Kiti šios serijos straipsniai:
- Estafetės istorija
- Elektroninių kompiuterių istorija
- Tranzistoriaus istorija
- Interneto istorija
Daugiau nei šimtą metų analoginis šuo vizgina savo skaitmeninę uodegą. Bandymai išplėsti mūsų pojūčių – regėjimo, klausos ir net tam tikra prasme lytėjimo – galimybes paskatino inžinierius ir mokslininkus ieškoti geresnių komponentų telegrafams, telefonams, radijo aparatams ir radarams. Tik dėl visiškos sėkmės šios paieškos atrado kelią į naujų tipų skaitmeninių mašinų kūrimą. Ir nusprendžiau papasakoti šios konstantos istoriją , kurio metu telekomunikacijų inžinieriai tiekė žaliavas pirmiesiems skaitmeniniams kompiuteriams, o kartais net patys tuos kompiuterius projektavo ir pagamino.
Tačiau septintajame dešimtmetyje šis vaisingas bendradarbiavimas baigėsi, o kartu ir mano istorija. Skaitmeninės įrangos gamintojams nebereikėjo ieškoti naujų, patobulintų jungiklių į telegrafo, telefono ir radijo pasaulius, nes pats tranzistorius buvo neišsenkantis patobulinimų šaltinis. Metai po metų jie kasdavo vis giliau ir giliau, vis rasdami būdų, kaip eksponentiškai padidinti greitį ir sumažinti išlaidas.
Tačiau nieko iš to nebūtų nutikę, jei tranzistoriaus išradimas būtų sustojęs .
Lėta pradžia
Populiarioje spaudoje nebuvo daug entuziazmo dėl „Bell Labs“ pranešimo apie tranzistoriaus išradimą. 1 m. liepos 1948 d. „The New York Times“ įvykiui skyrė tris pastraipas savo „Radio News“ pranešimo apačioje. Be to, šios naujienos pasirodė po kitų, akivaizdžiai svarbesnių: pavyzdžiui, valandos trukmės radijo laida „Valso laikas“, turėjusi pasirodyti per NBC. Žvelgiant atgal, gali norėti juoktis ar net barti nežinomus autorius – kaip jie neatpažino pasaulį aukštyn kojomis apvertusio įvykio?
Tačiau pažvelgimas iš paskos iškreipia suvokimą, sustiprindamas signalus, kurių svarbą mes žinome, tuo metu pasimetę triukšmo jūroje. 1948 m. tranzistorius labai skyrėsi nuo kompiuterių, kuriuose skaitote šį straipsnį, tranzistorių (nebent nusprendėte jį atsispausdinti). Jie taip skyrėsi, kad nepaisant to paties pavadinimo ir juos jungiančios nenutrūkstamos paveldėjimo linijos, reikėtų laikyti skirtingomis rūšimis, jei ne skirtingomis gentimis. Jie turi skirtingą sudėtį, skirtingas struktūras, skirtingus veikimo principus, jau nekalbant apie didžiulį dydžio skirtumą. Tik nuolatinis išradimas gremėzdiškas Bardeeno ir Brattaino sukonstruotas prietaisas galėjo pakeisti pasaulį ir mūsų gyvenimus.
Tiesą sakant, vieno taško germanio tranzistorius nenusipelnė daugiau dėmesio nei gavo. Jis turėjo keletą defektų, paveldėtų iš vakuuminio vamzdžio. Žinoma, jis buvo daug mažesnis nei kompaktiškiausios lempos. Kai nėra karšto siūlelio, jis gamina mažiau šilumos, sunaudojo mažiau energijos, nesudegė ir prieš naudojimą nereikėjo pašildyti.
Tačiau ant kontaktinio paviršiaus susikaupę nešvarumai sukėlė gedimus ir panaikino ilgesnio tarnavimo laiko galimybę; jis davė triukšmingesnį signalą; dirbo tik esant mažoms galioms ir siaurame dažnių diapazone; nepavyko esant karščiui, šalčiui ar drėgmei; ir jis negalėjo būti gaminamas vienodai. Keletas tranzistorių, sukurtų tuo pačiu būdu, tų pačių žmonių, turėtų labai skirtingas elektrines charakteristikas. Ir visa tai kainavo aštuonis kartus daugiau nei standartinė lempa.
