🥇트랜지스터의 역사, 3부: 재발명된 배수

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백년 넘게 아날로그 개는 디지털 꼬리를 흔들고 있었습니다. 시각, 청각, 심지어 어떤 의미에서는 촉각 등 우리의 감각 능력을 확장하려는 시도로 인해 엔지니어와 과학자들은 전신, 전화, 라디오 및 레이더를 위한 더 나은 구성 요소를 찾게 되었습니다. 이 검색을 통해 새로운 유형의 디지털 기계를 만드는 방법을 발견한 것은 순전히 행운이었습니다. 그리고 나는 이 끊임없는 이야기를 하기로 결정했습니다. 외인, 이 기간 동안 통신 엔지니어는 최초의 디지털 컴퓨터에 대한 원자재를 공급했으며 때로는 해당 컴퓨터를 직접 설계하고 제작하기도 했습니다.

그러나 1960년대에 이르러 이 유익한 협력은 끝났고, 그것으로 내 이야기도 끝났습니다. 트랜지스터 자체가 무한한 개선의 원천을 제공했기 때문에 디지털 장비 제조업체는 더 이상 새롭고 향상된 스위치를 찾기 위해 전신, 전화 및 라디오의 세계를 찾을 필요가 없었습니다. 해마다 그들은 점점 더 깊이 파고들어 항상 속도를 기하급수적으로 높이고 비용을 줄이는 방법을 찾았습니다.

그러나 트랜지스터의 발명이 멈췄다면 이런 일은 일어나지 않았을 것이다. Bardeen과 Brattain의 작품.

느린 시작

Bell Labs의 트랜지스터 발명 발표에 대해 대중 언론에서는 거의 열광하지 않았습니다. 1년 1948월 XNUMX일, 뉴욕 타임즈(The New York Times)는 라디오 뉴스(Radio News) 보고서 하단에서 이 사건에 대해 세 문단을 할애했습니다. 더욱이 이 뉴스는 분명히 더 중요한 것으로 간주되는 다른 뉴스 다음에 나타났습니다. 예를 들어 NBC에 출연할 예정이었던 XNUMX시간짜리 라디오 쇼 "Waltz Time"이 있습니다. 돌이켜보면 우리는 알려지지 않은 작가들을 웃고 싶을 수도 있고 심지어 꾸짖고 싶을 수도 있습니다. 그들은 어떻게 세상을 뒤집어 놓은 사건을 인식하지 못했습니까?

그러나 돌이켜보면 인식이 왜곡되어 당시 소음의 바다에서 그 중요성이 상실된 신호를 증폭시킵니다. 1948년의 트랜지스터는 이 기사를 읽고 있는 컴퓨터의 트랜지스터와 매우 달랐습니다(인쇄하기로 결정하지 않은 경우). 그들은 동일한 이름과 그들을 연결하는 끊임없는 상속선에도 불구하고 너무 다르기 때문에 다른 속은 아니더라도 다른 종으로 간주되어야합니다. 크기의 큰 차이는 말할 것도 없고 구성, 구조, 작동 원리도 다릅니다. Bardeen과 Brattain이 만든 서투른 장치가 세상과 우리의 삶을 변화시킬 수 있었던 것은 끊임없는 재창조를 통해서였습니다.

사실, 단일 포인트 게르마늄 트랜지스터는 받은 것보다 더 많은 관심을 받을 가치가 없었습니다. 진공관에서 물려받은 몇 가지 결함이 있었습니다. 물론 가장 컴팩트한 램프보다 훨씬 작았습니다. 뜨거운 필라멘트가 없다는 것은 열 발생이 적고, 에너지 소비가 적고, 소모되지 않으며, 사용 전 예열이 필요하지 않음을 의미합니다.

그러나 접촉 표면에 먼지가 쌓이면 고장이 발생하고 서비스 수명이 길어질 가능성이 무효화되었습니다. 더 시끄러운 신호를 보냈습니다. 저전력 및 좁은 주파수 범위에서만 작동했습니다. 열, 추위 또는 습기가 있는 곳에서는 작동하지 않습니다. 균일하게 생산할 수 없었습니다. 같은 사람들이 같은 방식으로 만든 여러 트랜지스터는 전기적 특성이 크게 다릅니다. 그리고 이 모든 것의 비용은 일반 램프보다 XNUMX배나 더 비쌌습니다.

