ההיסטוריה של הטרנזיסטור, חלק 3: כפולות שהומצאו מחדש

מאמרים נוספים בסדרה:

• היסטוריה של הממסר
  • שיטה של ​​"העברת מידע מהירה", או לידתו של ממסר
  • סופר ארוך טווח
  • גלווניזם
  • יזמים
  • והנה, סוף סוף, הממסר
  • טלגרף מדבר
  • פשוט תתחבר
  • הדור הנשכח של מחשבי ממסר
  • עידן אלקטרוני
• היסטוריה של מחשבים אלקטרוניים
  • פרולוג
  • עֲנָק
  • ENIAC
  • מהפכה אלקטרונית
• היסטוריה של הטרנזיסטור
  • מגשש את דרכך בחושך
  • מכור המלחמה
  • המצאה מחדש מרובה
• היסטוריית אינטרנט
  • רשת עמוד השדרה
  • דעיכה, חלק 1
  • דעיכה, חלק 2
  • פתיחת אינטראקטיביות
  • הרחבת האינטראקטיביות
  • ARPANET - הלידה
  • ARPANET - חבילה
  • ARPANET - רשת משנה
  • מחשב כמכשיר תקשורת
  • היסטוריה של האינטרנט: עבודה באינטרנט

במשך יותר ממאה שנים, הכלב האנלוגי מכשכש בזנבו הדיגיטלי. ניסיונות להרחיב את יכולות החושים שלנו - ראייה, שמיעה, ואפילו, במובן מסוים, מגע - הובילו מהנדסים ומדענים לחפש רכיבים טובים יותר לטלגרפים, טלפונים, מכשירי רדיו ומכ"מים. רק במזל גמור גילה החיפוש הזה את הדרך ליצירת סוגים חדשים של מכונות דיגיטליות. והחלטתי לספר את הסיפור של הקבוע הזה אקספטציה, שבמהלכו סיפקו מהנדסי תקשורת את חומרי הגלם למחשבים הדיגיטליים הראשונים, ולעתים אף תכננו ובנו את אותם מחשבים בעצמם.

אבל בשנות ה-1960 הגיע לסיומו שיתוף הפעולה הפורה הזה, ואיתו גם הסיפור שלי. יצרני ציוד דיגיטלי לא נאלצו עוד לחפש בעולמות הטלגרף, הטלפון והרדיו מתגים חדשים ומשופרים, שכן הטרנזיסטור עצמו סיפק מקור בלתי נדלה לשיפורים. שנה אחר שנה הם חפרו עמוק יותר ויותר, תמיד מצאו דרכים להגביר את המהירות באופן אקספוננציאלי ולהפחית עלויות.

עם זאת, כל זה לא היה קורה אם המצאת הטרנזיסטור הייתה נעצרת בשעה עבודה של ברדין וברטן.

התחלה איטית

בעיתונות הפופולרית הייתה התלהבות מועטה מהכרזה של מעבדות בל על המצאת הטרנזיסטור. ב-1 ביולי 1948, ה"ניו יורק טיימס" הקדיש שלוש פסקאות לאירוע בתחתית הדיווח שלו ברדיו ניוז. יתרה מכך, הידיעה הזו הופיעה אחרי אחרות, שכמובן נחשבות חשובות יותר: למשל, תוכנית הרדיו בת השעה "זמן ואלס", שהייתה אמורה להופיע ב-NBC. במבט לאחור, אולי נרצה לצחוק, או אפילו לנזוף בסופרים האלמונים - איך הם לא הצליחו לזהות את האירוע שהפך את העולם על פיו?

אבל ראייה לאחור מעוותת את התפיסה, מגבירה אותות שמשמעותם אנחנו יודעים אבדו בים של רעש באותה תקופה. הטרנזיסטור של 1948 היה שונה מאוד מהטרנזיסטורים של המחשבים שבהם אתה קורא את המאמר הזה (אלא אם כן החלטת להדפיס אותו). הם היו שונים כל כך, עד שלמרות אותו השם, וקו התורשה הבלתי שבור המחבר ביניהם, יש לראות בהם מינים שונים, אם לא סוגים שונים. יש להם הרכבים שונים, מבנים שונים, עקרונות הפעלה שונים, שלא לדבר על ההבדל העצום בגודל. רק באמצעות המצאה מתמדת מחדש, המכשיר המגושם שנבנו על ידי ברדין וברטיין יכול היה לשנות את העולם ואת חיינו.

