ProHoster > Blogs > Administrācija > Tranzistora vēsture, 3. daļa: Atjaunotie reizinājumi

Tranzistora vēsture, 3. daļa: Atjaunotie reizinājumi

Tranzistora vēsture, 3. daļa: Atjaunotie reizinājumi

Citi sērijas raksti:

Vairāk nekā simts gadus analogais suns luncina savu digitālo asti. Mēģinājumi paplaÅ”ināt mÅ«su maņu ā€“ redzes, dzirdes un pat savā ziņā pieskāriena ā€“ spējas vadÄ«ja inženierus un zinātniekus, lai meklētu labākus komponentus telegrāfiem, telefoniem, radio un radariem. Tikai veiksmes dēļ Å”ie meklējumi atklāja ceļu uz jauna veida digitālo iekārtu izveidi. Un es nolēmu pastāstÄ«t stāstu par Å”o konstanti eksaptācija, kura laikā telekomunikāciju inženieri piegādāja izejmateriālus pirmajiem digitālajiem datoriem un dažkārt pat paÅ”i projektēja un uzbÅ«vēja Å”os datorus.

Taču lÄ«dz 1960. gadiem Ŕī auglÄ«gā sadarbÄ«ba beidzās, un lÄ«dz ar to arÄ« mans stāsts. Digitālo iekārtu ražotājiem vairs nebija jāmeklē jauni, uzlaboti slēdži telegrāfa, telefona un radio pasaulē, jo pats tranzistors bija neizsmeļams uzlabojumu avots. Gadu no gada viņi rakās dziļāk un dziļāk, vienmēr atrodot veidus, kā eksponenciāli palielināt ātrumu un samazināt izmaksas.

Tomēr nekas no tā nebÅ«tu noticis, ja tranzistora izgudroÅ”ana bÅ«tu apstājusies plkst BārdÄ«na un Breteina darbs.

Lēns starts

Populārajā presē bija maz entuziasma par Bell Labs paziņojumu par tranzistora izgudroÅ”anu. 1. gada 1948. jÅ«lijā laikraksts The New York Times Å”im notikumam veltÄ«ja trÄ«s rindkopas sava Radio News ziņojuma apakŔā. Turklāt Ŕīs ziņas parādÄ«jās pēc citām, acÄ«mredzot svarÄ«gākām: piemēram, stundu garā radio Å”ova ā€œWaltz Timeā€, kam vajadzēja parādÄ«ties kanālā NBC. Atskatoties, mums var rasties vēlme smieties vai pat aizrādÄ«t nezināmos autorus ā€“ kā viņi nespēja atpazÄ«t notikumu, kas apgrieza pasauli kājām gaisā?

Tranzistora vēsture, 3. daļa: Atjaunotie reizinājumi

Taču atpalicÄ«ba izkropļo uztveri, pastiprinot signālus, kuru nozÄ«me, kā mēs zinām, tajā laikā tika pazaudēta trokŔņu jÅ«rā. 1948. gada tranzistors ļoti atŔķīrās no to datoru tranzistoriem, kuros lasāt Å”o rakstu (ja vien neesat nolēmis to izdrukāt). Tie atŔķīrās tik ļoti, ka, neskatoties uz to paÅ”u nosaukumu un nepārtraukto mantojuma lÄ«niju, kas tos savieno, tās bÅ«tu jāuzskata par dažādām sugām, ja ne dažādām Ä£intÄ«m. Tiem ir dažāds sastāvs, dažādas uzbÅ«ves, dažādi darbÄ«bas principi, nemaz nerunājot par milzÄ«go izmēru atŔķirÄ«bu. BārdÄ«na un Breteina konstruētā neveiklā ierÄ«ce varēja pārveidot pasauli un mÅ«su dzÄ«vi tikai ar pastāvÄ«gu izgudroÅ”anu.

Faktiski viena punkta germānija tranzistors nebija pelnÄ«jis lielāku uzmanÄ«bu, nekā tas saņēma. Tam bija vairāki defekti, kas mantoti no vakuuma caurules. Tas, protams, bija daudz mazāks par kompaktākajām lampām. Karsta kvēldiega trÅ«kums nozÄ«mēja, ka tas ražo mazāk siltuma, patērē mazāk enerÄ£ijas, neizdegās un pirms lietoÅ”anas nebija jāuzsilda.

