ტრანზისტორის ისტორია, ნაწილი 3: ხელახლა გამოგონილი მრავლობითი

სერიის სხვა სტატიები:

• რელეს ისტორია
  • „ინფორმაციის სწრაფი გადაცემის“ მეთოდი ან რელეს დაბადება
  • შორეული მწერალი
  • გალვანიზმი
  • მეწარმეები
  • და ბოლოს, აქ არის რელე
  • საუბარი ტელეგრაფი
  • უბრალოდ დაკავშირება
  • სარელეო კომპიუტერების დავიწყებული თაობა
  • ელექტრონული ეპოქა
• ელექტრონული კომპიუტერების ისტორია
  • პროლოგი
  • კოლოსი
  • ENIAC
  • ელექტრონული რევოლუცია
• ტრანზისტორის ისტორია
  • სიბნელეში გზას იჭერ
  • ომის ჯვარცმიდან
  • მრავალჯერადი ხელახალი გამოგონება
• ინტერნეტის ისტორია
  • ხერხემლის ქსელი
  • დაშლა, ნაწილი 1
  • დაშლა, ნაწილი 2
  • ინტერაქტიულობის განბლოკვა
  • ინტერაქტიულობის გაფართოება
  • ARPANET - დაბადება
  • ARPANET - პაკეტი
  • ARPANET - ქვექსელი
  • კომპიუტერი, როგორც საკომუნიკაციო მოწყობილობა
  • ინტერნეტის ისტორია: ინტერნეტ მუშაობა

ას წელზე მეტია, ანალოგური ძაღლი ციფრულ კუდს აქნევს. ჩვენი გრძნობების შესაძლებლობების გაფართოების მცდელობებმა - ხედვა, სმენა და გარკვეული გაგებით, შეხებაც კი - აიძულა ინჟინრები და მეცნიერები ეძიათ უკეთესი კომპონენტები ტელეგრაფებისთვის, ტელეფონებისთვის, რადიოთი და რადარებისთვის. მხოლოდ იღბლიანი იყო, რომ ამ ძიებამ აღმოაჩინა გზა ახალი ტიპის ციფრული მანქანების შესაქმნელად. და გადავწყვიტე ამ მუდმივის ამბავი მეთქვა ექსპტაცია, რომლის დროსაც ტელეკომუნიკაციის ინჟინრები აწვდიდნენ ნედლეულს პირველი ციფრული კომპიუტერებისთვის და ზოგჯერ თავად აპროექტებდნენ და აშენებდნენ ამ კომპიუტერებს.

მაგრამ 1960-იან წლებში ეს ნაყოფიერი თანამშრომლობა დასრულდა და მასთან ერთად ჩემი ისტორიაც დასრულდა. ციფრული აღჭურვილობის მწარმოებლებს აღარ უწევდათ ტელეგრაფის, ტელეფონისა და რადიოს სამყაროს ყურება ახალი, გაუმჯობესებული კონცენტრატორებისთვის, რადგან თავად ტრანზისტორი გაუმჯობესების ამოუწურავი წყარო იყო. ყოველწლიურად ისინი იჭრებოდნენ უფრო და უფრო ღრმად, ყოველთვის პოულობდნენ გზებს ექსპონენტურად გაზარდონ სიჩქარე და შეამცირონ ღირებულება.

თუმცა, არც ერთი არ მოხდებოდა, ტრანზისტორის გამოგონება რომ შეჩერებულიყო ბარდინისა და ბრატეინის ნამუშევარი.

ნელი დასაწყისი

პოპულარულ პრესაში მცირე ენთუზიაზმი იყო Bell Labs-ის მიერ ტრანზისტორის გამოგონების შესახებ განცხადებასთან დაკავშირებით. 1 წლის 1948 ივლისს The New York Times-მა სამი აბზაცი მიუძღვნა მოვლენას თავისი რადიო ახალი ამბების მოხსენების ბოლოში. უფრო მეტიც, ეს ახალი ამბები გაჩნდა მას შემდეგ, რაც აშკარად უფრო მნიშვნელოვანი იყო: მაგალითად, ერთსაათიანი რადიო შოუ „Waltz Time“, რომელიც NBC-ზე უნდა გამოსულიყო. შეიძლება გვსურს სიცილი, ან თუნდაც უცნობი ავტორების გაკიცხვა - როგორ ვერ იცოდნენ ისინი მოვლენა, რომელმაც სამყარო თავდაყირა დააყენა?

მაგრამ უკანდახედვა ამახინჯებს აღქმას, აძლიერებს სიგნალებს, რომელთა მნიშვნელობა, როგორც ვიცით, იმ დროს ხმაურის ზღვაში დაიკარგა. 1948 წლის ტრანზისტორი ძალიან განსხვავდებოდა იმ კომპიუტერების ტრანზისტორებისგან, რომლებზეც თქვენ კითხულობთ ამ სტატიას (თუ არ გადაწყვიტეთ მისი ამობეჭდვა). ისინი იმდენად განსხვავდებოდნენ, რომ მიუხედავად ერთი და იგივე სახელისა და მათთან დამაკავშირებელი მემკვიდრეობის განუწყვეტელი ხაზისა, ისინი უნდა ჩაითვალონ სხვადასხვა სახეობად, თუ არა სხვადასხვა გვარად. მათ აქვთ განსხვავებული კომპოზიციები, განსხვავებული სტრუქტურები, განსხვავებული მოქმედების პრინციპები, რომ აღარაფერი ვთქვათ ზომებში უზარმაზარ განსხვავებაზე. მხოლოდ მუდმივი ხელახალი გამოგონებით, ბარდინისა და ბრატეინის მიერ შექმნილ მოუხერხებელ მოწყობილობას შეეძლო სამყაროსა და ჩვენი ცხოვრების შეცვლა.

