את הטרנזיסטור הגרמניום. מאיפה הגיע הסיליקון?
כך נראה האתר הנטוש של שוקלי סמיקונדקטור במאונטיין ויו בשנת 2009. כיום, הבניין נהרס.
לקראת צומת הסיליקון
גורלו של הטרנזיסטור החדש ששוקלי הגה במלון בשיקגו היה מאושר בהרבה מזה של ממציאתו, הודות לנחישותו של אדם אחד לגדל גבישי מוליכים למחצה בודדים וטהורים. גורדון טיל, כימאי פיזיקלי מטקסס שחקר את הגרמניום, שהיה חסר תועלת באותה תקופה, לקראת הדוקטורט שלו, קיבל עבודה במעבדות בל בשנות ה-30. כשנודע לו על הטרנזיסטור, הוא השתכנע שניתן לשפר משמעותית את אמינותו ועוצמתו על ידי ייצורו מגביש יחיד טהור במקום מתערובות רב-גבישיות שהיו בשימוש באותה תקופה. שוקלי פטר את מאמציו כבזבוז משאבים.
אבל טיל התעקש והצליח, בעזרתו של מהנדס המכונות ג'ון ליטל, ליצור מנגנון שהפיק גרעין גביש זעיר מגרמניום מותך. ככל שהגרמניום התקרר סביב הגרעין, הוא הרחיב את המבנה הגבישי שלו, ויצר סריג מוליך למחצה רציף וכמעט טהור. עד אביב 1949, טיל וליטל יכלו לייצר גבישים לפי הזמנה, ובדיקות הראו שהם היו עדיפים בהרבה על מתחריהם הרב-גבישיים. בפרט, נושאי הגליל המיעוטיים שנוספו להם יכלו לשרוד במשך מאה מיקרו-שניות או יותר (לעומת לא יותר מעשרה מיקרו-שניות בדגימות גבישים אחרות).
כעת טיל יכל להרשות לעצמו יותר משאבים, והוא גייס עוד אנשים לצוות שלו, כולל כימאי פיזיקלי נוסף שהגיע למעבדות בל מטקסס, מורגן ספארקס. הם החלו לשנות את החומר המותך כדי לייצר גרמניום מסוג p או מסוג n על ידי הוספת חרוזים של הזיהומים המתאימים. תוך שנה, הם שכללו את הטכנולוגיה עד לנקודה שבה הם יכלו לגדל כריך גרמניום npn ישירות בתוך החומר המותך. וזה עבד בדיוק כפי ששוקלי חזה: אות חשמלי מהחומר מסוג p מווסת את הזרם החשמלי בין שני חוטים המחוברים לחלקים מסוג n המקיפים אותו.
מורגן ספארקס וגורדון טיל ליד שולחן עבודה במעבדות בל.
טרנזיסטור צומת בוגר זה עלה על ביצועיו של אב קדמון בעל מגע נקודתי יחיד כמעט בכל דרך. באופן ספציפי, הוא היה אמין וצפוי יותר, ייצר הרבה פחות רעש (ולכן היה רגיש יותר), והיה יעיל ביותר באנרגיה - צרך פי מיליון פחות חשמל משפופרת ואקום טיפוסית. ביולי 1951, מעבדות בל קיימות מסיבת עיתונאים נוספת כדי להכריז על ההמצאה החדשה. עוד לפני שהטרנזיסטור הראשון הגיע לשוק, הוא הפך למעשה ללא רלוונטי.
אך זו הייתה רק ההתחלה. בשנת 1952, חברת ג'נרל אלקטריק (GE) הכריזה על פיתוח תהליך חדש ליצירת טרנזיסטורי צומת, שיטת הסגסוגת. בתהליך זה, שני כדורי אינדיום (תורם מסוג p) הורכבו משני צידי פרוסה דקה של גרמניום מסוג n. תהליך זה היה פשוט וזול יותר מגידול צומתים בסגסוגת, ולטרנזיסטור שנוצר היה התנגדות נמוכה יותר ותמך בתדרים גבוהים יותר.