1952년이 되어서야 Bell Labs(및 기타 특허 보유자)가 단일 포인트 트랜지스터가 실용적인 장치가 될 수 있을 만큼 제조 문제를 해결했으며, 그때에도 가격 민감도가 상대적으로 낮은 보청기 시장을 넘어 크게 확산되지 않았습니다. .그리고 배터리 수명 측면에서 장점이 단점보다 더 컸습니다.

그러나 트랜지스터를 더 좋고 더 유용한 것으로 바꾸려는 첫 번째 시도는 이미 시작되었습니다. 실제로 대중이 그 존재를 알게 된 순간보다 훨씬 일찍 시작되었습니다.

쇼클리의 야망

1947년 말, 빌 쇼클리(Bill Shockley)는 매우 흥분된 마음으로 시카고로 여행을 떠났습니다. 그는 Bardeen과 Brattain이 최근에 발명한 트랜지스터를 이길 방법에 대한 막연한 생각을 갖고 있었지만 아직 이를 개발할 기회가 없었습니다. 그래서 그는 업무 중간에 휴식을 취하는 대신 크리스마스와 새해를 호텔에서 보내며 20페이지 정도의 노트에 자신의 아이디어를 가득 채웠다. 그중에는 두 개의 n형 조각 사이에 있는 p형 게르마늄 조각인 반도체 샌드위치로 구성된 새로운 트랜지스터에 대한 제안이 있었습니다.

이 에이스의 소매에 고무된 Shockley는 Bardeen과 Brattain이 Murray Hill로 돌아온 것을 주장하며 트랜지스터 발명에 대한 모든 공로를 주장했습니다. Bardeen과 Brattain을 실험실로 데려온 것은 전계 효과에 대한 그의 생각이 아니었나요? 이로 인해 특허에 대한 모든 권리를 그에게 이전해야 하는 것이 아닌가? 그러나 Shockley의 속임수는 역효과를 냈습니다. Bell Labs의 특허 변호사들은 알려지지 않은 발명가가 줄리어스 에드가 릴리엔펠트, 거의 20년 전인 1930년에 반도체 전계 효과 증폭기에 대한 특허를 받았습니다. 물론 Lilienfeld는 당시 재료의 상태를 고려할 때 자신의 아이디어를 구현하지 않았지만 중첩 위험이 너무 컸습니다. 언급을 완전히 피하는 것이 낫습니다. 특허의 전계 효과.

따라서 Bell Labs는 Shockley에게 발명가의 공로를 넉넉하게 부여했지만 특허에는 Bardeen과 Brattain만 언급했습니다. 그러나 이미 이루어진 일은 되돌릴 수 없습니다. Shockley의 야망은 두 명의 부하 직원과의 관계를 파괴했습니다. Bardeen은 트랜지스터 작업을 중단하고 초전도성에 집중했습니다. 그는 1951년에 실험실을 떠났습니다. Brattain은 그곳에 남아 있었지만 다시 Shockley와 함께 일하는 것을 거부하고 다른 그룹으로 옮겨질 것을 주장했습니다.

다른 사람들과 함께 일할 수 없었기 때문에 Shockley는 실험실에서 아무런 진전도 이루지 못했기 때문에 그곳도 떠났습니다. 1956년에 그는 Palo Alto의 집으로 돌아와 자신의 트랜지스터 회사인 Shockley Semiconductor를 시작했습니다. 떠나기 전, 그는 자궁암에서 회복 중인 아내 진과 별거했고, 곧 결혼한 에미 래닝과 관계를 맺었습니다. 그러나 그의 캘리포니아 꿈의 두 부분, 즉 새로운 회사와 새로운 아내 중 하나만 실현되었습니다. 1957년, 그의 경영 스타일과 그가 회사를 이끄는 방향에 분노한 그의 최고의 엔지니어들은 그를 떠나 새로운 회사인 Fairchild Semiconductor를 설립했습니다.