სინამდვილეში, ერთპუნქტიანი გერმანიუმის ტრანზისტორი არ იმსახურებდა იმაზე მეტ ყურადღებას, ვიდრე მიიღო. მას ვაკუუმის მილიდან მემკვიდრეობით მიღებული რამდენიმე დეფექტი ჰქონდა. ის, რა თქმა უნდა, ბევრად უფრო პატარა იყო, ვიდრე ყველაზე კომპაქტური ნათურები. ცხელი ძაფის არარსებობა ნიშნავს, რომ იგი გამოიმუშავებდა ნაკლებ სითბოს, მოიხმარდა ნაკლებ ენერგიას, არ იწვებოდა და არ საჭიროებდა გათბობას გამოყენებამდე.

თუმცა, ჭუჭყის დაგროვებამ კონტაქტურ ზედაპირზე გამოიწვია წარუმატებლობები და გააუქმა ხანგრძლივი მომსახურების ვადის პოტენციალი; უფრო ხმაურიანი სიგნალი გასცა; მუშაობდა მხოლოდ დაბალ სიმძლავრეზე და ვიწრო სიხშირის დიაპაზონში; ვერ მოხერხდა სითბოს, სიცივის ან ტენიანობის არსებობისას; და მისი ერთგვაროვანი წარმოება არ შეიძლებოდა. რამდენიმე ტრანზისტორს, რომელიც შექმნილია იმავე გზით ერთი და იგივე ადამიანების მიერ, ველურად განსხვავებული ელექტრული მახასიათებლები ექნება. და ეს ყველაფერი რვაჯერ ძვირი ღირდა, ვიდრე სტანდარტული ნათურა.

მხოლოდ 1952 წელს Bell Labs-მა (და სხვა პატენტის მფლობელებმა) გადაჭრეს წარმოების პრობლემები საკმარისად, რომ ერთპუნქტიანი ტრანზისტორები პრაქტიკული მოწყობილობები გამხდარიყვნენ, და მაშინაც კი ისინი არ გავრცელდნენ სმენის აპარატების ბაზარზე, სადაც ფასების მგრძნობელობა შედარებით დაბალი იყო. და ბატარეის მუშაობის კუთხით სარგებელი აჭარბებდა მინუსებს.

თუმცა, მაშინ უკვე დაიწყო პირველი მცდელობები, რომ ტრანზისტორი გადაექცია უკეთესად და სასარგებლოდ. ისინი რეალურად დაიწყეს ბევრად უფრო ადრე, ვიდრე იმ მომენტში, როდესაც საზოგადოებამ შეიტყო მისი არსებობის შესახებ.

შოკლის ამბიციები

1947 წლის მიწურულს ბილ შოკლიმ დიდი მღელვარებით გაემგზავრა ჩიკაგოში. მას ჰქონდა ბუნდოვანი იდეები იმის შესახებ, თუ როგორ დაემარცხებინა ბარდინისა და ბრატეინის ახლახან გამოგონილი ტრანზისტორი, მაგრამ ჯერ არ ჰქონია მათი განვითარების შანსი. ამიტომ სამუშაო ეტაპებს შორის შესვენების ნაცვლად, შობა-ახალი წელი სასტუმროში გაატარა და თავისი იდეებით აავსო ბლოკნოტის დაახლოებით 20 გვერდი. მათ შორის იყო წინადადება ახალი ტრანზისტორის შესახებ, რომელიც შედგება ნახევარგამტარული სენდვიჩისგან - p-ტიპის გერმანიუმის ნაჭერი n-ტიპის ორ ნაჭერს შორის.

ამ ტუზით გამხნევებულმა შოკლიმ პრეტენზია გამოთქვა ბარდინსა და ბრეტეინს მიურეი ჰილზე დაბრუნებაზე და მოითხოვა ტრანზისტორის გამოგონების ყველა დამსახურება. არ იყო მისი წარმოდგენა ველის ეფექტზე, რამაც ბარდინი და ბრატეინი ლაბორატორიაში შეიყვანა? განა ეს არ უნდა გახადოს პატენტის ყველა უფლება მისთვის გადაცემის აუცილებლობა? თუმცა, შოკლის ხრიკმა შედეგი გამოიღო: Bell Labs-ის საპატენტო ადვოკატებმა გაარკვიეს, რომ უცნობმა გამომგონებელმა, იულიუს ედგარ ლილიენფელდი, დააპატენტა ნახევარგამტარული ველის ეფექტის გამაძლიერებელი თითქმის 20 წლით ადრე, 1930 წელს. ლილიენფელდმა, რა თქმა უნდა, არასოდეს განახორციელა თავისი იდეა, მასალების იმდროინდელი მდგომარეობის გათვალისწინებით, მაგრამ გადახურვის რისკი ძალიან დიდი იყო - სჯობდა მთლიანად მოერიდეთ ხსენებას. ველის ეფექტი პატენტში