Tomēr netÄ«rumu uzkrāŔanās uz saskares virsmas izraisÄ«ja kļūmes un noliedza ilgāka kalpoÅ”anas laika potenciālu; tas deva skaļāku signālu; strādāja tikai ar zemu jaudu un Å”aurā frekvenču diapazonā; neizdevās karstuma, aukstuma vai mitruma klātbÅ«tnē; un to nevarēja ražot vienādi. Vairākiem tranzistoriem, ko vienādi radÄ«juÅ”i vieni un tie paÅ”i cilvēki, bÅ«tu ļoti atŔķirÄ«gi elektriskie raksturlielumi. Un tas viss maksāja astoņas reizes vairāk nekā standarta lampa.

Tikai 1952. gadā Bell Labs (un citi patentu Ä«paÅ”nieki) bija pietiekami atrisinājuÅ”i ražoÅ”anas problēmas, lai viena punkta tranzistori kļūtu par praktiskām ierÄ«cēm, un pat tad tie neizplatÄ«jās daudz tālāk par dzirdes aparātu tirgu, kur cenu jutÄ«gums bija salÄ«dzinoÅ”i zems. . un ieguvumi no akumulatora darbÄ«bas laika atsvēra trÅ«kumus.

Tomēr tad jau bija sākuÅ”ies pirmie mēģinājumi pārvērst tranzistoru par kaut ko labāku un noderÄ«gāku. Tie patiesÄ«bā sākās daudz agrāk nekā brÄ«dÄ«, kad sabiedrÄ«ba uzzināja par tās esamÄ«bu.

Šoklija ambīcijas

1947. gada beigās Bils Å oklijs devās ceļojumā uz Čikāgu lielā sajÅ«smā. Viņam bija neskaidras idejas par to, kā pārspēt BārdÄ«na un Breteina nesen izgudroto tranzistoru, taču viņam vēl nebija iespējas tās izstrādāt. Tāpēc tā vietā, lai baudÄ«tu pārtraukumu starp darba posmiem, viņŔ Ziemassvētkus un Jauno gadu pavadÄ«ja viesnÄ«cā, aizpildot aptuveni 20 piezÄ«mju grāmatiņas lapas ar savām idejām. Starp tiem bija priekÅ”likums par jaunu tranzistoru, kas sastāv no pusvadÄ«tāju sviestmaizes - p-tipa germānija Ŕķēles starp diviem n-veida gabaliem.

Å Ä« dūža mudināts, Å oklijs izvirzÄ«ja prasÄ«bu BārdÄ«nam un Breteinam par viņu atgrieÅ”anos Marejhilā, pieprasot visu atzinÄ«bu par tranzistora izgudroÅ”anu. Vai tā nebija viņa ideja par lauka efektu, kas BārdÄ«nu un Breteinu ieveda laboratorijā? Vai tāpēc viņam nevajadzētu nodot visas tiesÄ«bas uz patentu? Tomēr Å oklija triks atdeva neveiksmi: Bell Labs patentu juristi uzzināja, ka nezināmais izgudrotājs, JÅ«lijs Edgars Lilienfelds, gandrÄ«z 20 gadus agrāk, 1930. gadā, patentēja pusvadÄ«tāju lauka efektu pastiprinātāju. Lilienfelds, protams, nekad neÄ«stenoja savu ideju, ņemot vērā tā laika materiālu stāvokli, taču pārklāŔanās risks bija pārāk liels - labāk bija pilnÄ«bā izvairÄ«ties no pieminÄ“Å”anas. lauka efekts patentā

Tātad, lai gan Bell Labs pieŔķīra Å oklijam dāsnu izgudrotāja kredÄ«ta daļu, viņi patentā nosauca tikai BārdÄ«nu un Breteinu. Tomēr paveikto nevar atsaukt: Å oklija ambÄ«cijas iznÄ«cināja viņa attiecÄ«bas ar diviem padotajiem. BārdÄ«ns pārtrauca darbu pie tranzistora un koncentrējās uz supravadÄ«tspēju. ViņŔ pameta laboratorijas 1951. gadā. Bratēns palika tur, bet atteicās atkal strādāt ar Å okliju un uzstāja, ka viņu pārceļ uz citu grupu.

