Geschiedenis van de transistor, deel 3: opnieuw uitgevonden veelvouden

Geschiedenis van de transistor, deel 3: opnieuw uitgevonden veelvouden

Andere artikelen in de serie:

Al meer dan honderd jaar kwispelt de analoge hond met zijn digitale staart. Pogingen om de mogelijkheden van onze zintuigen - zicht, gehoor en zelfs, in zekere zin, aanraking - uit te breiden, brachten ingenieurs en wetenschappers ertoe op zoek te gaan naar betere componenten voor telegrafen, telefoons, radio's en radars. Het was alleen door puur geluk dat deze zoektocht de weg ontdekte naar de creatie van nieuwe soorten digitale machines. En ik besloot het verhaal van deze constante te vertellen exaptatie, waarin telecommunicatie-ingenieurs de grondstoffen voor de eerste digitale computers leverden, en die computers soms zelfs zelf ontwierpen en bouwden.

Maar in de jaren zestig kwam er een einde aan deze vruchtbare samenwerking, en daarmee ook aan mijn verhaal. Fabrikanten van digitale apparatuur hoefden niet langer naar de werelden van telegraaf, telefoon en radio te zoeken voor nieuwe, verbeterde schakelaars, aangezien de transistor zelf een onuitputtelijke bron van verbeteringen vormde. Jaar na jaar groeven ze dieper en dieper, waarbij ze altijd manieren vonden om de snelheid exponentieel te verhogen en de kosten te verlagen.

Dit alles zou echter niet zijn gebeurd als de uitvinding van de transistor was gestopt werk van Bardeen en Brattain.

Langzame start

Er was weinig enthousiasme in de populaire pers voor de aankondiging van Bell Labs over de uitvinding van de transistor. Op 1 juli 1948 wijdde The New York Times drie paragrafen aan de gebeurtenis onderaan het Radio News-rapport. Bovendien verscheen dit nieuws na anderen, die uiteraard als belangrijker werden beschouwd: bijvoorbeeld het uur durende radioprogramma “Waltz Time”, dat op NBC zou verschijnen. Achteraf gezien willen we misschien lachen of zelfs de onbekende auteurs uitschelden: hoe hebben ze de gebeurtenis die de wereld op zijn kop zette niet herkend?

Geschiedenis van de transistor, deel 3: opnieuw uitgevonden veelvouden

Maar achteraf gezien vervormt de perceptie, waardoor signalen worden versterkt waarvan we weten dat ze destijds verloren gingen in een zee van lawaai. De transistor uit 1948 was heel anders dan de transistors van de computers waarop je dit artikel leest (tenzij je besluit het uit te printen). Ze verschilden zo erg dat ze, ondanks dezelfde naam en de ononderbroken erfelijkheidslijn die ze met elkaar verbond, als verschillende soorten, zo niet als verschillende geslachten moesten worden beschouwd. Ze hebben verschillende samenstellingen, verschillende structuren, verschillende werkingsprincipes en niet te vergeten het enorme verschil in grootte. Alleen door voortdurende heruitvinding kon het onhandige apparaat van Bardeen en Brattain de wereld en onze levens transformeren.

In feite verdiende de single-point germaniumtransistor niet meer aandacht dan hij kreeg. Het had verschillende defecten die waren geërfd van de vacuümbuis. Hij was natuurlijk veel kleiner dan de meest compacte lampen. De afwezigheid van een hete gloeidraad betekende dat het minder warmte produceerde, minder energie verbruikte, niet doorbrandde en niet hoefde te worden opgewarmd vóór gebruik.

De ophoping van vuil op het contactoppervlak leidde echter tot storingen en maakte de mogelijkheid voor een langere levensduur teniet; het gaf een luidruchtiger signaal; werkte alleen bij laag vermogen en in een smal frequentiebereik; mislukt in de aanwezigheid van hitte, kou of vochtigheid; en het kon niet uniform worden geproduceerd. Verschillende transistors die op dezelfde manier door dezelfde mensen zijn gemaakt, zouden totaal verschillende elektrische kenmerken hebben. En dit alles kostte acht keer zoveel als een standaardlamp.