ამრიგად, მიუხედავად იმისა, რომ Bell Labs-მა შოკლის გამომგონებლის კრედიტის გულუხვი წილი მიანიჭა, მათ პატენტში მხოლოდ ბარდინი და ბრატეინი დაასახელეს. თუმცა, რაც გაკეთდა, ვერ გაუქმდება: შოკლის ამბიციებმა გაანადგურა მისი ურთიერთობა ორ ქვეშევრდომთან. ბარდინმა შეწყვიტა ტრანზისტორზე მუშაობა და კონცენტრირება მოახდინა ზეგამტარობაზე. მან დატოვა ლაბორატორიები 1951 წელს. ბრატეინი იქ დარჩა, მაგრამ უარი თქვა შოკლისთან კვლავ მუშაობაზე და დაჟინებით მოითხოვდა სხვა ჯგუფში გადაყვანას.

სხვა ადამიანებთან მუშაობის უუნარობის გამო, შოკლიმ ლაბორატორიებში ვერასოდეს მიაღწია პროგრესს, ამიტომ ისიც იქ დატოვა. 1956 წელს ის დაბრუნდა სახლში პალო ალტოში, რათა დაეარსებინა საკუთარი ტრანზისტორი კომპანია Shockley Semiconductor. წასვლის წინ ის დაშორდა თავის მეუღლეს ჯინს, სანამ ის საშვილოსნოს კიბოსგან გამოჯანმრთელდა და დაუკავშირდა ემი ლანინგის, რომელსაც მალევე დაქორწინდა. მაგრამ მისი კალიფორნიული ოცნების ორი ნახევრიდან - ახალი კომპანია და ახალი ცოლი - მხოლოდ ერთი ახდა. 1957 წელს, მისმა საუკეთესო ინჟინრებმა, გაბრაზებულმა მისი მენეჯმენტის სტილით და იმ მიმართულებით, რომლითაც ის ხელმძღვანელობდა კომპანიას, მიატოვეს ახალი კომპანია Fairchild Semiconductor-ის დაარსება.

შოკლი 1956 წელს

ასე რომ, შოკლიმ მიატოვა თავისი კომპანიის ცარიელი გარსი და დაიკავა სამუშაო სტენფორდის ელექტროინჟინერიის განყოფილებაში. იქ მან განაგრძო კოლეგების (და მისი უძველესი მეგობრის, ფიზიკოსის) გაუცხოება ფრედ სეიცი) რასობრივი გადაგვარების თეორიები, რომლებიც მას აინტერესებდა და რასობრივი ჰიგიენა – თემები, რომლებიც არაპოპულარული იყო შეერთებულ შტატებში ბოლო ომის დასრულების შემდეგ, განსაკუთრებით აკადემიურ წრეებში. მას დიდი სიამოვნება ჰქონდა დაპირისპირების გაღვივებით, მედიის გაფუჭებით და პროტესტით. ის 1989 წელს გარდაიცვალა, შვილებთან და კოლეგებთან დაშორებული და მხოლოდ მისი ერთგული მეორე ცოლი, ემი სტუმრობდა.

მიუხედავად იმისა, რომ მეწარმეობის მისი სუსტი მცდელობები წარუმატებელი აღმოჩნდა, შოკლიმ თესლი ნაყოფიერ ნიადაგში დარგა. სან-ფრანცისკოს ყურის ზონა აწარმოებდა ელექტრონიკის ბევრ მცირე ფირმას, რომლებიც ომის დროს ფედერალური მთავრობის დაფინანსებით გაათავისუფლეს. Fairchild Semiconductor-მა, შოკლის შემთხვევითმა შთამომავლობამ, შექმნა ათობით ახალი კომპანია, რომელთაგან რამდენიმე დღესაც ცნობილია: Intel და Advanced Micro Devices (AMD). 1970-იანი წლების დასაწყისისთვის, ამ მხარემ მიიღო დამცინავი მეტსახელი "სილიკონის ველი". მაგრამ ერთი წუთით - ბარდინმა და ბრატეინმა შექმნეს გერმანიუმის ტრანზისტორი. საიდან გაჩნდა სილიციუმი?

ასე გამოიყურებოდა 2009 წელს მიტოვებული Mountain View საიტი, სადაც ადრე იყო Shockley Semiconductor. დღეს შენობა დანგრეულია.