Tik 1952 m. Bell Labs (ir kiti patentų turėtojai) pakankamai išsprendė gamybos problemas, kad vieno taško tranzistoriai taptų praktiškais prietaisais, ir net tada jie nelabai išplito už klausos aparatų rinkos ribų, kur kainų jautrumas buvo palyginti mažas. o akumuliatoriaus veikimo trukmės pranašumai nusveria trūkumus.
Tačiau tada jau buvo pradėti pirmieji bandymai tranzistorių paversti kažkuo geresniu ir naudingesniu. Jie iš tikrųjų prasidėjo daug anksčiau nei tą akimirką, kai visuomenė sužinojo apie jos egzistavimą.
Shockley ambicijos
1947 m. pabaigoje Billas Shockley išvyko į Čikagą labai susijaudinęs. Jis turėjo miglotų minčių, kaip įveikti Bardeeno ir Brattaino neseniai išrastą tranzistorių, bet dar neturėjo galimybės jų sukurti. Taigi, užuot mėgavęsis pertrauka tarp darbų etapų, Kalėdas ir Naujuosius metus praleido viešbutyje, savo idėjomis pildydamas apie 20 sąsiuvinio puslapių. Tarp jų buvo pasiūlymas dėl naujo tranzistoriaus, sudaryto iš puslaidininkio sumuštinio – p tipo germanio gabalo tarp dviejų n tipo gabalėlių.
Paskatintas šio tūzo ant rankovės, Shockley pareiškė reikalavimą Bardeenui ir Brattainui už jų grįžimą į Murray Hill ir prisiėmė visus nuopelnus už tranzistoriaus išradimą. Ar ne jo idėja apie lauko efektą atvedė Bardeeną ir Brattainą į laboratoriją? Ar dėl to nereikėtų jam perduoti visas patento teises? Tačiau Shockley triukas atsiliepė: „Bell Labs“ patentų teisininkai išsiaiškino, kad nežinomas išradėjas, , užpatentavo puslaidininkinį lauko efekto stiprintuvą beveik 20 metų anksčiau, 1930 m. Lilienfeldas, žinoma, niekada neįgyvendino savo idėjos, atsižvelgiant į tuometinę medžiagų būklę, tačiau persidengimo rizika buvo per didelė – geriau to visiškai vengti. lauko efektas patente
Taigi, nors „Bell Labs“ suteikė Shockley dosnią išradėjo kredito dalį, patente jie įvardijo tik Bardeeną ir Brattainą. Tačiau to, kas buvo padaryta, negalima anuliuoti: Shockley ambicijos sugriovė jo santykius su dviem pavaldiniais. Bardeenas nustojo dirbti su tranzistoriumi ir sutelkė dėmesį į superlaidumą. Jis paliko laboratorijas 1951 m. Brattain liko ten, bet atsisakė vėl dirbti su Shockley ir reikalavo būti perkeltas į kitą grupę.
Dėl nesugebėjimo dirbti su kitais žmonėmis Shockley niekada nepadarė jokios pažangos laboratorijose, todėl iš ten taip pat išvyko. 1956 m. jis grįžo namo į Palo Alto ir įkūrė savo tranzistorių įmonę „Shockley Semiconductor“. Prieš išvykdamas jis atsiskyrė nuo savo žmonos Jean, kai ši gydėsi nuo gimdos vėžio, ir susidraugavo su Emmy Lanning, kurią netrukus vedė. Tačiau iš dviejų jo Kalifornijos svajonės pusių – naujos įmonės ir naujos žmonos – išsipildė tik viena. 1957 m. geriausi jo inžinieriai, supykę dėl jo valdymo stiliaus ir krypties, kuria jis vedė įmonę, paliko jį įkurti naują įmonę „Fairchild Semiconductor“.