Pas in 1952 hadden Bell Labs (en andere patenthouders) de productieproblemen voldoende opgelost om single-point transistors tot praktische apparaten te maken, en zelfs toen verspreidden ze zich niet veel buiten de hoortoestelmarkt, waar de prijsgevoeligheid relatief laag was. en de voordelen in termen van batterijduur wogen zwaarder dan de nadelen.

Toen waren de eerste pogingen echter al begonnen om van de transistor iets beters en nuttigers te maken. Ze begonnen eigenlijk veel eerder dan het moment waarop het publiek van het bestaan ​​ervan hoorde.

Shockley's ambities

Tegen het einde van 1947 maakte Bill Shockley in grote opwinding een reis naar Chicago. Hij had vage ideeën over hoe hij de onlangs uitgevonden transistor van Bardeen en Brattain kon verslaan, maar had nog niet de kans gehad om ze te ontwikkelen. Dus in plaats van te genieten van een pauze tussen de werkfasen, bracht hij Kerstmis en Nieuwjaar door in het hotel, waar hij ongeveer twintig pagina's van een notitieboekje vulde met zijn ideeën. Onder hen was een voorstel voor een nieuwe transistor bestaande uit een halfgeleidersandwich - een plak p-type germanium tussen twee stukken n-type.

Aangemoedigd door deze troef uit zijn mouw, maakte Shockley aanspraak op Bardeen en Brattain voor hun terugkeer naar Murray Hill, waarbij hij alle eer opeiste voor het uitvinden van de transistor. Was het niet zijn idee van het veldeffect dat Bardeen en Brattain naar het laboratorium bracht? Zou het daardoor niet nodig zijn om alle rechten op het patent aan hem over te dragen? De truc van Shockley mislukte echter: patentadvocaten van Bell Labs ontdekten dat de onbekende uitvinder, Julius Edgar Lilienfeld, patenteerde bijna twintig jaar eerder, in 20, een halfgeleider-veldeffectversterker. Lilienfeld heeft zijn idee natuurlijk nooit geïmplementeerd, gezien de staat van de materialen op dat moment, maar het risico van overlap was te groot - het was beter om het noemen ervan volledig te vermijden het veldeffect in patent.

Dus hoewel Bell Labs Shockley een genereus deel van de eer van de uitvinder gaf, noemden ze alleen Bardeen en Brattain in het patent. Wat er is gedaan, kan echter niet ongedaan worden gemaakt: de ambities van Shockley verwoestten zijn relatie met twee ondergeschikten. Bardeen stopte met werken aan de transistor en concentreerde zich op supergeleiding. Hij verliet de laboratoria in 1951. Brattain bleef daar, maar weigerde opnieuw met Shockley samen te werken en stond erop overgeplaatst te worden naar een andere groep.

Omdat hij niet met andere mensen kon samenwerken, boekte Shockley nooit enige vooruitgang in de laboratoria, dus vertrok hij daar ook. In 1956 keerde hij terug naar Palo Alto om zijn eigen transistorbedrijf, Shockley Semiconductor, op te richten. Voordat hij vertrok, scheidde hij zich van zijn vrouw Jean terwijl ze herstellende was van baarmoederkanker, en raakte betrokken bij Emmy Lanning, met wie hij al snel trouwde. Maar van de twee helften van zijn Californische droom – een nieuw bedrijf en een nieuwe vrouw – kwam er maar één uit. In 1957 verlieten zijn beste ingenieurs, boos over zijn managementstijl en de richting waarin hij het bedrijf insloeg, hem om een ​​nieuw bedrijf op te richten, Fairchild Semiconductor.

Geschiedenis van de transistor, deel 3: opnieuw uitgevonden veelvouden
Shockley in 1956

Dus verliet Shockley de lege schil van zijn bedrijf en nam een ​​baan aan op de elektrotechnische afdeling van Stanford. Daar bleef hij zijn collega’s (en zijn oudste vriend, de natuurkundige) vervreemden Fred Seitz) theorieën over raciale degeneratie die hem interesseerden en raciale hygiëne – onderwerpen die sinds het einde van de laatste oorlog in de Verenigde Staten impopulair zijn geweest, vooral in academische kringen. Hij schepte er plezier in controverses aan te wakkeren, de media op te hitsen en protesten te veroorzaken. Hij stierf in 1989, vervreemd van zijn kinderen en collega's, en kreeg alleen bezoek van zijn altijd toegewijde tweede vrouw, Emmy.