სილიკონის გზაჯვარედინისაკენ

ახალი ტიპის ტრანზისტორის ბედი, რომელიც შოკლიმ გამოიგონა ჩიკაგოს სასტუმროში, გაცილებით ბედნიერი იყო, ვიდრე მისი გამომგონებელი. ეს ყველაფერი ერთი ადამიანის სურვილის დამსახურებაა, გაზარდოს ერთი, სუფთა ნახევარგამტარული კრისტალები. გორდონ ტეალმა, ფიზიკურმა ქიმიკოსმა ტეხასიდან, რომელიც სწავლობდა მაშინდელ უსარგებლო გერმანიუმს დოქტორანტურაში, 30-იან წლებში მუშაობდა Bell Labs-ში. მას შემდეგ რაც შეიტყო ტრანზისტორის შესახებ, იგი დარწმუნდა, რომ მისი საიმედოობა და სიმძლავრე შეიძლება მნიშვნელოვნად გაუმჯობესებულიყო მისი სუფთა ერთკრისტალისგან შექმნით, ვიდრე მაშინ გამოყენებული პოლიკრისტალური ნარევებისგან. შოკლიმ უარყო მისი ძალისხმევა, როგორც რესურსების ფლანგვა.

თუმცა, ტეალმა განაგრძო და მიაღწია წარმატებას, მექანიკოსის ინჟინრის ჯონ ლიტლის დახმარებით, შექმნა მოწყობილობა, რომელიც გამოაქვს პატარა ბროლის თესლს გამდნარი გერმანიუმიდან. როდესაც გერმანიუმი გაცივდა ბირთვის გარშემო, მან გააფართოვა თავისი კრისტალური სტრუქტურა, შექმნა უწყვეტი და თითქმის სუფთა ნახევარგამტარი გისოსი. 1949 წლის გაზაფხულზე Teal-ს და Little-ს შეეძლოთ შეკვეთით შეექმნათ კრისტალები და ტესტებმა აჩვენა, რომ ისინი ბევრად ჩამორჩებოდნენ თავიანთ პოლიკრისტალურ კონკურენტებს. კერძოდ, მათზე დამატებულ მცირე გადამზიდველებს შეუძლიათ იცხოვრონ შიგნით ასი მიკროწამით ან კიდევ უფრო მეტხანს (სხვა ბროლის ნიმუშებში არაუმეტეს ათი მიკროწამისა).

ახლა ტეალს შეეძლო მეტი რესურსის შეძენა და თავის გუნდში უფრო მეტი ადამიანი აიყვანა, რომელთა შორის იყო კიდევ ერთი ფიზიკური ქიმიკოსი, რომელიც Bell Labs-ში ჩავიდა ტეხასიდან - მორგან სპარკსი. მათ დაიწყეს დნობის შეცვლა p-ტიპის ან n-ტიპის გერმანიუმის მისაღებად შესაბამისი მინარევების მძივების დამატებით. ერთი წლის განმავლობაში მათ გააუმჯობესეს ტექნოლოგია იმდენად, რამდენადაც მათ შეეძლოთ გერმანიუმის n-p-n სენდვიჩის გაშენება პირდაპირ დნობაში. და ის მუშაობდა ზუსტად ისე, როგორც შოკლიმ იწინასწარმეტყველა: p-ტიპის მასალის ელექტრული სიგნალი ახდენდა ელექტრული დენის მოდულირებას ორ გამტარს შორის, რომლებიც დაკავშირებულია მის ირგვლივ n-ტიპის ნაწილებთან.

მორგან სპარკსი და გორდონ ტეილი სამუშაო მაგიდაზე Bell Labs-ში

ეს ზრდასრული შეერთების ტრანზისტორი თითქმის ყველანაირად აჯობებს თავის ერთ წერტილიანი კონტაქტის წინაპარს. კერძოდ, ის იყო უფრო საიმედო და პროგნოზირებადი, წარმოქმნიდა ბევრად ნაკლებ ხმაურს (და ამიტომ იყო უფრო მგრძნობიარე) და იყო უკიდურესად ენერგოეფექტური - მოიხმარდა მილიონჯერ ნაკლებ ენერგიას, ვიდრე ტიპიური ვაკუუმური მილი. 1951 წლის ივლისში Bell Labs-მა გამართა კიდევ ერთი პრესკონფერენცია ახალი გამოგონების გამოცხადების მიზნით. მანამდეც კი, სანამ პირველი ტრანზისტორი მოახერხებდა ბაზარზე შესვლას, ის უკვე არსებითად არარელევანტური გახდა.

და მაინც ეს მხოლოდ დასაწყისი იყო. 1952 წელს General Electric-მა (GE) გამოაცხადა შეერთების ტრანზისტორების შექმნის ახალი პროცესის შემუშავება, შერწყმის მეთოდი. მის ჩარჩოში, n-ტიპის გერმანიუმის თხელი ნაჭრის ორივე მხარეს შეერწყა ინდიუმის ორი ბურთი (p-ტიპის დონორი). ეს პროცესი უფრო მარტივი და იაფი იყო, ვიდრე შენადნობში მზარდი შეერთებები; ასეთი ტრანზისტორი იძლეოდა ნაკლებ წინააღმდეგობას და მხარს უჭერდა მაღალ სიხშირეებს.

გაზრდილი და შერწყმული ტრანზისტორები

მომდევნო წელს გორდონ ტეალმა გადაწყვიტა დაბრუნებულიყო თავის შტატში და დასაქმდა Texas Instruments-ში (TI) დალასში. კომპანია დაარსდა როგორც Geophysical Services, Inc. და თავდაპირველად აწარმოებდა აღჭურვილობას ნავთობის საძიებო მიზნით, TI-მ ომის დროს გახსნა ელექტრონიკის განყოფილება და ახლა შემოდიოდა ტრანზისტორი ბაზარზე Western Electric-ის (Bell Labs-ის წარმოების განყოფილება) ლიცენზიით.