Shockley 1956 m
Taigi Shockley apleido tuščią savo įmonės kiautą ir įsidarbino elektros inžinerijos skyriuje Stanforde. Ten jis ir toliau atitolino savo kolegas (ir seniausią draugą fiziką ) jį dominusios rasinės degeneracijos teorijos ir – temos, kurios JAV buvo nepopuliarios nuo praėjusio karo pabaigos, ypač akademiniuose sluoksniuose. Jis džiaugėsi kurstydamas ginčus, kurstydamas žiniasklaidą ir sukeldamas protestus. Jis mirė 1989 m., atsiskyręs nuo savo vaikų ir kolegų, o jį aplankė tik visada atsidavusi antroji žmona Emmy.
Nors jo menki verslumo bandymai žlugo, Shockley pasėjo sėklą derlingoje dirvoje. San Francisko įlankos rajone buvo sukurta daug mažų elektronikos įmonių, kurios karo metu buvo išplautos iš federalinės vyriausybės lėšų. Fairchild Semiconductor, atsitiktinis Shockley palikuonis, pagimdė dešimtis naujų kompanijų, iš kurių kelios žinomos ir šiandien: „Intel“ ir „Advanced Micro Devices“ (AMD). Aštuntojo dešimtmečio pradžioje ši vietovė pelnė pašaipią „Silicio slėnio“ slapyvardį. Tačiau palaukite – Bardeen ir Brattain sukūrė germanio tranzistorių. Iš kur atsirado silicis?
Taip 2009 metais atrodė apleista Mountain View svetainė, kurioje anksčiau buvo „Shockley Semiconductor“. Šiandien pastatas nugriautas.
Silicio kryžkelės link
Naujo tipo tranzistoriaus, kurį Shockley išrado viename Čikagos viešbutyje, likimas buvo daug laimingesnis nei jo išradėjo. Viskas dėl vieno žmogaus noro auginti pavienius, grynus puslaidininkinius kristalus. Gordonas Tealis, fizinis chemikas iš Teksaso, studijavęs tuo metu nenaudingą germanio doktorantūrą, 30-aisiais įsidarbino Bell Labs. Sužinojęs apie tranzistorių, jis įsitikino, kad jo patikimumą ir galią galima žymiai pagerinti sukuriant jį iš gryno monokristalo, o ne iš tuomet naudotų polikristalinių mišinių. Shockley atmetė jo pastangas kaip išteklių švaistymą.
Tačiau Tealas išliko ir pasiekė sėkmės, padedamas mechanikos inžinieriaus Johno Little'o, sukurdamas įrenginį, kuris iš išlydyto germanio išgauna mažytę kristalo sėklą. Kai germanis atvėso aplink branduolį, jis išplėtė savo kristalinę struktūrą, sukurdamas ištisinę ir beveik gryną puslaidininkinę gardelę. Iki 1949 m. pavasario Teal ir Little galėjo sukurti kristalus pagal užsakymą, o bandymai parodė, kad jie gerokai atsilieka nuo savo polikristalinių konkurentų. Visų pirma, prie jų pridedami smulkūs transporteriai galėjo išgyventi viduje šimtą mikrosekundžių ar net ilgiau (palyginti su ne daugiau kaip dešimt mikrosekundžių kituose kristalų mėginiuose).
Dabar Tealas galėjo sau leisti daugiau išteklių ir į savo komandą įdarbino daugiau žmonių, tarp kurių buvo ir kitas fizinis chemikas, atvykęs į Bell Labs iš Teksaso – Morgan Sparks. Jie pradėjo keisti lydalą, kad pagamintų p tipo arba n tipo germanį, pridėdami atitinkamų priemaišų granulių. Per metus jie taip patobulino technologiją, kad galėjo išauginti germanio npn sumuštinį tiesiai į lydalą. Ir tai veikė tiksliai taip, kaip numatė Shockley: elektrinis signalas iš p tipo medžiagos moduliavo elektros srovę tarp dviejų laidininkų, prijungtų prie jį supančių n tipo dalių.