למעשה, טרנזיסטור הגרמניום החד-נקודתי לא היה ראוי ליותר תשומת לב ממה שקיבל. היו לו מספר פגמים שעברו בירושה מצינור הוואקום. הוא היה, כמובן, קטן בהרבה מהמנורות הקומפקטיות ביותר. היעדר חוט חם גרם לכך שהוא הפיק פחות חום, צרך פחות אנרגיה, לא נשרף ולא דרש חימום לפני השימוש.

עם זאת, הצטברות הלכלוך על משטח המגע הובילה לכשלים ושלל את הפוטנציאל לחיי שירות ארוכים יותר; זה נתן אות רועש יותר; עבד רק בהספקים נמוכים ובטווח תדרים צר; נכשל בנוכחות חום, קור או לחות; ולא ניתן היה לייצר אותו בצורה אחידה. לכמה טרנזיסטורים שנוצרו באותו אופן על ידי אותם אנשים יהיו מאפיינים חשמליים שונים בתכלית. וכל זה הגיע בעלות של פי שמונה מזו של מנורה רגילה.

רק בשנת 1952, בל מעבדות (ובעלי פטנטים אחרים) פתרו את בעיות הייצור מספיק כדי שטרנזיסטורים חד-נקודתיים יהפכו למכשירים מעשיים, וגם אז הם לא התפשטו הרבה מעבר לשוק מכשירי השמיעה, שבו רגישות המחיר הייתה נמוכה יחסית. והיתרונות מבחינת חיי הסוללה עלו על החסרונות.

עם זאת, אז כבר החלו הניסיונות הראשונים להפוך את הטרנזיסטור למשהו טוב ושימושי יותר. הם למעשה התחילו הרבה יותר מוקדם מהרגע שבו נודע לציבור על קיומו.

השאיפות של שוקלי

לקראת סוף 1947, ביל שוקלי יצא לטיול בשיקגו בהתרגשות רבה. היו לו רעיונות מעורפלים כיצד לנצח את הטרנזיסטור של ברדין וברטיין שהומצא לאחרונה, אבל עדיין לא הייתה לו הזדמנות לפתח אותם. אז במקום ליהנות מהפסקה בין שלבי העבודה, הוא בילה את חג המולד והשנה החדשה במלון, ומילא כ-20 עמודים של מחברת ברעיונות שלו. ביניהם הייתה הצעה לטרנזיסטור חדש המורכב מסנדוויץ' מוליכים למחצה - פרוסת גרמניום מסוג p בין שתי חתיכות מסוג n.

כשהוא מעודד מהאס הזה בשרוול, הגיש שוקלי תביעה לברדין וברטיין על חזרתם למורי היל, ותבע את כל הקרדיט על המצאת הטרנזיסטור. האם הרעיון שלו לגבי אפקט השדה לא הכניס את ברדין וברטיין למעבדה? האם זה לא צריך להצריך להעביר לו את כל הזכויות בפטנט? עם זאת, הטריק של שוקלי פעל לאחור: עורכי דין הפטנטים של Bell Labs גילו שהממציא האלמוני, יוליוס אדגר לילינפלד, רשם פטנט על מגבר אפקט שדה מוליכים למחצה כמעט 20 שנה קודם לכן, בשנת 1930. לילינפלד, כמובן, מעולם לא יישם את הרעיון שלו, בהתחשב במצב החומרים באותה תקופה, אבל הסיכון לחפיפה היה גדול מדי - עדיף להימנע לחלוטין מהזכיר אפקט השדה בפטנט

אז, למרות שמעבדות בל העניקו לשוקלי נתח נדיב מהקרדיט של הממציא, הם רק ציינו את ברדין וברטיין בפטנט. עם זאת, לא ניתן לבטל את מה שנעשה: שאיפותיו של שוקלי הרסו את מערכת היחסים שלו עם שני כפופים. ברדין הפסיק לעבוד על הטרנזיסטור והתרכז במוליכות-על. הוא עזב את המעבדות ב-1951. בראטן נשאר שם, אך סירב לעבוד שוב עם שוקלי, והתעקש לעבור לקבוצה אחרת.