Hoewel zijn zwakke pogingen tot ondernemerschap mislukten, had Shockley een zaadje in vruchtbare grond geplant. De San Francisco Bay Area produceerde veel kleine elektronicabedrijven, die tijdens de oorlog werden overspoeld met financiering van de federale overheid. Fairchild Semiconductor, het toevallige nageslacht van Shockley, bracht tientallen nieuwe bedrijven voort, waarvan er een paar nog steeds bekend zijn: Intel en Advanced Micro Devices (AMD). Aan het begin van de jaren zeventig had het gebied de spottende bijnaam 'Silicon Valley' gekregen. Maar wacht even: Bardeen en Brattain hebben de germaniumtransistor gemaakt. Waar komt silicium vandaan?

Geschiedenis van de transistor, deel 3: opnieuw uitgevonden veelvouden
Zo zag de verlaten Mountain View-locatie waar voorheen Shockley Semiconductor was gehuisvest er in 2009 uit. Vandaag is het gebouw gesloopt.

Op weg naar het Silicon Crossroads

Het lot van een nieuw type transistor, uitgevonden door Shockley in een hotel in Chicago, was veel gelukkiger dan dat van de uitvinder. Het is allemaal te danken aan de wens van één man om enkele, zuivere halfgeleiderkristallen te laten groeien. Gordon Teal, een fysisch chemicus uit Texas die voor zijn doctoraat het toen nutteloze germanium had bestudeerd, ging in de jaren dertig aan de slag bij Bell Labs. Nadat hij over de transistor had geleerd, raakte hij ervan overtuigd dat de betrouwbaarheid en het vermogen ervan aanzienlijk konden worden verbeterd door deze te creëren uit een puur enkel kristal, in plaats van uit de polykristallijne mengsels die toen werden gebruikt. Shockley verwierp zijn inspanningen als een verspilling van middelen.

Teal zette echter door en behaalde succes, met de hulp van werktuigbouwkundig ingenieur John Little, door een apparaat te creëren dat een klein kristalzaadje uit gesmolten germanium haalt. Terwijl germanium rond de kern afkoelde, breidde het zijn kristalstructuur uit, waardoor een continu en bijna puur halfgeleidend rooster ontstond. In het voorjaar van 1949 konden Teal en Little kristallen op bestelling maken, en uit tests bleek dat ze ver achterliepen op hun polykristallijne concurrenten. Met name kleine transporters die eraan werden toegevoegd, konden binnen honderd microseconden of zelfs langer overleven (tegenover niet meer dan tien microseconden in andere kristalmonsters).

Nu kon Teal zich meer middelen veroorloven en meer mensen voor zijn team rekruteren, onder wie een andere fysisch chemicus die vanuit Texas naar Bell Labs kwam: Morgan Sparks. Ze begonnen de smelt te veranderen om p-type of n-type germanium te maken door kralen met geschikte onzuiverheden toe te voegen. Binnen een jaar hadden ze de technologie zo verbeterd dat ze direct in de smelt een germanium-npn-sandwich konden laten groeien. En het werkte precies zoals Shockley had voorspeld: een elektrisch signaal van het p-type materiaal moduleerde de elektrische stroom tussen twee geleiders die waren verbonden met de n-type stukken eromheen.

Geschiedenis van de transistor, deel 3: opnieuw uitgevonden veelvouden
Morgan Sparks en Gordon Teal op een werkbank bij Bell Labs

Deze volwassen junctie-transistor presteert in bijna alle opzichten beter dan zijn voorouder met één puntcontact. In het bijzonder was het betrouwbaarder en voorspelbaarder, produceerde veel minder geluid (en was daarom gevoeliger) en was extreem energiezuinig: het verbruikte een miljoen keer minder energie dan een typische vacuümbuis. In juli 1951 hield Bell Labs opnieuw een persconferentie om de nieuwe uitvinding aan te kondigen. Zelfs voordat de eerste transistor de markt wist te bereiken, was hij al feitelijk irrelevant geworden.