Morganas Sparksas ir Gordonas Tealas prie „Bell Labs“ darbo stalo
Šis išaugęs jungties tranzistorius beveik visais atžvilgiais lenkia savo vieno taško kontaktinį protėvį. Visų pirma, jis buvo patikimesnis ir nuspėjamas, skleidė daug mažiau triukšmo (todėl buvo jautresnis) ir buvo itin efektyvus energijai – sunaudojo milijoną kartų mažiau energijos nei įprastas vakuuminis vamzdis. 1951 m. liepos mėn. Bell Labs surengė dar vieną spaudos konferenciją, kurioje paskelbė apie naują išradimą. Dar prieš tai, kai pirmasis tranzistorius pasiekė rinką, jis jau tapo iš esmės nereikšmingas.
Ir vis dėlto tai buvo tik pradžia. 1952 m. „General Electric“ (GE) paskelbė apie naujo jungties tranzistorių gamybos proceso, sintezės metodo, sukūrimą. Jo rėme du indžio rutuliukai (p tipo donoras) buvo sulydyti iš abiejų plono n tipo germanio gabalėlio pusių. Šis procesas buvo paprastesnis ir pigesnis nei lydinio jungčių auginimas; toks tranzistorius suteikė mažiau pasipriešinimo ir palaikė aukštesnius dažnius.
Išauginti ir sulydyti tranzistoriai
Kitais metais Gordonas Tealis nusprendė grįžti į savo gimtąją valstiją ir įsidarbino „Texas Instruments“ (TI) Dalase. Įmonė buvo įkurta kaip Geophysical Services, Inc. ir iš pradžių gamino įrangą naftos žvalgymui, TI karo metu atidarė elektronikos padalinį, o dabar įėjo į tranzistorių rinką pagal Western Electric (Bell Labs gamybos padalinio) licenciją.
Tealis atsinešė naujų įgūdžių, išmoktų laboratorijose: gebėjimą augti ir silicio monokristalai. Akivaizdžiausias germanio trūkumas buvo jo jautrumas temperatūrai. Veikiami karščio, kristale esantys germanio atomai greitai išskiria laisvuosius elektronus, ir jis vis labiau virsta laidininku. Esant 77 °C temperatūrai, jis visiškai nustojo veikti kaip tranzistorius. Pagrindinis tranzistorių pardavimo tikslas buvo kariškiai – potencialus vartotojas, pasižymintis mažu kainų jautrumu ir didžiuliu stabilių, patikimų ir kompaktiškų elektroninių komponentų poreikiu. Tačiau temperatūrai jautrus germanis nebūtų naudingas daugelyje karinių programų, ypač kosmoso srityje.
Silicis buvo daug stabilesnis, tačiau jo lydymosi temperatūra buvo daug aukštesnė, palyginti su plieno. Tai sukėlė didžiulių sunkumų, nes norint sukurti aukštos kokybės tranzistorius reikėjo labai grynų kristalų. Karštas išlydytas silicis sugers teršalus iš bet kurio tiglio, kuriame jis buvo. Teelis ir jo komanda TI sugebėjo įveikti šiuos iššūkius naudodami itin gryno „DuPont“ silicio mėginius. 1954 m. gegužės mėn. per Radijo inžinerijos instituto konferenciją Deitone, Ohajo valstijoje, Tealis pademonstravo, kad jo laboratorijoje pagaminti nauji silicio prietaisai ir toliau veikė net panardinus į karštą aliejų.
Sėkmingi pakilimai
Galiausiai, praėjus maždaug septyneriems metams po pirmojo tranzistoriaus išradimo, jis galėjo būti pagamintas iš medžiagos, kuriai jis tapo sinonimu. Ir praeis maždaug tiek pat laiko, kol pasirodys tranzistoriai, kurie maždaug primena mūsų mikroprocesorių ir atminties lustų formą.