Tā kā viņa nespēja strādāt ar citiem cilvēkiem, Å oklijs nekad nav guvis nekādus panākumus laboratorijās, tāpēc viņŔ arÄ« aizgāja no turienes. 1956. gadā viņŔ atgriezās mājās Palo Alto, lai izveidotu savu tranzistoru uzņēmumu Shockley Semiconductor. Pirms aizbraukÅ”anas viņŔ izŔķīrās no sievas Džīnas, kamēr viņa atveseļojās no dzemdes vēža, un iesaistÄ«jās Emmijā Leningu, ar kuru drÄ«z vien apprecējās. Taču no abām viņa Kalifornijas sapņa pusēm ā€“ jauna kompānija un jauna sieva ā€“ piepildÄ«jās tikai viena. 1957. gadā viņa labākie inženieri, kurus saniknoja viņa vadÄ«bas stils un virziens, kādā viņŔ vadÄ«ja uzņēmumu, pameta viņu, lai dibinātu jaunu uzņēmumu Fairchild Semiconductor.

Tranzistora vēsture, 3. daļa: Atjaunotie reizinājumi
Šoklijs 1956. gadā

Tāpēc Å oklijs pameta sava uzņēmuma tukÅ”o čaulu un ieņēma darbu Stenfordas elektrotehnikas nodaļā. Tur viņŔ turpināja atsveÅ”ināt savus kolēģus (un savu vecāko draugu fiziÄ·i Freds Seits) rasu deÄ£enerācijas teorijas, kas viņu interesēja un rasu higiēna ā€“ tēmas, kas ASV ir bijuÅ”as nepopulāras kopÅ” pagājuŔā kara beigām, Ä«paÅ”i akadēmiskajās aprindās. Viņam bija prieks rosināt strÄ«dus, rosināt plaÅ”saziņas lÄ«dzekļus un izraisÄ«t protestus. ViņŔ nomira 1989. gadā, atsveÅ”ināts no saviem bērniem un kolēģiem, un viņu apciemoja tikai viņa vienmēr uzticÄ«gā otrā sieva Emija.

Lai gan viņa vājie mēģinājumi uzņēmējdarbÄ«bā cieta neveiksmi, Å oklijs bija iesējis sēklu auglÄ«gā augsnē. Sanfrancisko līča apgabalā tika ražoti daudzi mazi elektronikas uzņēmumi, kas kara laikā tika izskaloti ar federālās valdÄ«bas finansējumu. Fairchild Semiconductor, Shockley nejauÅ”ais pēcnācējs, radÄ«ja desmitiem jaunu uzņēmumu, no kuriem daži joprojām ir zināmi Å”odien: Intel un Advanced Micro Devices (AMD). LÄ«dz 1970. gadu sākumam apgabals bija izpelnÄ«jies izsmejoÅ”u segvārdu "SilÄ«cija ieleja". Bet pagaidiet ā€“ BārdÄ«ns un Breteins izveidoja germānija tranzistoru. No kurienes radās silÄ«cijs?

Tranzistora vēsture, 3. daļa: Atjaunotie reizinājumi
Šādi 2009. gadā izskatījās pamestā Mauntinvjū vietne, kurā agrāk atradās Shockley Semiconductor. Šodien ēka ir nojaukta.

Ceļā uz Silīcija krustojumu

Jauna tipa tranzistora liktenis, ko Å oklijs izgudroja kādā Čikāgas viesnÄ«cā, bija daudz laimÄ«gāks nekā tā izgudrotājam. Tas viss ir pateicoties viena cilvēka vēlmei audzēt atseviŔķus, tÄ«rus pusvadÄ«tāju kristālus. Gordons TÄ«ls, fiziskais Ä·Ä«miÄ·is no Teksasas, kurÅ” doktora grāda iegÅ«Å”anai bija studējis tobrÄ«d nederÄ«go germāniju, 30. gadsimta XNUMX. gados ieņēma darbu Bell Labs. Uzzinājis par tranzistoru, viņŔ pārliecinājās, ka tā uzticamÄ«bu un jaudu var ievērojami uzlabot, izveidojot to no tÄ«ra monokristāla, nevis no toreiz izmantotajiem polikristāliskiem maisÄ«jumiem. Å oklijs noraidÄ«ja viņa centienus kā resursu izŔķērdÄ“Å”anu.