En toch was dit nog maar het begin. In 1952 kondigde General Electric (GE) de ontwikkeling aan van een nieuw proces voor het maken van junctie-transistors, de fusiemethode. In dit raamwerk werden twee bolletjes indium (p-type donor) aan weerszijden van een dun plakje n-type germanium versmolten. Dit proces was eenvoudiger en goedkoper dan het laten groeien van juncties in een legering; zo'n transistor gaf minder weerstand en ondersteunde hogere frequenties.

Geschiedenis van de transistor, deel 3: opnieuw uitgevonden veelvouden
Volwassen en gefuseerde transistors

Het jaar daarop besloot Gordon Teal terug te keren naar zijn thuisstaat en ging werken bij Texas Instruments (TI) in Dallas. Het bedrijf werd opgericht als Geophysical Services, Inc. en produceerde aanvankelijk apparatuur voor olie-exploratie. TI had tijdens de oorlog een elektronicadivisie geopend en betrad nu de transistormarkt onder licentie van Western Electric (de productiedivisie van Bell Labs).

Teal bracht nieuwe vaardigheden mee die hij in de laboratoria had geleerd: het vermogen om te groeien en legering silicium monokristallen. De meest voor de hand liggende zwakte van germanium was de gevoeligheid voor temperatuur. Bij blootstelling aan hitte stoten de germaniumatomen in het kristal snel vrije elektronen af, en het veranderde steeds meer in een geleider. Bij een temperatuur van 77 °C werkte hij helemaal niet meer als een transistor. Het belangrijkste doelwit voor de verkoop van transistors was het leger: een potentiële consument met een lage prijsgevoeligheid en een enorme behoefte aan stabiele, betrouwbare en compacte elektronische componenten. Temperatuurgevoelig germanium zou echter niet bruikbaar zijn in veel militaire toepassingen, vooral in de lucht- en ruimtevaart.

Silicium was veel stabieler, maar ging ten koste van een veel hoger smeltpunt, vergelijkbaar met dat van staal. Dit veroorzaakte enorme problemen, aangezien er zeer zuivere kristallen nodig waren om transistors van hoge kwaliteit te maken. Heet gesmolten silicium zou verontreinigingen absorberen uit de smeltkroes waarin het zich bevond. Teel en zijn team bij TI konden deze uitdagingen overwinnen met behulp van ultrazuivere siliciummonsters van DuPont. In mei 1954 demonstreerde Teal op een conferentie van het Institute of Radio Engineering in Dayton, Ohio, dat nieuwe siliciumapparaten die in zijn laboratorium werden geproduceerd, bleven werken, zelfs als ze in hete olie werden ondergedompeld.

Succesvolle starters

Eindelijk, ongeveer zeven jaar nadat de transistor voor het eerst was uitgevonden, kon hij worden gemaakt van het materiaal waarmee hij synoniem was geworden. En ongeveer evenveel tijd zal verstrijken voordat er transistors verschijnen die grofweg lijken op de vorm die wordt gebruikt in onze microprocessors en geheugenchips.

In 1955 leerden wetenschappers van Bell Labs met succes siliciumtransistoren te maken met een nieuwe dopingtechnologie - in plaats van vaste bolletjes onzuiverheden toe te voegen aan een vloeibare smelt, introduceerden ze gasvormige additieven in het vaste oppervlak van de halfgeleider (thermische diffusie). Door de temperatuur, druk en duur van de procedure zorgvuldig te controleren, bereikten ze precies de vereiste diepte en mate van doping. Een grotere controle over het productieproces heeft een grotere controle gegeven over de elektrische eigenschappen van het eindproduct. Belangrijker nog was dat thermische diffusie het mogelijk maakte om het product in batches te produceren: je kon een grote plaat silicium doteren en deze vervolgens in transistors snijden. Het leger verstrekte financiering aan Bell Laboratories omdat het opzetten van de productie hoge aanloopkosten vereiste. Ze hadden een nieuw product nodig voor een ultrahoge frequentie radarverbinding voor vroegtijdige waarschuwing (“Dauw lijnen"), een keten van Arctische radarstations ontworpen om Sovjet-bommenwerpers te detecteren die vanaf de Noordpool vliegen, en ze waren bereid om $ 100 per transistor uit te geven (dit waren de dagen dat een nieuwe auto voor $ 2000 kon worden gekocht).