בגלל חוסר יכולתו לעבוד עם אנשים אחרים, שוקלי מעולם לא התקדם במעבדות, אז הוא גם עזב שם. ב-1956 הוא חזר הביתה לפאלו אלטו כדי להקים חברת טרנזיסטורים משלו, Shockley Semiconductor. לפני שעזב, הוא נפרד מאשתו ג'ין בזמן שהחלימה מסרטן הרחם, והסתבך עם אמי לאנינג, שאליה התחתן במהרה. אבל משני החצאים של החלום הקליפורני שלו - חברה חדשה ואישה חדשה - רק אחד התגשם. ב-1957, מיטב המהנדסים שלו, כועסים על סגנון הניהול שלו והכיוון שאליו הוא לוקח את החברה, עזבו אותו כדי להקים חברה חדשה, Fairchild Semiconductor.

שוקלי ב-1956

אז שוקלי נטש את הקליפה הריקה של החברה שלו ולקח עבודה במחלקת הנדסת החשמל בסטנפורד. שם הוא המשיך להרחיק את עמיתיו (ואת חברו הוותיק, הפיזיקאי פרד סייץ) תיאוריות של ניוון גזעי שעניינו אותו ו היגיינת גזע – נושאים שלא היו פופולריים בארצות הברית מאז תום המלחמה האחרונה, במיוחד בחוגים אקדמיים. הוא נהנה לעורר מחלוקת, להצליף בתקשורת ולגרום להפגנות. הוא מת ב-1989, התנכר מילדיו ועמיתיו, וביקרה רק אשתו השנייה המסורה אי פעם, אמי.

למרות שניסיונותיו הקלושים ליזמות כשלו, שוקלי נטע זרע באדמה פורייה. אזור מפרץ סן פרנסיסקו ייצר חברות אלקטרוניקה קטנות רבות, אשר נשטפו במימון מהממשלה הפדרלית במהלך המלחמה. Fairchild Semiconductor, הצאצא המקרי של שוקלי, הוליד עשרות חברות חדשות, ששתי מהן מוכרות עד היום: אינטל ו-Advanced Micro Devices (AMD). בתחילת שנות ה-1970 זכה האזור לכינוי הלעג "עמק הסיליקון". אבל רגע - ברדין וברטיין יצרו את טרנזיסטור הגרמניום. מאיפה הגיע הסיליקון?

כך נראה אתר Mountain View הנטוש שבו שיכן בעבר את Shockley Semiconductor ב-2009. היום המבנה נהרס.

לכיוון צומת הסיליקון

גורלו של טרנזיסטור מסוג חדש, שהומצא על ידי שוקלי במלון בשיקגו, היה הרבה יותר מאושר מזה של הממציא שלו. הכל הודות לרצון של אדם אחד לגדל גבישי מוליכים למחצה בודדים וטהורים. גורדון טיאל, כימאי פיזיקאי מטקסס שחקר את הגרמניום חסר התועלת דאז לצורך הדוקטורט שלו, לקח עבודה במעבדות בל בשנות ה-30. לאחר שלמד על הטרנזיסטור, הוא השתכנע שניתן לשפר משמעותית את מהימנותו ועוצמתו על ידי יצירתו מגביש יחיד טהור, ולא מהתערובות הפולי-גבישיות שהשתמשו בהן אז. שוקלי דחה את מאמציו כבזבוז משאבים.

עם זאת, טיאל התמידה והשיגה הצלחה, בעזרתו של מהנדס המכונות ג'ון ליטל, ויצרה מכשיר המחלץ זרע גביש זעיר מגרמניום מותך. כשהגרמניום התקרר סביב הגרעין, הוא הרחיב את מבנה הגביש שלו, ויצר סריג מוליך למחצה רציף וכמעט טהור. עד האביב של 1949, Teal וליטל יכלו ליצור גבישים לפי הזמנה, ובדיקות הראו שהם היו הרחק מאחורי המתחרים הפולי-גבישיים שלהם. במיוחד, טרנספורטרים קטנים שנוספו להם יכולים לשרוד בפנים במשך מאה מיקרו-שניות או אפילו יותר (לעומת לא יותר מעשר מיקרו-שניות בדגימות גביש אחרות).