טרנזיסטורים בוגרים ומסגסוגות
בשנה שלאחר מכן, גורדון טיל החליט לחזור למדינת הולדתו, והחל לעבוד בחברת טקסס אינסטרומנטס (TI) בדאלאס. החברה נוסדה בשם Geophysical Services, Inc., וייצרה במקור ציוד לחיפושי נפט. TI פתחה חטיבת אלקטרוניקה במהלך המלחמה, וכעת נכנסה לשוק הטרנזיסטורים ברישיון מווסטרן אלקטריק (זרוע הייצור של מעבדות בל).
טיל הביא עמו מיומנויות חדשות שנלמדו במעבדה: היכולת לגדול ו גבישים בודדים של סיליקון. החולשה הבולטת ביותר של גרמניום הייתה רגישותו לטמפרטורה. כאשר נחשפו לחום, אטומי גרמניום בגביש משילים במהירות את האלקטרונים החופשיים שלהם, והוא הפך יותר ויותר למוליך. ב-77 מעלות צלזיוס, הוא הפסיק לתפקד כטרנזיסטור לחלוטין. היעד העיקרי למכירות טרנזיסטורים היה הצבא, לקוח פוטנציאלי עם רגישות נמוכה למחיר וצורך עצום ברכיבים אלקטרוניים יציבים, אמינים וקומפקטיים. עם זאת, גרמניום רגיש לטמפרטורה לא יהיה שימושי ביישומים צבאיים רבים, במיוחד בתחום התעופה והחלל.
סיליקון היה יציב הרבה יותר, אך הדבר הגיע במחיר של נקודת התכה גבוהה בהרבה, דומה לזו של פלדה. זה היה אתגר עצום, בהתחשב בכך שטרנזיסטורים באיכות גבוהה דרשו גבישים טהורים ביותר. סיליקון חם ומותך היה סופג זיהומים מכל כור היתוך בו היה נמצא. טיל וצוותו ב-TI התגברו על קשיים אלה באמצעות דגימות סיליקון אולטרה-טהור של דופונט. במאי 1954, בכנס של מכון מהנדסי הרדיו בדייטון, אוהיו, טיל הדגים כי התקני סיליקון חדשים שיוצרו במעבדתו ממשיכים לפעול גם כשהם שקועים בשמן חם.
מתחרים מצליחים
לבסוף, כשבע שנים לאחר שהומצא הטרנזיסטור לראשונה, ניתן היה לייצר אותו מהחומר שאליו הוא הפך לשם נרדף. ויעבור בערך אותו פרק זמן עד שיהיו זמינים טרנזיסטורים הדומים בערך לצורה המשמשת במיקרו-מעבדים ובשבבי הזיכרון שלנו.
בשנת 1955, מדענים במעבדות בל למדו בהצלחה כיצד לייצר טרנזיסטורים של סיליקון באמצעות טכנולוגיית סימום חדשה: במקום להוסיף חרוזי סיליקון מוצקים לחומר נוזלי מותך, הם הכניסו תוספים גזיים למשטח המוצק של המוליך למחצה (). על ידי שליטה קפדנית בטמפרטורה, בלחץ ובמשך התהליך, הם השיגו בדיוק את העומק ומידת הסימום הנדרשים. שליטה רבה יותר בתהליך הייצור העניקה שליטה רבה יותר על התכונות החשמליות של המוצר הסופי. חשוב מכך, דיפוזיה תרמית אפשרה לייצר את המוצר בקבוצות - ניתן היה לסמם לוח סיליקון גדול ולאחר מכן לחתוך אותו לטרנזיסטורים. הצבא סיפק מימון למעבדות בל בגלל העלויות הראשוניות הגבוהות של הקמת הייצור. הם היו זקוקים למוצר חדש עבור קו מכ"ם התרעה מוקדמת בתדר גבוה במיוחד ("), רשת של תחנות מכ"ם ארקטיות שנועדו לזהות מפציצים סובייטים שטסים מהקוטב הצפוני, והם היו מוכנים להוציא 100 דולר עבור טרנזיסטור (אלה היו הימים שבהם ניתן היה לקנות מכונית חדשה תמורת 2000 דולר).