Legeren met fotolithografie, dat de locatie van onzuiverheden controleerde, opende de mogelijkheid om het hele circuit volledig op één halfgeleidersubstraat te etsen - dit werd in 1959 tegelijkertijd bedacht door Fairchild Semiconductor en Texas Instruments.Planaire technologie" van Fairchild gebruikte chemische afzetting van metaalfilms die de elektrische contacten van de transistor verbinden. Het elimineerde de noodzaak om handmatige bedrading aan te leggen, verlaagde de productiekosten en verhoogde de betrouwbaarheid.

Uiteindelijk, in 1960, implementeerden twee Bell Labs-ingenieurs (John Atalla en Davon Kahn) Shockley's originele concept voor een veldeffecttransistor. Een dunne laag oxide op het oppervlak van de halfgeleider kon de oppervlaktetoestanden effectief onderdrukken, waardoor het elektrische veld van de aluminium poort in het silicium doordrong. Zo ontstond de MOSFET [metal-oxide halfgeleider veldeffecttransistor] (of MOS-structuur, van metaaloxide-halfgeleider), die zo gemakkelijk te miniaturiseren bleek te zijn, en die nog steeds in bijna alle moderne computers wordt gebruikt (interessant genoeg Atalla komt uit Egypte, en Kang komt uit Zuid-Korea, en vrijwel alleen deze twee ingenieurs uit onze hele geschiedenis hebben geen Europese wortels).

Eindelijk, dertien jaar na de uitvinding van de eerste transistor, verscheen er iets dat leek op de transistor in je computer. Het was gemakkelijker te vervaardigen en verbruikte minder stroom dan de junctietransistor, maar reageerde vrij traag op signalen. Pas met de proliferatie van grootschalige geïntegreerde schakelingen, met honderden of duizenden componenten op één enkele chip, kwamen de voordelen van veldeffecttransistors naar voren.

Geschiedenis van de transistor, deel 3: opnieuw uitgevonden veelvouden
Illustratie uit het veldeffecttransistorpatent

Het veldeffect was de laatste grote bijdrage van Bell Labs aan de ontwikkeling van de transistor. Grote elektronicafabrikanten zoals Bell Laboratories (met hun Western Electric), General Electric, Sylvania en Westinghouse hebben een indrukwekkende hoeveelheid halfgeleideronderzoek verzameld. Van 1952 tot 1965 registreerde Bell Laboratories alleen al meer dan tweehonderd patenten op dit onderwerp. Toch viel de commerciële markt al snel in handen van nieuwe spelers als Texas Instruments, Transitron en Fairchild.

De vroege transistormarkt was te klein om de aandacht van de grote spelers te trekken: ongeveer 18 miljoen dollar per jaar in het midden van de jaren vijftig, vergeleken met een totale elektronicamarkt van 1950 miljard dollar. De onderzoekslaboratoria van deze giganten dienden echter als onbedoelde trainingskampen. waar jonge wetenschappers kennis over halfgeleiders konden opdoen voordat ze hun diensten aan kleinere bedrijven konden verkopen. Toen de markt voor buizenelektronica halverwege de jaren zestig ernstig begon te krimpen, was het voor Bell Labs, Westinghouse en de rest te laat om met de nieuwkomers te concurreren.

De transitie van computers naar transistors

In de jaren vijftig drongen transistoren op vier grote gebieden de elektronicawereld binnen. De eerste twee waren gehoorapparaten en draagbare radio's, waarbij een laag stroomverbruik en de daaruit voortvloeiende lange levensduur van de batterij andere overwegingen teniet deden. De derde was militair gebruik. Het Amerikaanse leger had hoge verwachtingen van transistors als betrouwbare, compacte componenten die in alles konden worden gebruikt, van veldradio's tot ballistische raketten. In het begin leken hun uitgaven aan transistors echter meer een gok op de toekomst van de technologie dan een bevestiging van hun toenmalige waarde. En ten slotte was er ook digitaal computergebruik.