Tomēr Teal neatlaidÄ«gi izturējās un guva panākumus ar mehāniÄ·a inženiera Džona Litla palÄ«dzÄ«bu, izveidojot ierÄ«ci, kas no izkausēta germānija iegÅ«st sÄ«kas kristāla sēkliņas. Kad germānija atdzisa ap kodolu, tas paplaÅ”ināja savu kristāla struktÅ«ru, izveidojot nepārtrauktu un gandrÄ«z tÄ«ru pusvadÄ«tāju režģi. LÄ«dz 1949. gada pavasarim Teal un Little varēja izveidot kristālus pēc pasÅ«tÄ«juma, un testi parādÄ«ja, ka viņi ir tālu aiz saviem polikristāliskiem konkurentiem. Jo Ä«paÅ”i tiem pievienotie nelieli transportētāji varēja izdzÄ«vot iekŔā simts mikrosekundes vai pat ilgāk (pretstatā ne vairāk kā desmit mikrosekundēm citos kristāla paraugos).

Tagad TÄ«ls varēja atļauties vairāk resursu un savā komandā piesaistÄ«ja vairāk cilvēku, starp kuriem bija vēl viens fizikāls Ä·Ä«miÄ·is, kurÅ” ieradās Bell Labs no Teksasas - Morgan Sparks. Viņi sāka mainÄ«t kausējumu, lai iegÅ«tu p-tipa vai n-veida germāniju, pievienojot atbilstoÅ”u piemaisÄ«jumu lodÄ«tes. Gada laikā viņi bija uzlabojuÅ”i tehnoloÄ£iju tiktāl, ka varēja izaudzēt germānija npn sviestmaizi tieÅ”i kausējumā. Un tas darbojās tieÅ”i tā, kā Å oklijs paredzēja: elektriskais signāls no p-veida materiāla modulēja elektrisko strāvu starp diviem vadÄ«tājiem, kas savienoti ar n-veida gabaliem, kas to ieskauj.

Tranzistora vēsture, 3. daļa: Atjaunotie reizinājumi
Morgans Sparks un Gordons Teils pie darbagalda uzņēmumā Bell Labs

Å is pieauguÅ”ais savienojuma tranzistors gandrÄ«z visos veidos pārspēj savu viena punkta kontakta priekÅ”teci. Jo Ä«paÅ”i tas bija uzticamāks un paredzamāks, radÄ«ja daudz mazāk trokŔņa (un tāpēc bija jutÄ«gāks) un bija ārkārtÄ«gi energoefektÄ«vs ā€” patērēja miljons reižu mazāk enerÄ£ijas nekā parasta vakuuma caurule. 1951. gada jÅ«lijā Bell Labs sarÄ«koja vēl vienu preses konferenci, lai paziņotu par jauno izgudrojumu. Pat pirms pirmajam tranzistoram izdevās nonākt tirgÅ«, tas jau bija kļuvis pēc bÅ«tÄ«bas nebÅ«tisks.

Un tomēr tas bija tikai sākums. 1952. gadā General Electric (GE) paziņoja par jauna procesa izstrādi krustojuma tranzistoru izgatavoÅ”anai ā€” kodolsintēzes metodi. Tās ietvaros divas indija (p-tipa donora) bumbiņas tika sakausētas abās plānās n-tipa germānijas Ŕķēles pusēs. Å is process bija vienkārŔāks un lētāks nekā sakausējuma savienojumu audzÄ“Å”ana; Ŕāds tranzistors deva mazāku pretestÄ«bu un atbalstÄ«ja augstākas frekvences.

Tranzistora vēsture, 3. daļa: Atjaunotie reizinājumi
IzauguÅ”i un kausēti tranzistori

Nākamajā gadā Gordons TÄ«ls nolēma atgriezties savā mÄ«tnes Å”tatā un ieņēma darbu Texas Instruments (TI) Dalasā. Uzņēmums tika dibināts kā Geophysical Services, Inc. un sākotnēji ražoja iekārtas naftas izpētei, TI kara laikā bija atvēris elektronikas nodaļu, un tagad tas ienāca tranzistoru tirgÅ« saskaņā ar Western Electric (Bell Labs ražoÅ”anas nodaļas) licenci.