1955 m. „Bell Labs“ mokslininkai sėkmingai išmoko gaminti silicio tranzistorius naudojant naują legiravimo technologiją – užuot pridėję kietų priemaišų rutuliukų į skystą lydalą, į kietą puslaidininkio paviršių įvedė dujinius priedus (). Atidžiai kontroliuodami temperatūrą, slėgį ir procedūros trukmę, jie pasiekė būtent reikiamą dopingo gylį ir laipsnį. Didesnė gamybos proceso kontrolė leido geriau kontroliuoti galutinio produkto elektrines savybes. Dar svarbiau, kad šiluminė difuzija leido gaminį gaminti partijomis – galite sumaišyti didelę silicio plokštę ir supjaustyti ją į tranzistorius. Kariuomenė skyrė finansavimą Bell Laboratories, nes norint sukurti gamybą reikėjo didelių išankstinių išlaidų. Jiems reikėjo naujo produkto itin aukšto dažnio ankstyvojo įspėjimo radaro ryšiui (““), Arkties radiolokacinių stočių grandinė, skirta aptikti sovietinius bombonešius, skrendančius iš Šiaurės ašigalio, ir jie buvo pasirengę pakloti 100 USD už tranzistorių (tai buvo laikai, kai naują automobilį buvo galima nusipirkti už 2000 USD).
Legiravimas su , kuris kontroliavo priemaišų vietą, atvėrė galimybę išgraviruoti visą grandinę ant vieno puslaidininkinio pagrindo – apie tai vienu metu galvojo Fairchild Semiconductor ir Texas Instruments 1959 m.“ iš Fairchild naudojo cheminį metalinių plėvelių, jungiančių tranzistoriaus elektrinius kontaktus, nusodinimą. Tai pašalino būtinybę sukurti rankinį laidus, sumažino gamybos sąnaudas ir padidino patikimumą.
Galiausiai, 1960 m., du „Bell Labs“ inžinieriai (John Atalla ir Davon Kahn) įgyvendino originalią Shockley lauko efekto tranzistoriaus koncepciją. Plonas oksido sluoksnis ant puslaidininkio paviršiaus sugebėjo efektyviai slopinti paviršiaus būsenas, todėl aliuminio vartų elektrinis laukas prasiskverbė į silicį. Taip gimė MOSFET [metal-oksido puslaidininkinis lauko efekto tranzistorius] (arba MOS struktūra, iš metalo oksido-puslaidininkio), kurį, kaip paaiškėjo, taip lengva miniatiūrizuoti ir kuris vis dar naudojamas beveik visuose šiuolaikiniuose kompiuteriuose (įdomu , Atalla buvo kilusi iš Egipto, o Kang – iš Pietų Korėjos, ir praktiškai tik šie du inžinieriai iš visos mūsų istorijos neturi europietiškų šaknų).
Galiausiai, praėjus trylikai metų po pirmojo tranzistoriaus išradimo, jūsų kompiuteryje pasirodė kažkas panašaus į tranzistorių. Jį buvo lengviau pagaminti ir jis naudojo mažiau energijos nei jungties tranzistorius, tačiau gana lėtai reagavo į signalus. Lauko tranzistorių pranašumai išryškėjo tik plintant didelio masto integrinėms grandinėms, kuriose šimtai ar tūkstančiai komponentų yra viename luste.
Iliustracija iš lauko efekto tranzistoriaus patento
Lauko efektas buvo paskutinis svarbus „Bell Labs“ indėlis kuriant tranzistorių. Didieji elektronikos gamintojai, tokie kaip „Bell Laboratories“ (su savo Western Electric), „General Electric“, „Sylvania“ ir „Westinghouse“, sukaupė įspūdingą puslaidininkių tyrimų kiekį. 1952–1965 metais vien Bell Laboratories užregistravo daugiau nei du šimtus patentų šia tema. Tačiau komercinė rinka greitai pateko į naujų žaidėjų, tokių kaip Texas Instruments, Transitron ir Fairchild, rankas.
Ankstyvoji tranzistorių rinka buvo per maža, kad patrauktų pagrindinių žaidėjų dėmesį: šeštojo dešimtmečio viduryje kainavo apie 18 mln. kur jaunieji mokslininkai galėtų įsisavinti puslaidininkių žinias prieš pradėdami parduoti savo paslaugas mažesnėms įmonėms. Kai septintojo dešimtmečio viduryje vamzdinės elektronikos rinka pradėjo rimtai trauktis, Bell Labs, Westinghouse ir likusioms įmonėms buvo per vėlu konkuruoti su naujokais.