כעת טיל יכול היה להרשות לעצמו יותר משאבים, וגייס עוד אנשים לצוות שלו, ביניהם היה כימאי פיזיקלי נוסף שהגיע למעבדות בל מטקסס - מורגן ספארקס. הם החלו לשנות את ההמסה להכנת גרמניום מסוג p או מסוג n על ידי הוספת חרוזים של זיהומים מתאימים. בתוך שנה, הם שיפרו את הטכנולוגיה עד כדי כך שהם יכלו לגדל כריך גרמניום npn ישירות בהמסה. וזה עבד בדיוק כפי ששוקלי חזה: אות חשמלי מהחומר מסוג p אפנן את הזרם החשמלי בין שני מוליכים המחוברים לחתיכות מסוג n המקיפות אותו.

מורגן ספארקס וגורדון טיאל על שולחן עבודה במעבדות בל

טרנזיסטור צומת גדל זה עולה בביצועיו על האב הקדמון המגע הנקודתי שלו כמעט בכל מובן. במיוחד, הוא היה אמין וצפוי יותר, הפיק הרבה פחות רעש (ולכן היה רגיש יותר), והיה חסכוני ביותר באנרגיה - צורך פי מיליון פחות אנרגיה מצינור ואקום טיפוסי. ביולי 1951 ערכה בל לאבס מסיבת עיתונאים נוספת כדי להכריז על ההמצאה החדשה. עוד לפני שהטרנזיסטור הראשון הצליח להגיע לשוק, הוא כבר הפך לבלתי רלוונטי במהותו.

ובכל זאת זו הייתה רק ההתחלה. בשנת 1952 הכריזה ג'נרל אלקטריק (GE) על פיתוח תהליך חדש לייצור טרנזיסטורי צומת, שיטת ההיתוך. במסגרתו התמזגו שני כדורי אינדיום (תורם מסוג p) משני הצדדים של פרוסה דקה של גרמניום מסוג n. תהליך זה היה פשוט וזול יותר מגידול צמתים בסגסוגת; טרנזיסטור כזה נתן פחות התנגדות ותמך בתדרים גבוהים יותר.

טרנזיסטורים גדלים והתמזגו

בשנה שלאחר מכן החליט גורדון טיאל לחזור למדינת הולדתו ולקח עבודה בטקסס אינסטרומנטס (TI) בדאלאס. החברה נוסדה בשם Geophysical Services, Inc., ובתחילה ייצרה ציוד לחיפושי נפט, TI פתחה חטיבת אלקטרוניקה במהלך המלחמה, וכעת היא נכנסה לשוק הטרנזיסטורים ברישיון מחברת Western Electric (חטיבת הייצור של Bell Labs).

טיל הביא איתו מיומנויות חדשות שנלמדו במעבדות: היכולת לגדול ו סַגסוֹגֶת חד גבישי סיליקון. החולשה הברורה ביותר של גרמניום הייתה רגישותו לטמפרטורה. כאשר נחשפו לחום, אטומי הגרמניום בגביש משילים במהירות אלקטרונים חופשיים, והוא הפך יותר ויותר למוליך. בטמפרטורה של 77 מעלות צלזיוס הוא הפסיק לפעול לגמרי כמו טרנזיסטור. היעד העיקרי למכירת טרנזיסטורים היה הצבא - צרכן פוטנציאלי עם רגישות מחיר נמוכה וצורך עצום ברכיבים אלקטרוניים יציבים, אמינים וקומפקטיים. עם זאת, גרמניום רגיש לטמפרטורה לא יהיה שימושי ביישומים צבאיים רבים, במיוחד בתחום התעופה והחלל.

הסיליקון היה הרבה יותר יציב, אבל הגיע במחיר של נקודת התכה גבוהה בהרבה, הדומה לזו של פלדה. זה גרם לקשיים עצומים, בהתחשב בכך שנדרשו גבישים טהורים מאוד כדי ליצור טרנזיסטורים באיכות גבוהה. סיליקון מותך חם היה סופג מזהמים מכל כור היתוך שהוא נמצא בו. Teel והצוות שלו ב-TI הצליחו להתגבר על האתגרים הללו באמצעות דגימות סיליקון טהור במיוחד מבית DuPont. במאי 1954, בכנס של המכון להנדסת רדיו בדייטון, אוהיו, הוכיח טיאל שמכשירי סיליקון חדשים שיוצרו במעבדתו המשיכו לעבוד גם כשהם שקועים בשמן חם.

יונקים מוצלחים

לבסוף, כשבע שנים לאחר המצאת הטרנזיסטור לראשונה, ניתן היה לייצר אותו מהחומר שאליו הוא הפך לשם נרדף. ואותו פרק זמן יעבור עד להופעת טרנזיסטורים שדומים בערך לצורה המשמשת במיקרו-מעבדים ובשבבי הזיכרון שלנו.