თეალმა მოიტანა ლაბორატორიებში შესწავლილი ახალი უნარები: ზრდის უნარი და შენადნობი სილიციუმის მონოკრისტალები. გერმანიუმის ყველაზე აშკარა სისუსტე იყო მისი მგრძნობელობა ტემპერატურის მიმართ. სიცხის ზემოქმედებისას, კრისტალში არსებული გერმანიუმის ატომები სწრაფად გამოყოფენ თავისუფალ ელექტრონებს და ის სულ უფრო და უფრო გადაიქცევა გამტარად. 77 °C ტემპერატურაზე მან საერთოდ შეწყვიტა მუშაობა ტრანზისტორივით. ტრანზისტორი გაყიდვის მთავარი სამიზნე იყო სამხედრო - პოტენციური მომხმარებელი დაბალი ფასის მგრძნობელობით და სტაბილური, საიმედო და კომპაქტური ელექტრონული კომპონენტების უზარმაზარი საჭიროებით. თუმცა, ტემპერატურისადმი მგრძნობიარე გერმანიუმი არ იქნება სასარგებლო ბევრ სამხედრო გამოყენებაში, განსაკუთრებით კოსმოსურ სფეროში.

სილიკონი ბევრად უფრო სტაბილური იყო, მაგრამ დნობის წერტილი გაცილებით მაღალი იყო, შედარებით ფოლადის. ამან გამოიწვია უზარმაზარი სირთულეები, იმის გათვალისწინებით, რომ ძალიან სუფთა კრისტალები იყო საჭირო მაღალი ხარისხის ტრანზისტორების შესაქმნელად. ცხელი გამდნარი სილიკონი შთანთქავს დამაბინძურებლებს ნებისმიერ ჭურჭელში, რომელშიც ის იყო. ტიელმა და მისმა გუნდმა TI-ში შეძლეს ამ გამოწვევების გადალახვა DuPont-ის ულტრა სუფთა სილიკონის ნიმუშების გამოყენებით. 1954 წლის მაისში, რადიოინჟინერიის ინსტიტუტის კონფერენციაზე დეიტონში, ოჰაიო, ტეალმა აჩვენა, რომ მის ლაბორატორიაში წარმოებული ახალი სილიკონის მოწყობილობები აგრძელებდნენ მუშაობას ცხელ ზეთში ჩაძირვის დროსაც კი.

წარმატებული წამოწყებები

საბოლოოდ, დაახლოებით შვიდი წლის შემდეგ, რაც ტრანზისტორი პირველად გამოიგონეს, ის შეიძლება დამზადდეს იმ მასალისგან, რომლის სინონიმიც გახდა. და დაახლოებით იგივე დრო გაივლის ტრანზისტორების გამოჩენამდე, რომლებიც დაახლოებით ჰგავს ჩვენს მიკროპროცესორებსა და მეხსიერების ჩიპებში გამოყენებულ ფორმას.

1955 წელს Bell Labs-ის მეცნიერებმა წარმატებით ისწავლეს სილიკონის ტრანზისტორების დამზადება ახალი დოპინგის ტექნოლოგიით - იმის ნაცვლად, რომ დაემატებინათ მინარევების მყარი ბურთები თხევადი დნობისთვის, მათ შეიტანეს აირისებრი დანამატები ნახევარგამტარის მყარ ზედაპირზე (თერმული დიფუზია). ტემპერატურის, წნევის და პროცედურის ხანგრძლივობის გულდასმით გაკონტროლებით მათ მიაღწიეს ზუსტად დოპინგის საჭირო სიღრმეს და ხარისხს. წარმოების პროცესზე უფრო დიდი კონტროლი იძლევა უფრო მეტ კონტროლს საბოლოო პროდუქტის ელექტრულ თვისებებზე. რაც მთავარია, თერმულმა დიფუზიამ შესაძლებელი გახადა პროდუქტის ჯგუფურად წარმოება - შეგეძლოთ სილიკონის დიდი ფილის დოპინგი და შემდეგ ტრანზისტორებად დაჭრა. სამხედროებმა დააფინანსეს Bell Laboratories, რადგან წარმოების დაყენება მოითხოვდა მაღალ წინასწარ ხარჯებს. მათ სჭირდებოდათ ახალი პროდუქტი ულტრა მაღალი სიხშირის ადრეული გაფრთხილების სარადარო ბმულისთვის (“ნამის ხაზები"), არქტიკული სარადარო სადგურების ჯაჭვი, რომელიც შექმნილია ჩრდილოეთ პოლუსიდან მფრინავი საბჭოთა ბომბდამშენების გამოსავლენად და ისინი მზად იყვნენ 100 დოლარის დახარჯვა თითო ტრანზისტორზე (ეს ის დღეები იყო, როდესაც ახალი მანქანის ყიდვა 2000 დოლარად შეიძლებოდა).