Teals sev lÄ«dzi atnesa jaunas laboratorijās apgÅ«tas prasmes: spēju augt un sakausējums silÄ«cija monokristāli. Visredzamākais germānija vājums bija tā jutÄ«ba pret temperatÅ«ru. Karstuma ietekmē germānija atomi kristālā ātri izdala brÄ«vos elektronus, un tas arvien vairāk pārvērtās par vadÄ«tāju. 77 Ā°C temperatÅ«rā tas pārstāja darboties kā tranzistors. Galvenais tranzistoru pārdoÅ”anas mērÄ·is bija militārpersonas - potenciāls patērētājs ar zemu cenu jutÄ«gumu un milzÄ«gu vajadzÄ«bu pēc stabilām, uzticamām un kompaktām elektroniskām sastāvdaļām. Tomēr temperatÅ«rai jutÄ«gais germānija nebÅ«tu noderÄ«gs daudzos militāros lietojumos, Ä«paÅ”i kosmosa jomā.

SilÄ«cijs bija daudz stabilāks, taču tam bija daudz augstāka kuÅ”anas temperatÅ«ra, kas ir salÄ«dzināma ar tērauda kuÅ”anas temperatÅ«ru. Tas radÄ«ja milzÄ«gas grÅ«tÄ«bas, ņemot vērā, ka augstas kvalitātes tranzistoru radÄ«Å”anai bija nepiecieÅ”ami ļoti tÄ«ri kristāli. Karsts izkausēts silÄ«cijs absorbētu piesārņotājus no jebkura tÄ«Ä£eļa, kurā tas bija. TÄ«ls un viņa komanda TI spēja pārvarēt Ŕīs problēmas, izmantojot Ä«paÅ”i tÄ«ra silÄ«cija paraugus no DuPont. 1954. gada maijā Radiotehnikas institÅ«ta konferencē Deitonā, Ohaio Å”tatā, Teals demonstrēja, ka viņa laboratorijā ražotās jaunās silÄ«cija ierÄ«ces turpina darboties pat tad, ja tās tika iegremdētas karstā eļļā.

Veiksmīgi starti

Visbeidzot, apmēram septiņus gadus pēc tranzistora pirmās izgudroÅ”anas, to varēja izgatavot no materiāla, kuram tas bija kļuvis par sinonÄ«mu. Un paies aptuveni tikpat daudz laika, lÄ«dz parādÄ«sies tranzistori, kas aptuveni atgādina mÅ«su mikroprocesoros un atmiņas mikroshēmās izmantoto formu.

1955. gadā Bell Labs zinātnieki veiksmÄ«gi iemācÄ«jās izgatavot silÄ«cija tranzistorus ar jaunu dopinga tehnoloÄ£iju - tā vietā, lai Ŕķidram kausējumam pievienotu cietas piemaisÄ«jumu bumbiņas, viņi pusvadÄ«tāja cietajā virsmā ieviesa gāzveida piedevas (termiskā difÅ«zija). RÅ«pÄ«gi kontrolējot temperatÅ«ru, spiedienu un procedÅ«ras ilgumu, viņi panāca tieÅ”i nepiecieÅ”amo dopinga dziļumu un pakāpi. Lielāka kontrole pār ražoÅ”anas procesu ir devusi lielāku kontroli pār galaprodukta elektriskām Ä«paŔībām. Vēl svarÄ«gāk ir tas, ka termiskā difÅ«zija ļāva ražot produktu partijās ā€” jÅ«s varat pārklāt lielu silÄ«cija plāksni un pēc tam to sagriezt tranzistoros. Militārpersonas nodroÅ”ināja finansējumu Bell Laboratories, jo ražoÅ”anas uzsākÅ”anai bija vajadzÄ«gas lielas sākotnējās izmaksas. Viņiem bija nepiecieÅ”ams jauns produkts Ä«paÅ”i augstas frekvences agrÄ«nās brÄ«dināŔanas radara saitei (ā€œRasas lÄ«nijas"), Arktikas radaru staciju ķēde, kas paredzēta, lai atklātu padomju bumbvedējus, kas lido no Ziemeļpola, un viņi bija gatavi iztērēt 100 USD par tranzistoru (tajos laikos jaunu automaŔīnu varēja iegādāties par 2000 USD).

LeģēŔana ar fotolitogrāfija, kas kontrolēja piemaisÄ«jumu atraÅ”anās vietu, pavēra iespēju kodināt visu ķēdi pilnÄ«bā uz viena pusvadÄ«tāja substrāta - par to vienlaikus domāja Fairchild Semiconductor un Texas Instruments 1959. gadā.Plaknes tehnoloÄ£ija" no Fairchild izmantoja metāla plēvju Ä·Ä«misko nogulsnÄ“Å”anos, kas savieno tranzistora elektriskos kontaktus. Tas novērsa nepiecieÅ”amÄ«bu izveidot manuālu vadu, samazināja ražoÅ”anas izmaksas un palielināja uzticamÄ«bu.