1956년의 쇼클리

그래서 Shockley는 회사의 빈 껍질을 버리고 스탠포드의 전기 공학 부서에 취직했습니다. 그곳에서 그는 동료들(그리고 그의 가장 오랜 친구인 물리학자)을 계속해서 소외시켰습니다. 프레드 사이츠) 그에게 관심이 있었던 인종 퇴화 이론과 인종 위생 – 지난 전쟁 이후 미국, 특히 학계에서 인기가 없었던 주제입니다. 그는 논쟁을 불러일으키고, 언론을 선동하고, 시위를 일으키는 것을 즐겼습니다. 그는 1989년에 세상을 떠났고, 그의 자녀들과 동료들과 멀어졌고, 항상 헌신적인 두 번째 아내인 에미만이 그를 방문했습니다.

기업가 정신을 향한 그의 미약한 시도는 실패했지만, Shockley는 비옥한 땅에 씨앗을 심었습니다. 샌프란시스코 베이 지역에는 많은 소규모 전자 회사가 있었는데, 전쟁 중에 연방 정부로부터 자금이 넘쳐났습니다. Shockley의 우연한 자손인 Fairchild Semiconductor는 수십 개의 새로운 회사를 탄생시켰으며 그 중 두 곳은 오늘날에도 여전히 알려져 있습니다: Intel 및 Advanced Micro Devices(AMD). 1970년대 초까지 이 지역은 "실리콘 밸리"라는 조롱적인 별명을 얻었습니다. 하지만 잠깐만요. Bardeen과 Brattain이 게르마늄 트랜지스터를 만들었습니다. 실리콘은 어디에서 왔는가?

이것은 2009년에 이전에 Shockley Semiconductor가 있던 버려진 Mountain View 부지의 모습입니다. 오늘 건물이 철거되었습니다.

실리콘 교차로를 향하여

시카고 호텔에서 Shockley가 발명한 새로운 유형의 트랜지스터의 운명은 발명가의 운명보다 훨씬 더 행복했습니다. 이는 모두 단일한 순수한 반도체 결정을 성장시키려는 한 사람의 열망 덕분입니다. 박사 학위를 위해 당시 쓸모없던 게르마늄을 연구했던 텍사스 출신의 물리화학자 고든 틸(Gordon Teal)은 30년대에 벨 연구소에 취직했습니다. 트랜지스터에 대해 알게 된 그는 당시 사용된 다결정 혼합물이 아닌 순수한 단결정으로 트랜지스터를 만들면 트랜지스터의 신뢰성과 전력이 크게 향상될 수 있다는 확신을 갖게 되었습니다. Shockley는 자원 낭비로 인해 그의 노력을 거부했습니다.

그러나 Teal은 기계 엔지니어인 John Little의 도움으로 녹은 게르마늄에서 작은 수정 씨앗을 추출하는 장치를 만들어 끈기 있게 노력하고 성공을 거두었습니다. 게르마늄은 핵 주위에서 냉각되면서 결정 구조를 확장하여 연속적이고 거의 순수한 반도체 격자를 생성했습니다. 1949년 봄까지 Teal과 Little은 주문에 따라 크리스탈을 만들 수 있었고 테스트 결과 다결정 경쟁사보다 훨씬 뒤떨어져 있는 것으로 나타났습니다. 특히 여기에 추가된 작은 수송체는 내부에서 XNUMX마이크로초 이상 생존할 수 있습니다(다른 결정 샘플의 경우 XNUMX마이크로초 이하).

이제 Teal은 더 많은 자원을 감당할 수 있었고 그의 팀에 더 많은 사람들을 모집할 수 있었으며 그 중에는 텍사스에서 Bell Labs로 온 또 다른 물리 화학자인 Morgan Sparks도 있었습니다. 그들은 적절한 불순물의 비드를 추가하여 용융물을 변경하여 p형 또는 n형 게르마늄을 만들기 시작했습니다. XNUMX년 안에 그들은 게르마늄 npn 샌드위치를 용융물에서 직접 성장시킬 수 있을 정도로 기술을 향상시켰습니다. 그리고 그것은 Shockley가 예측한 대로 정확히 작동했습니다. 즉, p형 물질의 전기 신호가 주변의 n형 조각에 연결된 두 도체 사이의 전류를 변조했습니다.