סגסוגת יחד עם , אשר שלט על מיקום הזיהומים, אפשר לחרוט את כל המעגל על מצע מוליך למחצה יחיד - דבר ש-Fairchild Semiconductor ו-Texas Instruments חשבו עליו בו זמנית בשנת 1959."הטכנולוגיה של פיירצ'יילד השתמשה בשיקוע כימי של שכבות מתכת כדי לחבר את המגעים החשמליים של הטרנזיסטור. היא ביטלה את הצורך בחיווט ידני, הפחיתה את עלויות הייצור והגבירה את האמינות."
לבסוף, בשנת 1960, שני מהנדסים ממעבדות בל (ג'ון אטלה ודבון קאהן) הבינו את הרעיון המקורי של שוקלי לגבי טרנזיסטור אפקט שדה. שכבה דקה של תחמוצת על פני השטח של המוליך למחצה הצליחה לדכא ביעילות את מצבי השטח, ולגרום לשדה החשמלי משער האלומיניום לחדור לתוך הסיליקון. כך נולד ה-MOSFET [טרנזיסטור אפקט שדה של מוליך למחצה של תחמוצת מתכת], שהתברר כקל כל כך למזעור, ועדיין משמש כמעט בכל המחשבים המודרניים (מעניין לציין שאטלה היה ממצרים, וקאהן מדרום קוריאה, ושני המהנדסים הללו הם כמעט היחידים בכל ההיסטוריה שלנו שאין להם שורשים אירופיים).
לבסוף, שלוש עשרה שנים לאחר שהומצא הטרנזיסטור הראשון, הופיע משהו שדמה לטרנזיסטור שבמחשב. הוא היה קל יותר לייצור וצרך פחות חשמל מאשר טרנזיסטור צומת, אך הוא היה די איטי בתגובה לאותות. רק עם התפשטותם של מעגלים משולבים גדולים, עם מאות או אלפי רכיבים על שבב יחיד, עלו יתרונותיהם של טרנזיסטורי אפקט שדה לידי ביטוי.
איור מפטנט עבור טרנזיסטור אפקט שדה
אפקט השדה היה תרומתה הגדולה האחרונה של מעבדות בל לפיתוח הטרנזיסטור. חברות אלקטרוניקה גדולות כמו מעבדות בל (יחד עם ווסטרן אלקטריק), ג'נרל אלקטריק, סילבניה ווסטינגהאוס בנו גוף מרשים של מחקר מוליכים למחצה. בין השנים 1952 ו-1965, מעבדות בל לבדן הגישו יותר ממאתיים פטנטים בנושא. עם זאת, השוק המסחרי נפל במהרה לטובת שחקנים חדשים כמו טקסס אינסטרומנטס, טרנזיטרון ופיירצ'יילד.
שוק הטרנזיסטורים המוקדם היה קטן מדי מכדי שהשחקנים הגדולים ישימו לב אליו: כ-18 מיליון דולר בשנה באמצע שנות ה-1950, בהשוואה לשוק האלקטרוניקה הכולל שעמד על 2 מיליארד דולר. אך מעבדות המחקר של ענקיות אלו שימשו כמחנות אימונים, שלא במכוון, שבהם מדענים צעירים יכלו לספוג את הידע שלהם על מוליכים למחצה לפני שעברו למכור את שירותיהם לחברות קטנות יותר. כאשר שוק האלקטרוניקה של שפופרות ואקום החל להתכווץ באופן משמעותי באמצע שנות ה-1960, היה מאוחר מדי עבור בל, ווסטינגהאוס ושאר החברות להתחרות במתחילים.