შენადნობი ერთად ფოტოლითოგრაფია, რომელიც აკონტროლებდა მინარევების მდებარეობას, გახსნა მთელი მიკროსქემის მთლიანად ერთ ნახევარგამტარულ სუბსტრატზე ამოტვიფრვის შესაძლებლობა - ეს ერთდროულად მოიფიქრა Fairchild Semiconductor-მა და Texas Instruments-მა 1959 წელს.გეგმური ტექნოლოგიაFairchild-მა გამოიყენა ლითონის ფირის ქიმიური დეპონირება, რომელიც აკავშირებს ტრანზისტორის ელექტრულ კონტაქტებს. მან აღმოფხვრა ხელით გაყვანილობის შექმნის აუცილებლობა, შეამცირა წარმოების ხარჯები და გაიზარდა საიმედოობა.

საბოლოოდ, 1960 წელს, Bell Labs-ის ორმა ინჟინერმა (ჯონ ატალა და დევონ კანი) განახორციელეს შოკლის ორიგინალური კონცეფცია საველე ეფექტის ტრანზისტორისთვის. ნახევარგამტარის ზედაპირზე ოქსიდის თხელმა ფენამ შეძლო ზედაპირის მდგომარეობის ეფექტურად ჩახშობა, რამაც გამოიწვია ელექტრული ველი ალუმინის კარიბჭიდან სილიკონში შეღწევით. ასე დაიბადა MOSFET [ლითონ-ოქსიდის ნახევარგამტარული საველე ეფექტის ტრანზისტორი] (ან MOS სტრუქტურა, მეტალ-ოქსიდ-ნახევარგამტარისგან), რომლის მინიატურიზაციაც ასე მარტივი აღმოჩნდა და რომელიც დღესაც გამოიყენება თითქმის ყველა თანამედროვე კომპიუტერში (საინტერესოა ატალა ეგვიპტიდან იყო, კანგ კი სამხრეთ კორეიდან და პრაქტიკულად მხოლოდ ამ ორ ინჟინერს მთელი ჩვენი ისტორიიდან არ აქვს ევროპული ფესვები).

საბოლოოდ, პირველი ტრანზისტორის გამოგონებიდან ცამეტი წლის შემდეგ, თქვენს კომპიუტერში ტრანზისტორის მსგავსი რაღაც გამოჩნდა. მისი დამზადება უფრო ადვილი იყო და იყენებდა ნაკლებ ენერგიას, ვიდრე შეერთების ტრანზისტორი, მაგრამ საკმაოდ ნელი რეაგირებდა სიგნალებზე. მხოლოდ ფართომასშტაბიანი ინტეგრირებული სქემების გავრცელებით, ასობით ან ათასობით კომპონენტით განლაგებული ერთ ჩიპზე, გამოიკვეთა საველე ეფექტის ტრანზისტორების უპირატესობა.

ილუსტრაცია საველე ეფექტის ტრანზისტორი პატენტიდან

საველე ეფექტი იყო Bell Labs-ის ბოლო მნიშვნელოვანი წვლილი ტრანზისტორის განვითარებაში. ელექტრონიკის მსხვილმა მწარმოებლებმა, როგორიცაა Bell Laboratories (მათი Western Electric), General Electric, Sylvania და Westinghouse, დააგროვეს შთამბეჭდავი რაოდენობის ნახევარგამტარული კვლევები. 1952 წლიდან 1965 წლამდე მხოლოდ Bell Laboratories-მა დაარეგისტრირა ორასზე მეტი პატენტი ამ თემაზე. მიუხედავად ამისა, კომერციული ბაზარი სწრაფად დაეცა ახალი მოთამაშეების ხელში, როგორიცაა Texas Instruments, Transitron და Fairchild.

ადრეული ტრანზისტორის ბაზარი ძალიან მცირე იყო მთავარი მოთამაშეების ყურადღების მისაპყრობად: 18-იანი წლების შუა პერიოდში წელიწადში დაახლოებით 1950 მილიონი დოლარი, ელექტრონიკის მთლიანი ბაზარი 2 მილიარდ დოლართან შედარებით. თუმცა, ამ გიგანტების კვლევითი ლაბორატორიები უნებლიე სასწავლო ბანაკებად მსახურობდნენ. სადაც ახალგაზრდა მეცნიერებს შეეძლოთ ნახევარგამტარული ცოდნის ათვისება, სანამ გადავიდოდნენ თავიანთი სერვისების გაყიდვაზე მცირე ფირმებისთვის. როდესაც 1960-იანი წლების შუა ხანებში მილების ელექტრონიკის ბაზარმა სერიოზულად შეკუმშვა დაიწყო, Bell Labs-ისთვის, Westinghouse-ისთვის და დანარჩენებისთვის უკვე გვიანი იყო, რომ კონკურენცია გაეწიათ დამწყებთათვის.