Bell Labs 작업대에 있는 Morgan Sparks와 Gordon Teal

이렇게 성장한 접합 트랜지스터는 거의 모든 면에서 기존의 단일 지점 접촉 트랜지스터보다 성능이 뛰어납니다. 특히 더 안정적이고 예측 가능하며 소음이 훨씬 적고(따라서 더 민감함) 에너지 효율성이 매우 높아 일반 진공관보다 백만 배나 적은 에너지를 소비합니다. 1951년 XNUMX월 벨 연구소는 새로운 발명품을 발표하기 위해 또 다른 기자 회견을 열었습니다. 첫 번째 트랜지스터가 시장에 출시되기도 전에 이미 본질적으로 관련성이 없어졌습니다.

그러나 이것은 시작에 불과했습니다. 1952년 제너럴 일렉트릭(GE)은 접합 트랜지스터를 만드는 새로운 공정인 융합 방식을 개발했다고 발표했습니다. 그 프레임워크에서는 두 개의 인듐 볼(p형 기증자)이 얇은 n형 게르마늄 조각의 양쪽에 융합되었습니다. 이 공정은 합금에서 접합을 성장시키는 것보다 더 간단하고 저렴했습니다. 이러한 트랜지스터는 저항이 적고 더 높은 주파수를 지원했습니다.

성장 및 융합된 트랜지스터

이듬해 Gordon Teal은 고향으로 돌아가 댈러스에 있는 Texas Instruments(TI)에 입사하기로 결정했습니다. 이 회사는 Geophysical Services, Inc.로 설립되어 처음에는 석유 탐사용 장비를 생산했으며, TI는 전쟁 중에 전자 사업부를 열었고 현재는 Western Electric(Bell Labs의 제조 사업부)의 라이선스를 받아 트랜지스터 시장에 진출하고 있었습니다.

청록색은 실험실에서 배운 새로운 기술, 즉 성장하는 능력과 합금 실리콘 단결정. 게르마늄의 가장 명백한 약점은 온도에 대한 민감성이었습니다. 열에 노출되면 결정 속의 게르마늄 원자는 빠르게 자유 전자를 방출하고 점점 더 전도체로 변합니다. 77°C의 온도에서는 트랜지스터처럼 작동이 완전히 중단되었습니다. 트랜지스터 판매의 주요 목표는 군대였습니다. 이는 가격 민감도가 낮고 안정적이고 신뢰할 수 있으며 컴팩트한 전자 부품에 대한 수요가 큰 잠재 소비자였습니다. 그러나 온도에 민감한 게르마늄은 많은 군사 응용 분야, 특히 항공 우주 분야에서는 유용하지 않습니다.

실리콘은 훨씬 더 안정적이었지만 강철에 비해 녹는점이 훨씬 더 높았습니다. 고품질 트랜지스터를 만들기 위해서는 매우 순수한 결정이 필요하다는 점을 고려하면 이는 엄청난 어려움을 야기했습니다. 뜨거운 용융 실리콘은 그것이 담긴 도가니에서 오염 물질을 흡수합니다. TI의 Teal과 그의 팀은 DuPont의 초순수 실리콘 샘플을 사용하여 이러한 문제를 극복할 수 있었습니다. 1954년 XNUMX월 오하이오 주 데이턴에서 열린 무선 공학 연구소 회의에서 Teal은 자신의 실험실에서 생산된 새로운 실리콘 장치가 뜨거운 기름에 잠겨 있어도 계속 작동한다는 것을 보여주었습니다.

성공적인 신생 기업

마침내 트랜지스터가 처음 발명된 지 약 XNUMX년이 지나서 트랜지스터는 트랜지스터의 동의어가 된 재료로 만들어질 수 있었습니다. 그리고 마이크로프로세서와 메모리 칩에 사용되는 모양과 대략 유사한 트랜지스터가 등장하기까지 거의 같은 시간이 걸릴 것입니다.