Visbeidzot, 1960. gadā divi Bell Labs inženieri (Džons Atalla un Davons Kāns) ieviesa Shockley sākotnējo koncepciju par lauka efekta tranzistoru. Plāns oksÄ«da slānis uz pusvadÄ«tāja virsmas spēja efektÄ«vi nomākt virsmas stāvokļus, izraisot elektrisko lauku no alumÄ«nija vārtiem, lai iekļūtu silÄ«cijā. Tā radās MOSFET [metāla-oksÄ«da pusvadÄ«tāju lauka efekta tranzistors] (jeb MOS struktÅ«ra, no metāla-oksÄ«da-pusvadÄ«tāja), kuru izrādÄ«jās tik viegli miniaturizēt un ko joprojām izmanto gandrÄ«z visos mÅ«sdienu datoros (interesanti , Atalla nāk no Ēģiptes, un Kang ir no Dienvidkorejas, un praktiski tikai Å”iem diviem inženieriem no visas mÅ«su vēstures nav Eiropas sakņu).

Visbeidzot, trÄ«spadsmit gadus pēc pirmā tranzistora izgudroÅ”anas, parādÄ«jās kaut kas lÄ«dzÄ«gs tranzistoram jÅ«su datorā. To bija vieglāk izgatavot un tas izmantoja mazāk enerÄ£ijas nekā savienojuma tranzistors, taču tas diezgan lēni reaģēja uz signāliem. Tikai izplatoties liela mēroga integrālajām shēmām ar simtiem vai tÅ«kstoÅ”iem komponentu, kas atrodas vienā mikroshēmā, lauka efekta tranzistoru priekÅ”rocÄ«bas izvirzÄ«jās priekÅ”plānā.

Tranzistora vēsture, 3. daļa: Atjaunotie reizinājumi
Ilustrācija no lauka efekta tranzistora patenta

Lauka efekts bija Bell Labs pēdējais nozÄ«mÄ«gais ieguldÄ«jums tranzistora izstrādē. Lielākie elektronikas ražotāji, piemēram, Bell Laboratories (ar savu Western Electric), General Electric, Sylvania un Westinghouse ir uzkrājuÅ”i iespaidÄ«gu pusvadÄ«tāju pētÄ«jumu apjomu. No 1952. lÄ«dz 1965. gadam Bell Laboratories vien reÄ£istrēja vairāk nekā divus simtus patentu par Å”o tēmu. Tomēr komerciālais tirgus ātri nokļuva jaunu spēlētāju, piemēram, Texas Instruments, Transitron un Fairchild, rokās.

AgrÄ«nais tranzistoru tirgus bija pārāk mazs, lai piesaistÄ«tu galveno spēlētāju uzmanÄ«bu: aptuveni 18 miljoni ASV dolāru gadā 1950. gadu vidÅ«, salÄ«dzinot ar kopējo elektronikas tirgu 2 miljardu ASV dolāru apmērā. Tomēr Å”o milžu pētniecÄ«bas laboratorijas kalpoja kā nejauÅ”as apmācÄ«bas nometnes. kur jaunie zinātnieki varētu apgÅ«t pusvadÄ«tāju zināŔanas, pirms pārdot savus pakalpojumus mazākiem uzņēmumiem. Kad 1960. gadu vidÅ« cauruļu elektronikas tirgus sāka nopietni sarukt, Bell Labs, Westinghouse un pārējiem bija par vēlu konkurēt ar jaunpienācējiem.

Datoru pāreja uz tranzistoriem

1950. gados tranzistori iebruka elektronikas pasaulē četrās galvenajās jomās. Pirmie divi bija dzirdes aparāti un pārnēsājamie radioaparāti, kur zems enerÄ£ijas patēriņŔ un lÄ«dz ar to ilgs akumulatora darbÄ«bas laiks pārsniedza citus apsvērumus. TreÅ”ais bija militārs lietojums. ASV armija lika lielas cerÄ«bas uz tranzistoriem kā uzticamiem, kompaktiem komponentiem, kurus varētu izmantot visās jomās, sākot no lauka radio lÄ«dz ballistiskajām raÄ·etēm. Tomēr pirmajās dienās viņu izdevumi par tranzistoriem Ŕķita vairāk kā likmes uz tehnoloÄ£iju nākotni, nevis to toreizējās vērtÄ«bas apstiprinājums. Un visbeidzot bija arÄ« digitālā skaitļoÅ”ana.