კომპიუტერების გადასვლა ტრანზისტორებზე

1950-იან წლებში ტრანზისტორები შეიჭრნენ ელექტრონიკის სამყაროში ოთხ ძირითად სფეროში. პირველი ორი იყო სმენის აპარატები და პორტატული რადიოები, სადაც ენერგიის დაბალი მოხმარება და შედეგად ბატარეის ხანგრძლივობა არღვევს სხვა მოსაზრებებს. მესამე იყო სამხედრო გამოყენება. აშშ-ს არმია დიდ იმედებს ამყარებდა ტრანზისტორებზე, როგორც საიმედო კომპაქტურ კომპონენტებზე, რომლებიც გამოიყენებოდა ყველაფერში, საველე რადიოთი ბალისტიკურ რაკეტებამდე. თუმცა, ადრეულ დღეებში, ტრანზისტორებზე მათი ხარჯვა უფრო ჰგავდა ფსონს ტექნოლოგიის მომავალზე, ვიდრე მათი მაშინდელი ღირებულების დადასტურებას. და ბოლოს, იყო ციფრული გამოთვლებიც.

კომპიუტერულ სფეროში კარგად იყო ცნობილი ვაკუუმური მილის გადამრთველების ნაკლოვანებები, ომამდე ზოგიერთი სკეპტიკოსი კი თვლიდა, რომ ელექტრონული კომპიუტერი პრაქტიკულ მოწყობილობად ვერ გახდებოდა. როდესაც ათასობით ნათურა შეგროვდა ერთ მოწყობილობაში, ისინი ჭამდნენ ელექტროენერგიას, წარმოქმნიდნენ უზარმაზარ რაოდენობას სითბოს და საიმედოობის თვალსაზრისით, მხოლოდ მათი რეგულარული დამწვრობის იმედი შეიძლება. ამიტომ, დაბალი სიმძლავრის, მაგარი და ძაფიანი ტრანზისტორი გახდა კომპიუტერების მწარმოებლების მხსნელი. მისი, როგორც გამაძლიერებლის ნაკლოვანებები (მაგ. უფრო ხმაურიანი გამომავალი) არ იყო ისეთი პრობლემა, როდესაც იყენებდნენ გადამრთველს. ერთადერთი დაბრკოლება იყო ღირებულება და თავის დროზე ის მკვეთრად დაეცემა.

ყველა ადრეული ამერიკული ექსპერიმენტი ტრანზისტორიზებული კომპიუტერებით მოხდა სამხედროების სურვილის კვეთაზე, გამოიკვლიონ პერსპექტიული ახალი ტექნოლოგიების პოტენციალი და ინჟინრების სურვილი გადასულიყვნენ გაუმჯობესებულ გადამრთველებზე.

Bell Labs-მა ააშენა TRADIC აშშ-ს საჰაერო ძალებისთვის 1954 წელს, რათა დაენახა, ტრანზისტორები შეძლებდნენ თუ არა ციფრული კომპიუტერის დაყენებას ბომბდამშენზე, ჩაანაცვლებდნენ ანალოგურ ნავიგაციას და დაეხმარებოდნენ მიზნების მოპოვებას. MIT Lincoln Laboratory-მა შეიმუშავა TX-0 კომპიუტერი, როგორც ფართო საჰაერო თავდაცვის პროექტის ნაწილი 1956 წელს. მანქანამ გამოიყენა ზედაპირული ბარიერის ტრანზისტორის სხვა ვარიანტი, რომელიც კარგად შეეფერება მაღალსიჩქარიანი გამოთვლებისთვის. ფილკომ ააგო თავისი SOLO კომპიუტერი საზღვაო ძალებთან დადებული კონტრაქტით (მაგრამ რეალურად NSA-ს მოთხოვნით), დაასრულა იგი 1958 წელს (ზედაპირის ბარიერის ტრანზისტორის სხვა ვარიანტის გამოყენებით).

დასავლეთ ევროპაში, ცივი ომის დროს ნაკლებად დაჯილდოვებული რესურსებით, ამბავი ძალიან განსხვავებული იყო. მანქანები, როგორიცაა მანჩესტერ ტრანზისტორი კომპიუტერი, ჰარველ კადეტი (სხვა სახელი შთაგონებულია ENIAC პროექტით და იწერება უკან) და ავსტრიული Mailüfterl იყო გვერდითი პროექტები, რომლებიც იყენებდნენ რესურსებს, რომლებსაც მათ შემქმნელებს შეეძლოთ ერთობლივად გაფცქვნა - პირველი თაობის ერთპუნქტიანი ტრანზისტორების ჩათვლით.

ბევრი კამათია პირველი კომპიუტერის სახელზე, რომელმაც გამოიყენა ტრანზისტორები. ეს ყველაფერი, რა თქმა უნდა, დამოკიდებულია სიტყვების სწორი განმარტებების არჩევაზე, როგორიცაა "პირველი", "ტრანზისტორი" და "კომპიუტერი". ყოველ შემთხვევაში, ჩვენ ვიცით, სად მთავრდება ამბავი. ტრანზისტორული კომპიუტერების კომერციალიზაცია თითქმის მაშინვე დაიწყო. ყოველწლიურად, იმავე ფასად კომპიუტერები სულ უფრო და უფრო ძლიერდებოდა, იმავე სიმძლავრის კომპიუტერები იაფდებოდა და ეს პროცესი იმდენად შეუქცევადი ჩანდა, რომ იგი კანონის ხარისხში ამაღლდა, გრავიტაციისა და ენერგიის დაზოგვის გვერდით. უნდა ვიკამათოთ იმაზე, თუ რომელი კენჭი ჩამოინგრა პირველი?