1955년에 벨 연구소의 과학자들은 새로운 도핑 기술로 실리콘 트랜지스터를 만드는 방법을 성공적으로 배웠습니다. 즉, 액체 용융물에 불순물로 이루어진 고체 공을 추가하는 대신 기체 첨가제를 반도체의 고체 표면에 도입했습니다.열확산). 온도, 압력 및 절차 기간을 신중하게 제어함으로써 필요한 도핑 깊이와 정도를 정확하게 달성했습니다. 제조 공정을 더 잘 제어하면 최종 제품의 전기적 특성을 더 잘 제어할 수 있습니다. 더 중요한 것은 열 확산을 통해 제품을 일괄 생산할 수 있다는 것입니다. 즉, 큰 실리콘 슬래브를 도핑한 다음 이를 트랜지스터로 절단할 수 있다는 것입니다. 생산을 시작하려면 높은 초기 비용이 필요했기 때문에 군대는 Bell Laboratories에 자금을 지원했습니다. 초고주파 조기경보 레이더 링크용 신제품이 필요했습니다(“이슬선"), 북극에서 날아오는 소련 폭격기를 탐지하기 위해 설계된 일련의 북극 레이더 스테이션이며 그들은 트랜지스터당 100달러를 기꺼이 지불했습니다(이 당시에는 새 자동차를 2000달러에 구입할 수 있었던 시대였습니다).

합금화 포토리소그래피불순물의 위치를 제어한 는 하나의 반도체 기판에 전체 회로를 완전히 식각할 수 있는 가능성을 열었습니다. 이는 1959년 페어차일드 반도체와 텍사스 인스트루먼트가 동시에 생각한 것입니다.평면 기술"Fairchild는 트랜지스터의 전기 접점을 연결하는 금속 필름의 화학적 증착을 사용했습니다. 이를 통해 수동 배선의 필요성이 사라지고 생산 비용이 절감되며 신뢰성이 향상되었습니다.

마침내 1960년에 두 명의 Bell Labs 엔지니어(John Atalla와 Davon Kahn)가 전계 효과 트랜지스터에 대한 Shockley의 원래 개념을 구현했습니다. 반도체 표면의 얇은 산화물 층은 표면 상태를 효과적으로 억제할 수 있었고, 이로 인해 알루미늄 게이트의 전기장이 실리콘에 침투하게 되었습니다. 그리하여 MOSFET(금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터)(또는 금속 산화물 반도체의 MOS 구조)이 탄생했는데, 이는 매우 소형화하기 쉬우며 여전히 거의 모든 현대 컴퓨터에 사용됩니다(흥미롭게도). , Atalla는 이집트 출신이고 Kang은 한국 출신이며 실제로 전체 역사에서이 두 엔지니어 만이 유럽에 뿌리를 두지 않았습니다.)

마침내, 최초의 트랜지스터가 발명된 지 XNUMX년 후, 컴퓨터의 트랜지스터와 유사한 것이 나타났습니다. 접합 트랜지스터에 비해 제조가 쉽고 전력 소모도 적었지만 신호에 대한 반응 속도가 상당히 느렸습니다. 단일 칩에 수백 또는 수천 개의 구성 요소가 위치하는 대규모 집적 회로의 확산과 함께 전계 효과 트랜지스터의 장점이 전면에 나타났습니다.

전계 효과 트랜지스터 특허의 일러스트레이션

전계 효과는 트랜지스터 개발에 대한 Bell Labs의 마지막 주요 기여였습니다. Bell Laboratories(Western Electric 포함), General Electric, Sylvania 및 Westinghouse와 같은 주요 전자 제조업체는 상당한 양의 반도체 연구를 축적해 왔습니다. 1952년부터 1965년까지 Bell Laboratories에서만 이 주제에 관해 XNUMX개 이상의 특허를 등록했습니다. 그러나 상업 시장은 빠르게 Texas Instruments, Transitron 및 Fairchild와 같은 새로운 기업의 손에 넘어갔습니다.

초기 트랜지스터 시장은 주요 기업들의 관심을 끌기에는 너무 작았습니다: 18년대 중반 연간 약 1950만 달러로 전체 전자 시장은 2억 달러였습니다. 그러나 이들 거대 기업의 연구소는 무심코 훈련 캠프 역할을 했습니다. 젊은 과학자들이 소규모 회사에 서비스를 판매하기 전에 반도체 지식을 흡수할 수 있는 곳입니다. 1960년대 중반 진공관 전자제품 시장이 심각하게 위축되기 시작했을 때 Bell Labs, Westinghouse 및 기타 기업이 신흥 기업과 경쟁하기에는 너무 늦었습니다.