המעבר של מחשבים לטרנזיסטורים
בשנות ה-1950, טרנזיסטורים פלשו לעולם האלקטרוניקה בארבעה תחומים משמעותיים. שני הראשונים היו מכשירי שמיעה ורדיו ניידים, שבהם צריכת חשמל נמוכה, ולכן חיי סוללה ארוכים, גברו על כל שיקול אחר. השלישי היה יישומים צבאיים. לצבא ארה"ב היו תקוות גדולות בטרנזיסטורים כרכיבים אמינים וקומפקטיים שניתן להשתמש בהם בכל דבר, החל מרדיו שטח ועד טילים בליסטיים. אבל ההוצאה המוקדמת שלהם על טרנזיסטורים נראתה יותר כהימור על עתיד הטכנולוגיה מאשר עדות לערכה הנוכחי. ואז היה מחשוב דיגיטלי.
בתחום המחשבים, חסרונותיהם של מתגי שפופרות ואקום היו ידועים היטב, כאשר כמה ספקנים מלפני המלחמה אף האמינו כי מחשב אלקטרוני לעולם לא יוכל להיות מעשי. כאשר אלפי שפופרות הורכבו למכשיר יחיד, הן צרכו חשמל, ייצרו כמויות אדירות של חום, והשחיקה הרגילה שלהן הייתה הדבר היחיד שניתן היה לסמוך עליו לאמינות. כך, הטרנזיסטור הקריר, חסר החוטים, בעל הספק נמוך, הפך למושיע של יצרני המחשבים. חסרונותיו כמגבר (למשל, אות פלט רועש יותר) לא היוו בעיה כה גדולה כאשר שימש כמתג. המכשול היחיד היה העלות, ובבוא הזמן היא תתחיל לרדת בחדות.
כל הניסויים האמריקאים המוקדמים עם מחשבי טרנזיסטור התרחשו בצומת שבין רצונו של הצבא לחקור את הפוטנציאל של טכנולוגיה חדשה ומבטיחה לבין רצונם של המהנדסים לעבור למתגים טובים יותר.
מעבדות בל בנתו את ה-TRADIC עבור חיל האוויר האמריקאי בשנת 1954 כדי לבדוק האם טרנזיסטורים יאפשרו להתקין מחשב דיגיטלי על סיפון מפציץ, ובכך להחליף ניווט אנלוגי ורכישת מטרות. מעבדת לינקולן של MIT פיתחה את מחשב ה-TX-0 כחלק מפרויקט הגנה אווירית גדול בשנת 1956. המכונה השתמשה בגרסה נוספת של הטרנזיסטור, טרנזיסטור מחסום השטח, אשר התאים היטב לחישוב במהירות גבוהה. פילקו בנתה את מחשב ה-SOLO שלה במסגרת חוזה עם הצי (אך למעשה לבקשת ה-NSA), וסיימה אותו בשנת 1958 (תוך שימוש בגרסה נוספת של טרנזיסטור מחסום השטח).
במערב אירופה, שהייתה בעלת משאבים פחותים במהלך המלחמה הקרה, הסיפור היה שונה מאוד. מכונות כמו מחשב הטרנזיסטור של מנצ'סטר, (שם נוסף בהשראת פרויקט ENIAC, ומוצפן על ידי כתיבה הפוכה), והאוסטרי היו פרויקטים צדדיים שהשתמשו בכל המשאבים שיוצריהם יכלו לאסוף - כולל טרנזיסטורים חד-נקודתיים מהדור הראשון.
יש ויכוח רב סביב שם המחשב הראשון שהשתמש בטרנזיסטורים. הכל מסתכם, כמובן, בבחירת ההגדרות הנכונות למילים כמו "ראשון", "טרנזיסטור" ו"מחשב". בכל מקרה, אנו יודעים היכן הסיפור מסתיים. המסחור של מחשבי טרנזיסטור החל כמעט מיד. שנה אחר שנה, מחשבים באותו מחיר הפכו חזקים יותר, ומחשבים בעלי אותו הספק הפכו זולים יותר, והתהליך הזה נראה כה בלתי נמנע עד שהוא הועלה לדרגת חוק, לצד כוח הכבידה ושימור האנרגיה. האם אנחנו באמת צריכים להתווכח על איזה חלוק נחל היה הראשון ליפול?