საიდან მოდის მურის კანონი?

გადამრთველის ამბის დასასრულს რომ ვუახლოვდებით, ღირს კითხვა: რამ გამოიწვია ეს კოლაფსი? რატომ არსებობს მურის კანონი (ან არსებობდა - ამაზე სხვა დროს ვიკამათებთ)? არ არსებობს მურის კანონი თვითმფრინავების ან მტვერსასრუტების შესახებ, ისევე როგორც არ არსებობს ვაკუუმური მილების ან რელეების შესახებ.

პასუხი ორი ნაწილისგან შედგება:

1. გადამრთველის, როგორც არტეფაქტის კატეგორიის ლოგიკური თვისებები.
2. ტრანზისტორების დასამზადებლად წმინდა ქიმიური პროცესების გამოყენების უნარი.

პირველი, გადართვის არსის შესახებ. არტეფაქტების უმეტესობის თვისებები უნდა აკმაყოფილებდეს შეუბრალებელი ფიზიკური შეზღუდვების ფართო სპექტრს. სამგზავრო თვითმფრინავმა უნდა გაუძლოს მრავალი ადამიანის ერთობლივ წონას. მტვერსასრუტს უნდა შეეძლოს გარკვეული რაოდენობის ჭუჭყის შეწოვა გარკვეული ფიზიკური ადგილიდან გარკვეულ დროში. თვითმფრინავები და მტვერსასრუტები უსარგებლო იქნება, თუ ნანომასშტაბამდე შემცირდება.

გადამრთველს, ავტომატურ გადამრთველს, რომელსაც არასოდეს შეხებია ადამიანის ხელი, გაცილებით ნაკლები ფიზიკური შეზღუდვები აქვს. მას უნდა ჰქონდეს ორი განსხვავებული მდგომარეობა და მას უნდა შეეძლოს დაუკავშირდეს სხვა მსგავს გადამრთველებს, როდესაც მათი მდგომარეობა შეიცვლება. ანუ ყველაფერი რაც მას უნდა შეეძლოს არის ჩართვა და გამორთვა. რა არის ტრანზისტორების განსაკუთრებული? რატომ არ განიცადა ციფრული გადამრთველების სხვა ტიპები ასეთი ექსპონენციალური გაუმჯობესება?

აქ მივედით მეორე ფაქტამდე. ტრანზისტორების დამზადება შესაძლებელია ქიმიური პროცესების გამოყენებით მექანიკური ჩარევის გარეშე. თავიდანვე ტრანზისტორი წარმოების ძირითადი ელემენტი იყო ქიმიური მინარევების გამოყენება. შემდეგ მოვიდა პლანარული პროცესი, რომელმაც გამორიცხა წარმოებიდან ბოლო მექანიკური ნაბიჯი - მავთულის მიმაგრება. შედეგად, მან მოიშორა მინიატურიზაციის ბოლო ფიზიკური შეზღუდვა. ტრანზისტორებს აღარ სჭირდებოდათ საკმარისად დიდი იყოს ადამიანის თითებისთვის ან რაიმე მექანიკური მოწყობილობისთვის. ეს ყველაფერი გაკეთდა მარტივი ქიმიით, წარმოუდგენლად მცირე მასშტაბით: მჟავა ამოკვეთამდე, სინათლე იმისთვის, რომ აკონტროლოს ზედაპირის რომელი ნაწილები გაუძლებს გრავირებას და ორთქლი, რათა მინარევები და ლითონის ფენები შეაღწიოს ამოჭრილ ტრასებში.

რატომ არის საერთოდ საჭირო მინიატურიზაცია? ზომის შემცირებამ სასიამოვნო გვერდითი ეფექტების მთელი გალაქტიკა მისცა: გადართვის სიჩქარის გაზრდა, ენერგიის მოხმარების შემცირება და ცალკეული ასლების ღირებულება. ამ მძლავრმა სტიმულებს უბიძგა ყველას გადამრთველების შემდგომი შემცირების გზების ძიებაში. ნახევარგამტარების ინდუსტრია კი ფრჩხილის ზომის კონცენტრატორების დამზადებიდან გადავიდა ათობით მილიონი გადამრთველის შეფუთვამდე კვადრატულ მილიმეტრზე ერთი ადამიანის სიცოცხლეში. ერთი გადამრთველისთვის რვა დოლარის მოთხოვნიდან დაწყებული დოლარზე ოცი მილიონი გადამრთველის შეთავაზებამდე.

Intel 1103 მეხსიერების ჩიპი 1971 წლიდან. ცალკეული ტრანზისტორები, მხოლოდ ათობით მიკრომეტრის ზომის, თვალით აღარ ჩანს. და მას შემდეგ ისინი კიდევ ათასჯერ შემცირდა.

კიდევ რა წაიკითხოთ:

• ერნესტ ბრუნი და სტიუარტ მაკდონალდი, რევოლუცია მინიატურაში (1978)
• მაიკლ რიორდანი და ლილიან ჰოდესონი, კრისტალი ცეცხლი (1997)
• ჯოელ შურკინი, გატეხილი გენიოსი (1997)

წყარო: www.habr.com