컴퓨터가 트랜지스터로 전환

1950년대에 트랜지스터는 네 가지 주요 영역에서 전자계를 침범했습니다. 처음 두 개는 보청기와 휴대용 라디오였는데, 낮은 전력 소비와 그에 따른 긴 배터리 수명이 다른 고려 사항보다 우선했습니다. 세 번째는 군사적 활용이다. 미 육군은 트랜지스터가 현장 라디오부터 탄도 미사일에 이르기까지 모든 분야에 사용될 수 있는 신뢰성 있고 컴팩트한 구성 요소로서 큰 기대를 갖고 있었습니다. 그러나 초기에는 트랜지스터에 대한 지출이 당시의 가치를 확인하기보다는 기술의 미래에 대한 베팅처럼 보였습니다. 그리고 마지막으로 디지털 컴퓨팅도 있었습니다.

컴퓨터 분야에서는 진공관 스위치의 단점이 잘 알려져 있었고, 전쟁 전에는 일부 회의론자들이 전자 컴퓨터를 실용적인 장치로 만들 수 없다고 믿었습니다. 수천 개의 램프를 하나의 장치에 모으면 전기를 소모하여 엄청난 양의 열이 발생하며 신뢰성 측면에서는 정기적인 소진에만 의존할 수 있습니다. 따라서 저전력, 발열, 스레드가 없는 트랜지스터가 컴퓨터 제조업체의 구세주가 되었습니다. 증폭기로서의 단점(예를 들어 잡음이 많은 출력)은 스위치로 사용될 때 큰 문제가 되지 않았습니다. 유일한 장애물은 비용이었고, 머지않아 비용은 급격히 떨어지기 시작했습니다.

트랜지스터 컴퓨터에 대한 초기 미국의 모든 실험은 유망한 신기술의 잠재력을 탐구하려는 군대의 욕구와 개선된 스위치로 전환하려는 엔지니어의 욕구가 교차하는 지점에서 발생했습니다.

Bell Labs는 1954년 미 공군을 위해 TRADIC을 구축하여 트랜지스터를 사용하여 폭격기에 디지털 컴퓨터를 설치하여 아날로그 항법을 대체하고 표적 검색을 지원할 수 있는지 확인했습니다. MIT 링컨 연구소는 0년 광범위한 방공 프로젝트의 일환으로 TX-1956 컴퓨터를 개발했습니다. 이 컴퓨터는 고속 컴퓨팅에 적합한 표면 장벽 트랜지스터의 또 다른 변형을 사용했습니다. Philco는 해군과의 계약에 따라(실제로는 NSA의 요청에 따라) SOLO 컴퓨터를 제작하여 1958년에 완성했습니다(표면 장벽 트랜지스터의 또 다른 변형 사용).

냉전 기간 동안 자원이 부족했던 서유럽에서는 이야기가 매우 달랐습니다. 맨체스터 트랜지스터 컴퓨터와 같은 기계, 하웰 생도 (ENIAC 프로젝트에서 영감을 받아 철자를 거꾸로 쓴 또 다른 이름) 및 오스트리아 메일뤼프털 XNUMX세대 단일 포인트 트랜지스터를 포함하여 제작자가 함께 긁어 모을 수 있는 리소스를 사용한 사이드 프로젝트였습니다.

트랜지스터를 사용한 최초의 컴퓨터라는 제목을 둘러싸고 많은 논란이 있다. 물론 모든 것은 "최초", "트랜지스터", "컴퓨터"와 같은 단어에 대한 올바른 정의를 선택하는 데 달려 있습니다. 어쨌든 우리는 이야기가 끝나는 곳을 알고 있습니다. 트랜지스터 컴퓨터의 상용화는 거의 즉시 시작되었습니다. 해를 거듭할수록 같은 가격의 컴퓨터는 점점 더 강력해지고, 같은 성능의 컴퓨터는 더 저렴해졌고, 이 과정은 너무나 냉혹해 보였기 때문에 중력과 에너지 보존 다음으로 법의 지위로 올라갔습니다. 어느 조약돌이 가장 먼저 무너졌는가에 대해 논쟁을 벌일 필요가 있습니까?