בשנת 1955, מדעני מעבדת בל למדו בהצלחה לייצר טרנזיסטורי סיליקון בטכנולוגיית סימום חדשה - במקום להוסיף כדורים מוצקים של זיהומים להמסה נוזלית, הם הכניסו תוספים גזים למשטח המוצק של המוליך למחצה (דיפוזיה תרמית). על ידי שליטה קפדנית על הטמפרטורה, הלחץ ומשך ההליך, הם השיגו בדיוק את העומק ומידת הסימום הנדרשים. שליטה רבה יותר על תהליך הייצור נתנה שליטה רבה יותר על התכונות החשמליות של המוצר הסופי. חשוב מכך, דיפוזיה תרמית אפשרה לייצר את המוצר בקבוצות - אפשר לסמם לוח סיליקון גדול ואז לחתוך אותו לטרנזיסטורים. הצבא סיפק מימון למעבדות בל מכיוון שהקמת הייצור דרשה עלויות גבוהות מראש. הם היו צריכים מוצר חדש עבור קישור מכ"ם אזהרה מוקדמת בתדר גבוה במיוחד ("קווי טל"), רשת של תחנות מכ"ם ארקטיות שנועדו לזהות מפציצים סובייטים שטסים מהקוטב הצפוני, והן היו מוכנות להוציא 100 דולר לטרנזיסטור (אלו היו הימים שבהם ניתן היה לקנות מכונית חדשה ב-2000 דולר).

סגסוגת עם פוטוליטוגרפיה, ששלטה במיקום הזיהומים, פתחה את האפשרות לחרוט את כל המעגל כולו על מצע מוליכים למחצה אחד - על כך חשבו בו-זמנית על ידי Fairchild Semiconductor ו-Texas Instruments ב-1959.טכנולוגיה מישורית"מפיירצ'יילד השתמשו בתצהיר כימי של סרטי מתכת המחברים את המגעים החשמליים של הטרנזיסטור. זה ביטל את הצורך ביצירת חיווט ידני, הפחית את עלויות הייצור והגברת האמינות.

לבסוף, ב-1960, שני מהנדסי מעבדות בל (ג'ון אטאלה ודבון קאהן) יישמו את הרעיון המקורי של שוקלי לטרנזיסטור אפקט שדה. שכבה דקה של תחמוצת על פני המוליך למחצה הצליחה לדכא ביעילות מצבי פני השטח, ולגרום לשדה החשמלי משער האלומיניום לחדור לתוך הסיליקון. כך נולד ה-MOSFET [טרנזיסטור אפקט-שדה-מתכת-אוקסיד] (או מבנה MOS, מתכת-תחמוצת-מוליך למחצה), שהתגלה כל כך קל למזער, ושעדיין נמצא בשימוש כמעט בכל המחשבים המודרניים (מעניין , Atalla היה מגיע ממצרים, וקאנג מדרום קוריאה, ולמעשה רק לשני המהנדסים הללו מכל ההיסטוריה שלנו אין שורשים אירופיים).

לבסוף, שלוש עשרה שנים לאחר המצאת הטרנזיסטור הראשון, הופיע משהו שדומה לטרנזיסטור במחשב שלך. זה היה קל יותר לייצור והשתמש בפחות כוח מאשר טרנזיסטור הצומת, אבל היה די איטי להגיב לאותות. רק עם התפשטותם של מעגלים משולבים בקנה מידה גדול, עם מאות או אלפי רכיבים הממוקמים על שבב בודד, היתרונות של טרנזיסטורי אפקט שדה הגיעו לידי ביטוי.

איור מתוך פטנט טרנזיסטור אפקט שדה

אפקט השדה היה התרומה העיקרית האחרונה של Bell Labs לפיתוח הטרנזיסטור. יצרניות אלקטרוניקה גדולות כמו Bell Laboratories (עם Western Electric שלהן), ג'נרל אלקטריק, סילבניה ו-Westinghouse צברו כמות מרשימה של מחקר מוליכים למחצה. מ-1952 עד 1965, מעבדות בל בלבד רשמו יותר ממאתיים פטנטים בנושא זה. עם זאת, השוק המסחרי נפל במהירות לידיהם של שחקנים חדשים כמו Texas Instruments, Transitron ו-Fairchild.