Datoru jomā vakuuma cauruļu slēdžu trÅ«kumi bija labi zināmi, daži skeptiÄ·i pirms kara pat uzskatÄ«ja, ka elektronisku datoru nevar padarÄ«t par praktisku ierÄ«ci. Kad vienā ierÄ«cē tika savākti tÅ«kstoÅ”iem lampu, tās apēda elektrÄ«bu, saražojot milzÄ«gu daudzumu siltuma, un uzticamÄ«bas ziņā varēja paļauties tikai uz to regulāru izdegÅ”anu. Tāpēc mazjaudas, vēsais un bezvÄ«tņu tranzistors kļuva par datoru ražotāju glābēju. Tā kā pastiprinātāja trÅ«kumi (piemēram, trokŔņaināka izeja) nebija tik liela problēma, ja to izmantoja kā slēdzi. VienÄ«gais Ŕķērslis bija izmaksas, un ar laiku tās sāks strauji kristies.

Visi agrÄ«nie amerikāņu eksperimenti ar tranzistorizētiem datoriem notika militāro vēlmi izpētÄ«t daudzsoloÅ”as jaunas tehnoloÄ£ijas potenciālu un inženieru vēlmi pāriet uz uzlabotiem slēdžiem.

Bell Labs 1954. gadā uzbÅ«vēja TRADIC ASV gaisa spēkiem, lai noskaidrotu, vai tranzistori ļautu uz bumbvedēja uzstādÄ«t digitālo datoru, aizstājot analogo navigāciju un palÄ«dzot atrast mērÄ·us. MIT Linkolnas laboratorija 0. gadā izstrādāja datoru TX-1956 kā daļu no plaÅ”a pretgaisa aizsardzÄ«bas projekta. Iekārta izmantoja citu virsmas barjeras tranzistora variantu, kas ir labi piemērots ātrdarbÄ«gai skaitļoÅ”anai. Philco uzbÅ«vēja savu SOLO datoru saskaņā ar lÄ«gumu ar JÅ«ras spēku (bet faktiski pēc NSA pieprasÄ«juma), pabeidzot to 1958. gadā (izmantojot citu virsmas barjeras tranzistora variantu).

Rietumeiropā, kas aukstā kara laikā bija mazāk apveltÄ«ta ar resursiem, stāsts bija ļoti atŔķirÄ«gs. MaŔīnas, piemēram, Mančestras tranzistoru dators, Hārvela KADETS (cits nosaukums, kas iedvesmots no ENIAC projekta un rakstÄ«ts atpakaļ), un austrieÅ”u valodā MailĆ¼fterl tie bija blakus projekti, kas izmantoja resursus, ko to radÄ«tāji varēja savākt, tostarp pirmās paaudzes viena punkta tranzistorus.

Ir daudz strÄ«du par pirmā datora nosaukumu, kurā tiek izmantoti tranzistori. Tas viss, protams, ir saistÄ«ts ar pareizo definÄ«ciju izvēli tādiem vārdiem kā ā€œpirmaisā€, ā€œtranzistorsā€ un ā€œdatorsā€. Jebkurā gadÄ«jumā mēs zinām, ar ko stāsts beidzas. Tranzistorizēto datoru komercializācija sākās gandrÄ«z nekavējoties. Gadu no gada datori par vienu un to paÅ”u cenu kļuva arvien jaudÄ«gāki, un vienas jaudas datori kļuva lētāki, un Å”is process Ŕķita tik nepielÅ«dzams, ka tas tika pacelts lÄ«dz likuma lÄ«menim blakus gravitācijai un enerÄ£ijas saglabāŔanai. Vai mums ir jāstrÄ«das par to, kurÅ” oļi pirmais sabruka?

No kurienes nāk Mūra likums?

Tuvojoties slēdža stāsta beigām, ir vērts jautāt: kas izraisÄ«ja Å”o sabrukumu? Kāpēc MÅ«ra likums pastāv (vai pastāvēja ā€“ par to strÄ«dēsimies citreiz)? Nav MÅ«ra likuma attiecÄ«bā uz lidmaŔīnām vai putekļu sÅ«cējiem, tāpat kā nav neviena attiecÄ«bā uz vakuuma caurulēm vai relejiem.