Kompiuterių perėjimas prie tranzistorių
1950-aisiais tranzistoriai įsiveržė į elektronikos pasaulį keturiose pagrindinėse srityse. Pirmieji du buvo klausos aparatai ir nešiojamieji radijo imtuvai, kur mažas energijos suvartojimas ir dėl to ilgas baterijos veikimo laikas viršija kitus aspektus. Trečiasis buvo karinis naudojimas. JAV armija labai tikėjosi, kad tranzistoriai bus patikimi, kompaktiški komponentai, kurie gali būti naudojami viskam – nuo lauko radijo imtuvų iki balistinių raketų. Tačiau iš pradžių jų išlaidos tranzistoriams atrodė labiau kaip statymas dėl technologijos ateities, o ne jų tuometinės vertės patvirtinimas. Galiausiai buvo ir skaitmeninė kompiuterija.
Kompiuterių srityje vakuuminių vamzdžių jungiklių trūkumai buvo gerai žinomi, kai kurie skeptikai prieš karą net manė, kad elektroninio kompiuterio negalima paversti praktišku įrenginiu. Kai į vieną įrenginį buvo surinkta tūkstančiai lempų, jos suvalgė elektrą, gamindamos didžiulį kiekį šilumos, o patikimumo požiūriu telikdavo tik reguliarus jų perdegimas. Todėl mažos galios, vėsus ir besriegis tranzistorius tapo kompiuterių gamintojų gelbėtoju. Jo, kaip stiprintuvo, trūkumai (pvz., triukšmingesnė išvestis) nebuvo tokia problema, kai naudojamas kaip jungiklis. Vienintelė kliūtis buvo išlaidos, ir laikui bėgant jos pradės smarkiai mažėti.
Visi ankstyvieji amerikiečių eksperimentai su tranzistoriniais kompiuteriais įvyko kariuomenės noro ištirti perspektyvios naujos technologijos potencialą ir inžinierių noro pereiti prie patobulintų jungiklių sankirtos.
„Bell Labs“ sukūrė TRADIC JAV oro pajėgoms 1954 m., siekdama išsiaiškinti, ar tranzistoriai leistų bombonešyje įdiegti skaitmeninį kompiuterį, kuris pakeis analoginę navigaciją ir padėtų gauti taikinį. MIT Linkolno laboratorija 0 m. sukūrė kompiuterį TX-1956 kaip plataus oro gynybos projekto dalį. Mašinoje buvo naudojamas kitas paviršinio barjero tranzistoriaus variantas, puikiai tinkantis didelės spartos skaičiavimams. „Philco“ pastatė savo SOLO kompiuterį pagal sutartį su laivynu (bet iš tikrųjų NSA prašymu), o baigė jį 1958 m. (naudodamas kitą paviršinio barjero tranzistoriaus variantą).
Vakarų Europoje, šaltojo karo metais mažiau aprūpintoje ištekliais, istorija buvo labai skirtinga. Tokios mašinos kaip Mančesterio tranzistorinis kompiuteris, (kitas pavadinimas, įkvėptas ENIAC projekto ir parašytas atgal), ir austrų buvo šalutiniai projektai, kuriuose buvo naudojami ištekliai, kuriuos jų kūrėjai galėjo sukaupti, įskaitant pirmosios kartos vieno taško tranzistorius.
Daug ginčų kyla dėl pirmojo kompiuterio, kuriame naudojami tranzistoriai, pavadinimo. Žinoma, viskas priklauso nuo tinkamų žodžių, tokių kaip „pirmas“, „tranzistorius“ ir „kompiuteris“, apibrėžimų pasirinkimo. Bet kokiu atveju mes žinome, kuo istorija baigiasi. Beveik iš karto prasidėjo tranzistorinių kompiuterių komercializavimas. Metai iš metų kompiuteriai už tą pačią kainą tapo vis galingesni, o tos pačios galios kompiuteriai atpigo, o šis procesas atrodė toks nenumaldomas, kad buvo pakeltas į įstatymo rangą šalia gravitacijos ir energijos tausojimo. Ar reikia ginčytis, kuris akmenukas pirmasis sugriuvo?