שוק הטרנזיסטורים המוקדם היה קטן מכדי למשוך את תשומת לבם של השחקנים הגדולים: כ-18 מיליון דולר בשנה באמצע שנות ה-1950, לעומת שוק אלקטרוניקה כולל של 2 מיליארד דולר. עם זאת, מעבדות המחקר של ענקיות אלו שימשו כמחנות אימונים בשוגג. שבו מדענים צעירים יכלו לספוג ידע מוליכים למחצה לפני שימשיכו למכור את שירותיהם לחברות קטנות יותר. כששוק האלקטרוניקה לצינורות החל להתכווץ ברצינות באמצע שנות ה-1960, זה היה מאוחר מדי עבור מעבדות בל, וסטינגהאוס והשאר להתחרות עם העולים.

המעבר של מחשבים לטרנזיסטורים

בשנות החמישים פלשו טרנזיסטורים לעולם האלקטרוניקה בארבעה אזורים עיקריים. השניים הראשונים היו מכשירי שמיעה ומכשירי רדיו ניידים, שבהם צריכת חשמל נמוכה וחיי סוללה ארוכים כתוצאה מכך גברו על שיקולים אחרים. השלישי היה שימוש צבאי. לצבא ארה"ב היו תקוות גדולות בטרנזיסטורים כרכיבים אמינים וקומפקטיים שיכולים לשמש בכל דבר, החל ממכשירי רדיו שדה ועד טילים בליסטיים. עם זאת, בימים הראשונים, ההוצאות שלהם על טרנזיסטורים נראו יותר כמו הימור על עתיד הטכנולוגיה מאשר אישור לערכם דאז. ולבסוף, היה גם מחשוב דיגיטלי.

בתחום המחשבים, החסרונות של מתגי צינור ואקום היו ידועים, כאשר כמה ספקנים לפני המלחמה אפילו האמינו שאי אפשר להפוך מחשב אלקטרוני למכשיר מעשי. כאשר נאספו אלפי מנורות במכשיר אחד, הן אכלו חשמל, והפיקו כמויות אדירות של חום, ומבחינת אמינות, אפשר היה לסמוך רק על השחיקה הקבועה שלהן. לכן, הטרנזיסטור בעל הספק נמוך, המגניב וחסר החוטים הפך למושיע של יצרני המחשבים. החסרונות שלו כמגבר (פלט רועש יותר, למשל) לא היו בעיה כזו בשימוש כמתג. המכשול היחיד היה העלות, ועם הזמן היא תתחיל לרדת בחדות.

כל הניסויים האמריקאים המוקדמים עם מחשבים טרנזיסטוריים התרחשו בצומת הרצון של הצבא לחקור את הפוטנציאל של טכנולוגיה חדשה ומבטיחה ורצון של מהנדסים לעבור למתגים משופרים.

מעבדות בל בנתה את TRADIC עבור חיל האוויר האמריקני ב-1954 כדי לראות אם טרנזיסטורים יאפשרו להתקין מחשב דיגיטלי על סיפון מפציץ, שיחליף ניווט אנלוגי ויסייע באיתור מטרות. מעבדת MIT לינקולן פיתחה את המחשב TX-0 כחלק מפרויקט הגנה אווירית נרחב בשנת 1956. המכונה השתמשה בגרסה אחרת של טרנזיסטור מחסום פני השטח, המתאים היטב למחשוב מהיר. פילקו בנתה את מחשב ה-SOLO שלה בחוזה עם הצי (אך למעשה לפי בקשת ה-NSA), וסיימה אותו ב-1958 (באמצעות גרסה אחרת של טרנזיסטור מחסום פני השטח).

במערב אירופה, שפחות ניחן במשאבים במהלך המלחמה הקרה, הסיפור היה שונה מאוד. מכונות כמו מחשב טרנזיסטור מנצ'סטר, הארוול CADET (שם נוסף בהשראת פרויקט ENIAC, ואיות לאחור), ואוסטרי Mailüfterl היו פרויקטים צדדיים שהשתמשו במשאבים שיוצריהם יכלו לגרד יחד - כולל טרנזיסטורים חד-נקודתיים מהדור הראשון.