무어의 법칙은 어디에서 왔는가?

스위치 이야기의 마지막 부분에 접근하면서 질문할 가치가 있습니다. 이 붕괴가 발생한 원인은 무엇입니까? 무어의 법칙은 왜 존재합니까(또는 존재했습니까? 이에 대해서는 나중에 논의하겠습니다)? 진공관이나 계전기에 무어의 법칙이 없듯이 비행기나 진공청소기에도 무어의 법칙이 없습니다.

대답은 두 부분으로 구성됩니다.

아티팩트 카테고리로서의 스위치의 논리적 속성입니다.
트랜지스터를 만들기 위해 순수한 화학적 공정을 사용하는 능력.

첫째, 스위치의 본질에 대해. 대부분의 유물의 속성은 광범위한 물리적 제약을 충족해야 합니다. 여객기는 많은 사람의 무게를 모두 지탱해야 합니다. 진공청소기는 특정 물리적 영역에서 특정 시간에 일정량의 먼지를 빨아들일 수 있어야 합니다. 비행기와 진공청소기는 나노 크기로 축소되면 쓸모가 없게 됩니다.

사람의 손이 닿은 적이 없는 자동 스위치인 스위치는 물리적인 제약이 훨씬 적습니다. 두 가지 다른 상태가 있어야 하며 상태가 변경될 때 다른 유사한 스위치와 통신할 수 있어야 합니다. 즉, 켜고 끄는 것만 할 수 있어야 합니다. 트랜지스터의 특별한 점은 무엇입니까? 왜 다른 유형의 디지털 스위치에서는 이러한 기하급수적인 개선을 경험하지 못했습니까?

여기서 우리는 두 번째 사실에 도달합니다. 트랜지스터는 기계적 개입 없이 화학적 공정을 사용하여 만들 수 있습니다. 처음부터 트랜지스터 생산의 핵심 요소는 화학적 불순물을 사용하는 것이었습니다. 그런 다음 생산의 마지막 기계적 단계인 와이어 부착을 제거하는 평면 공정이 도입되었습니다. 그 결과, 그는 소형화에 대한 마지막 물리적 한계를 없앴다. 트랜지스터는 더 이상 사람의 손가락이나 기계 장치만큼 클 필요가 없습니다. 이 모든 작업은 상상할 수 없을 정도로 작은 규모의 간단한 화학에 의해 수행되었습니다. 산으로 에칭하고, 빛으로 표면의 어느 부분이 에칭에 저항하는지 제어하고, 증기로 에칭된 트랙에 불순물과 금속 필름을 도입했습니다.

왜 소형화가 필요한가요? 크기를 줄이면 전환 속도가 빨라지고 에너지 소비가 줄어들며 개별 복사본 비용이 드는 등 은하계 전체에 즐거운 부작용이 생겼습니다. 이러한 강력한 인센티브로 인해 모든 사람은 스위치를 더 줄일 수 있는 방법을 찾게 되었습니다. 그리고 반도체 산업은 손톱만한 크기의 스위치를 만드는 것에서 한 사람의 생애 동안 평방밀리미터당 수천만 개의 스위치를 포장하는 것으로 발전했습니다. 스위치 하나에 XNUMX달러를 요구하는 것에서 XNUMX달러에 XNUMX천만 개의 스위치를 제공하는 것까지.

1103년에 출시된 Intel 1971 메모리 칩. 크기가 수십 마이크로미터에 불과한 개별 트랜지스터는 더 이상 눈에 보이지 않습니다. 그 이후로 그들은 또 천 배나 감소했습니다.

그 밖에 읽을 내용:

어니스트 브라이언과 스튜어트 맥도널드, 미니어처의 혁명(1978)
마이클 리오단, 릴리안 호데슨, 크리스탈 파이어(1997)
조엘 슈르킨, 부서진 천재 (1997)

출처 : habr.com

트랜지스터의 역사 3부: 배수의 재발명