Iš kur kyla Moore'o dėsnis?
Artėjant jungiklio istorijos pabaigai, verta paklausti: kas lėmė šią žlugimą? Kodėl Moore'o dėsnis egzistuoja (arba egzistavo – dėl to ginčysime kitą kartą)? Lėktuvams ar dulkių siurbliams Moore'o dėsnio nėra, kaip ir vakuuminiams vamzdeliams ar relėms.
Atsakymas susideda iš dviejų dalių:
- Loginės jungiklio, kaip artefaktų kategorijos, savybės.
- Galimybė naudoti grynai cheminius procesus tranzistorių gamybai.
Pirma, apie jungiklio esmę. Daugumos artefaktų savybės turi atitikti daugybę negailestingų fizinių suvaržymų. Keleivinis orlaivis turi išlaikyti daugelio žmonių bendrą svorį. Dulkių siurblys turi sugebėti per tam tikrą laiką išsiurbti tam tikrą kiekį nešvarumų iš tam tikros fizinės srities. Lėktuvai ir dulkių siurbliai būtų nenaudingi, jei jie būtų sumažinti iki nanoskalės.
Jungiklis, automatinis jungiklis, kurio žmogaus ranka niekada nepalietė, turi daug mažiau fizinių apribojimų. Jis turi turėti dvi skirtingas būsenas ir turi turėti galimybę susisiekti su kitais panašiais jungikliais, kai jų būsenos pasikeičia. Tai yra, viskas, ką ji turėtų turėti, yra įjungti ir išjungti. Kuo ypatingi tranzistoriai? Kodėl kitų tipų skaitmeniniai jungikliai nepatyrė tokių eksponentinių patobulinimų?
Čia mes prieiname prie antrojo fakto. Tranzistoriai gali būti pagaminti naudojant cheminius procesus be mechaninio įsikišimo. Nuo pat pradžių pagrindinis tranzistorių gamybos elementas buvo cheminių priemaišų naudojimas. Tada prasidėjo plokštuminis procesas, kuris pašalino paskutinį mechaninį gamybos etapą - laidų pritvirtinimą. Dėl to jis atsikratė paskutinio fizinio miniatiūravimo apribojimo. Tranzistoriai nebereikėjo būti pakankamai dideli žmogaus pirštams ar bet kokiam mechaniniam įrenginiui. Visa tai buvo padaryta naudojant paprastą chemiją, neįsivaizduojamai mažu mastu: rūgštis ėsdino, šviesa kontroliuoja, kurios paviršiaus dalys atsparios ėsdinimui, ir garai, kad į išgraviruotus takelius patektų priemaišos ir metalo plėvelės.
Kodėl apskritai reikalinga miniatiūrizacija? Sumažinus dydį, atsirado daugybė malonių šalutinių poveikių: padidėjo perjungimo greitis, sumažėjo energijos sąnaudos ir atskirų kopijų kaina. Šios galingos paskatos paskatino visus ieškoti būdų, kaip dar labiau sumažinti perjungimų skaičių. O puslaidininkių pramonė perėjo nuo nago dydžio jungiklių gamybos iki dešimčių milijonų jungiklių vienam kvadratiniam milimetrui pakavimo per vieno žmogaus gyvenimą. Nuo aštuonių dolerių prašymo už vieną jungiklį iki dvidešimties milijonų jungiklių pasiūlymo už dolerį.
Intel 1103 atminties lustas nuo 1971 m. Atskiri tranzistoriai, kurių dydis yra tik dešimtys mikrometrų, akiai nebematomi. Ir nuo to laiko jų sumažėjo dar tūkstantį kartų.
Ką dar skaityti:
- Ernestas Bruanas ir Stuartas MacDonaldas, Revoliucija miniatiūroje (1978 m.)
- Michaelas Riordanas ir Lillian Hoddeson, „Crystal Fire“ (1997)
- Joelis Shurkinas, „Palaužtas genijus“ (1997)
Šaltinis: www.habr.com