יש הרבה מחלוקת לגבי התואר של המחשב הראשון שמשתמש בטרנזיסטורים. הכל מסתכם, כמובן, בבחירת ההגדרות הנכונות למילים כמו "ראשון", "טרנזיסטור" ו"מחשב". בכל מקרה, אנחנו יודעים איפה הסיפור נגמר. המסחור של מחשבים בעלי טרנזיסטור החלה כמעט מיד. משנה לשנה, המחשבים באותו מחיר הפכו לחזקים יותר ויותר, ומחשבים בעלי אותו הספק הפכו זולים יותר, והתהליך הזה נראה כל כך בלתי נמנע עד שהוא הועלה לדרגת חוק, לצד כוח המשיכה ושימור האנרגיה. האם אנחנו צריכים להתווכח על איזה אבן היה הראשון שהתמוטט?

מאיפה חוק מור?

כשאנחנו מתקרבים לסוף הסיפור של המתג, כדאי לשאול: מה גרם לקריסה הזו להתרחש? מדוע חוק מור קיים (או קיים - על כך נתווכח בפעם אחרת)? אין חוק מור למטוסים או שואבי אבק, כמו שאין מי לצינורות ואקום או ממסרים.

לתשובה יש שני חלקים:

1. מאפיינים לוגיים של מתג כקטגוריית חפץ.
2. היכולת להשתמש בתהליכים כימיים גרידא לייצור טרנזיסטורים.

ראשית, על מהות המתג. המאפיינים של רוב החפצים חייבים לספק מגוון רחב של אילוצים פיזיים לא סלחניים. מטוס נוסעים חייב לשאת את המשקל המשולב של אנשים רבים. שואב אבק חייב להיות מסוגל לשאוב כמות מסוימת של לכלוך בזמן מסוים מאזור פיזי מסוים. מטוסים ושואבי אבק יהיו חסרי תועלת אם יצטמצמו לננומטרים.

למתג, מתג אוטומטי שמעולם לא נגעה בו יד אדם, יש הרבה פחות מגבלות פיזיות. הוא חייב להיות בעל שני מצבים שונים, והוא חייב להיות מסוגל לתקשר עם מתגים דומים אחרים כאשר המצבים שלהם משתנים. כלומר, כל מה שהוא אמור להיות מסוגל לעשות הוא להפעיל ולכבות. מה כל כך מיוחד בטרנזיסטורים? מדוע סוגים אחרים של מתגים דיגיטליים לא חוו שיפורים כה אקספוננציאליים?

כאן הגענו לעובדה השנייה. ניתן לייצר טרנזיסטורים באמצעות תהליכים כימיים ללא התערבות מכנית. מההתחלה, מרכיב מרכזי בייצור טרנזיסטור היה השימוש בזיהומים כימיים. ואז הגיע התהליך המישורי, שחיסל את השלב המכני האחרון מהייצור - חיבור החוטים. כתוצאה מכך, הוא נפטר מהמגבלה הפיזית האחרונה על מזעור. טרנזיסטורים כבר לא צריכים להיות גדולים מספיק עבור אצבעות אנושיות - או כל מכשיר מכני. הכל נעשה על ידי כימיה פשוטה, בקנה מידה קטן בלתי נתפס: חומצה לחריטה, אור כדי לשלוט באילו חלקים של פני השטח יתנגדו לחריטה, ואדים להחדרת זיהומים וסרטי מתכת למסלולים החרוטים.

למה בכלל יש צורך במזעור? צמצום הגודל נתן גלקסיה שלמה של תופעות לוואי נעימות: מהירות מיתוג מוגברת, צריכת אנרגיה מופחתת והעלות של עותקים בודדים. התמריצים החזקים האלה הובילו את כולם לחפש דרכים לצמצם עוד יותר את המתגים. ותעשיית המוליכים למחצה הפכה מייצור מתגים בגודל של ציפורן לאריזה של עשרות מיליוני מתגים למילימטר רבוע בחייו של אדם אחד. מלבקש שמונה דולר עבור מתג אחד ועד להצעת עשרים מיליון מתגים בדולר.

שבב זיכרון אינטל 1103 משנת 1971. טרנזיסטורים בודדים, בגודל של עשרות מיקרומטרים בלבד, אינם נראים עוד לעין. ומאז הם ירדו עוד אלף פעמים.

מה עוד לקרוא:

• ארנסט ברואן וסטיוארט מקדונלד, מהפכה במיניאטורה (1978)
• מייקל ריורדן וליליאן הודסון, קריסטל פייר (1997)
• ג'ואל שורקין, גאונות שבור (1997)

מקור: www.habr.com