Atbildei ir divas daļas:

  1. Slēdža kā artefaktu kategorijas loÄ£iskās Ä«paŔības.
  2. Iespēja izmantot tÄ«ri Ä·Ä«miskus procesus tranzistoru izgatavoÅ”anai.

Pirmkārt, par slēdža bÅ«tÄ«bu. Lielākajai daļai artefaktu Ä«paŔībām jāatbilst plaÅ”am nepielÅ«dzamu fizisko ierobežojumu lokam. Pasažieru lidmaŔīnai ir jāiztur daudzu cilvēku kopējais svars. Putekļu sÅ«cējam ir jāspēj iesÅ«kt noteiktu daudzumu netÄ«rumu noteiktā laikā no noteiktas fiziskās zonas. LidmaŔīnas un putekļsÅ«cēji bÅ«tu bezjēdzÄ«gi, ja tie tiktu samazināti lÄ«dz nanomērogam.

Slēdžam, automātiskam slēdzim, kuram nekad nav pieskārusies cilvēka roka, ir daudz mazāk fizisko ierobežojumu. Tam ir jābÅ«t diviem dažādiem stāvokļiem, un tam ir jāspēj sazināties ar citiem lÄ«dzÄ«giem slēdžiem, kad to stāvokļi mainās. Tas ir, viss, kas tam jāspēj, ir ieslēgt un izslēgt. Kas ir tik Ä«paÅ”s tranzistoros? Kāpēc cita veida digitālie slēdži nav piedzÄ«vojuÅ”i tik eksponenciālus uzlabojumus?

Å eit mēs nonākam pie otrā fakta. Tranzistorus var izgatavot, izmantojot Ä·Ä«miskos procesus bez mehāniskas iejaukÅ”anās. No paÅ”a sākuma galvenais tranzistoru ražoÅ”anas elements bija Ä·Ä«misko piemaisÄ«jumu izmantoÅ”ana. Tad sekoja plakanais process, kas izslēdza pēdējo mehānisko posmu no ražoÅ”anas - vadu pievienoÅ”anu. Rezultātā viņŔ atbrÄ«vojās no pēdējā fiziskā ierobežojuma miniaturizācijai. Tranzistoriem vairs nebija jābÅ«t pietiekami lieliem cilvēka pirkstiem vai jebkurai mehāniskai ierÄ«cei. Tas viss tika veikts ar vienkārÅ”u Ä·Ä«miju neiedomājami mazā mērogā: skābe kodināt, gaisma, lai kontrolētu, kuras virsmas daļas izturētu kodināŔanu, un tvaiki, lai iegravētajos sliedēs ievadÄ«tu piemaisÄ«jumus un metāla plēves.

Kāpēc vispār ir nepiecieÅ”ama miniaturizācija? Izmēra samazināŔana radÄ«ja veselu virkni patÄ«kamu blakusparādÄ«bu: palielināts pārslēgÅ”anas ātrums, samazināts enerÄ£ijas patēriņŔ un atseviŔķu kopiju izmaksas. Å ie spēcÄ«gie stimuli ir likuÅ”i ikvienam meklēt veidus, kā vēl vairāk samazināt slēdžu skaitu. Un pusvadÄ«tāju rÅ«pniecÄ«ba ir pārgājusi no naga lieluma slēdžu izgatavoÅ”anas lÄ«dz desmitiem miljonu slēdžu iesaiņoÅ”anai uz kvadrātmilimetru viena cilvēka dzÄ«ves laikā. No astoņu dolāru prasÄ«Å”anas par vienu slēdzi lÄ«dz divdesmit miljonu slēdžu piedāvāŔanai par dolāru.

Tranzistora vēsture, 3. daļa: Atjaunotie reizinājumi
Intel 1103 atmiņas mikroshēma no 1971. gada. AtseviŔķi tranzistori, kuru izmērs ir tikai desmitiem mikrometru, vairs nav redzami acij. Un kopÅ” tā laika tie ir samazinājuÅ”ies vēl tÅ«kstoÅ” reižu.

Ko vēl lasīt:

  • Ernests Bruans un Stjuarts Makdonalds, RevolÅ«cija miniatÅ«rā (1978)
  • Maikls Riordans un Lillian Hoddeson, Crystal Fire (1997)
  • Džoels Å urkins, salauztais ģēnijs (1997)

Avots: www.habr.com

Pievieno komentāru