מאיפה הגיע חוק מור?
ככל שאנו מתקרבים לסוף ההיסטוריה של המתג, ראוי לשאול: מה גרם לקריסה הזו? מדוע קיים חוק מור (או אכן היה קיים, נדון על כך בפעם אחרת)? אין חוק מור למטוסים או שואבי אבק, כשם שאין חוק מור לשפופרות ואקום או ממסרים.
התשובה מורכבת משני חלקים:
- תכונות לוגיות של מתג כקטגוריה של ארטיפקט.
- היכולת להשתמש בתהליכים כימיים גרידא כדי לייצר טרנזיסטורים.
ראשית, מהות המתג. התכונות של רוב החפצים חייבות לעמוד במגוון רחב של אילוצים פיזיים בלתי נמנעים. מטוס נוסעים חייב לשאת את המשקל המשולב של אנשים רבים. שואב אבק חייב להיות מסוגל לשאוב כמות מסוימת של לכלוך בפרק זמן מסוים מאזור פיזי מסוים. מטוסים ושואבי אבק יהיו חסרי תועלת אם יצומצמו לקנה מידה ננומטרי.
למתג, לעומת זאת – מתג אוטומטי שמעולם לא נגע בו יד אנושית – יש הרבה פחות מגבלות פיזיות. עליו להיות בעל שני מצבים שונים, ועליו להיות מסוגל לתקשר למתגים אחרים שהם משנים מצבים. כלומר, כל מה שהוא צריך להיות מסוגל לעשות הוא להדליק ולכבות. מה כל כך מיוחד בטרנזיסטורים? מדוע סוגים אחרים של מתגים דיגיטליים לא ראו שיפורים כה אקספוננציאליים?
זה מביא אותנו לעובדה השנייה. ניתן לייצר טרנזיסטורים באמצעות תהליכים כימיים ללא התערבות מכנית. מההתחלה, המפתח לייצור טרנזיסטורים היה שימוש בחומרי מילוי כימיים. לאחר מכן הגיע התהליך המישורי, אשר ביטל את השלב המכני האחרון בייצור - חיבור החוטים. למעשה, הוא נפטר מהמגבלה הפיזית האחרונה על מזעור. טרנזיסטורים כבר לא היו צריכים להיות גדולים מספיק עבור אצבעות אנושיות - או עבור כל מכשיר מכני. כימיה פשוטה עשתה את הכל, בקנה מידה קטן באופן בלתי נתפס: חומצה לאכילה, אור לשליטה באילו חלקים של פני השטח יתנגדו לאכילה, ואדים להטמעת חומרי מילוי וסרטים מתכתיים במסילות החרוטות.
למה בכלל למזער? לצמצום הגודל היו שורה שלמה של תופעות לוואי נעימות: מיתוג מהיר יותר, צריכת חשמל נמוכה יותר ועלות נמוכה יותר ליחידה. תמריצים רבי עוצמה אלה הניעו את כולם למצוא דרכים להפוך מתגים לקטנים עוד יותר. ותעשיית המוליכים למחצה עברה מייצור מתגים בגודל ציפורן לאריזת עשרות מיליוני מתגים למילימטר מרובע במהלך חייו של אדם אחד. מגביית שמונה דולרים עבור מתג בודד להצעת עשרים מיליון מתגים בדולר.
שבב זיכרון Intel 1103 משנת 1971. טרנזיסטורים בודדים, בגודל של עשרות מיקרומטרים בלבד, כבר בלתי נראים לעין בלתי מזוינת. ומאז, הם התכווצו פי אלף נוספים.
מה עוד לקרוא:
- ארנסט ברואן וסטיוארט מקדונלד, מהפכה במיניאטורה (1978)
- מייקל ריורדן וליליאן הודסון, קריסטל פייר (1997)
- ג'ואל שורקין, גאון שבור (1997)
מקור: www.habr.com