Op computergebied waren de tekortkomingen van vacuümbuisschakelaars algemeen bekend, waarbij sommige sceptici vóór de oorlog zelfs geloofden dat van een elektronische computer geen praktisch apparaat kon worden gemaakt. Toen duizenden lampen in één apparaat werden verzameld, aten ze elektriciteit op, produceerden enorme hoeveelheden warmte, en in termen van betrouwbaarheid kon men alleen maar vertrouwen op hun regelmatige burn-out. Daarom werd de energiezuinige, koele en draadloze transistor de redder van computerfabrikanten. De nadelen als versterker (luidruchtigere output bijvoorbeeld) waren bij gebruik als schakelaar niet zo'n probleem. Het enige obstakel waren de kosten, en na verloop van tijd zouden deze scherp beginnen te dalen.

Alle vroege Amerikaanse experimenten met getransistoriseerde computers vonden plaats op het kruispunt van de wens van het leger om het potentieel van een veelbelovende nieuwe technologie te onderzoeken en de wens van ingenieurs om over te stappen op verbeterde schakelaars.

Bell Labs bouwde TRADIC voor de Amerikaanse luchtmacht in 1954 om te zien of transistors het mogelijk zouden maken om een ​​digitale computer aan boord van een bommenwerper te installeren, ter vervanging van analoge navigatie en om te helpen bij het verwerven van doelen. MIT Lincoln Laboratory ontwikkelde de TX-0-computer als onderdeel van een uitgebreid luchtverdedigingsproject in 1956. De machine gebruikte een andere variant van de oppervlaktebarrière-transistor, zeer geschikt voor snelle computergebruik. Philco bouwde zijn SOLO-computer onder contract met de marine (maar eigenlijk op verzoek van de NSA) en voltooide hem in 1958 (met behulp van een andere variant van de oppervlaktebarrière-transistor).

In West-Europa, dat tijdens de Koude Oorlog over minder middelen beschikte, was het verhaal heel anders. Machines zoals de Manchester Transistor Computer, Harwell CADET (een andere naam geïnspireerd door het ENIAC-project, en achterstevoren gespeld) en Oostenrijks Mailüfterl waren zijprojecten die gebruik maakten van de middelen die hun makers bij elkaar konden schrapen, waaronder single-point transistors van de eerste generatie.

Er is veel controverse over de titel van de eerste computer die transistors gebruikt. Het komt uiteraard allemaal neer op het kiezen van de juiste definities voor woorden als ‘eerste’, ‘transistor’ en ‘computer’. We weten in ieder geval waar het verhaal eindigt. De commercialisering van getransistoriseerde computers begon vrijwel onmiddellijk. Jaar na jaar werden computers voor dezelfde prijs steeds krachtiger en computers met hetzelfde vermogen goedkoper, en dit proces leek zo onverbiddelijk dat het tot de rang van wet werd verheven, naast zwaartekracht en het behoud van energie. Moeten we ruzie maken over welke kiezelsteen als eerste instortte?

Waar komt de wet van Moore vandaan?

Nu we het einde van het verhaal van de schakelaar naderen, is het de moeite waard om te vragen: wat heeft deze ineenstorting veroorzaakt? Waarom bestaat de wet van Moore (of bestond - daar zullen we een andere keer over discussiëren)? Er bestaat geen wet van Moore voor vliegtuigen of stofzuigers, net zoals er geen wet is voor vacuümbuizen of relais.

Het antwoord bestaat uit twee delen:

  1. Logische eigenschappen van een schakelaar als artefactcategorie.
  2. Het vermogen om puur chemische processen te gebruiken om transistors te maken.

Eerst over de essentie van de schakelaar. De eigenschappen van de meeste artefacten moeten voldoen aan een breed scala aan meedogenloze fysieke beperkingen. Een passagiersvliegtuig moet het gezamenlijke gewicht van veel mensen kunnen dragen. Een stofzuiger moet in een bepaalde tijd een bepaalde hoeveelheid vuil uit een bepaalde fysieke ruimte kunnen zuigen. Vliegtuigen en stofzuigers zouden nutteloos zijn als ze tot nanoschaal zouden worden teruggebracht.

Een schakelaar, een automatische schakelaar die nog nooit door een mensenhand is aangeraakt, kent veel minder fysieke beperkingen. Het moet twee verschillende statussen hebben en moet kunnen communiceren met andere soortgelijke schakelaars wanneer hun status verandert. Dat wil zeggen, het enige wat het zou moeten kunnen doen, is aan- en uitzetten. Wat is er zo speciaal aan transistors? Waarom hebben andere typen digitale schakelaars niet zulke exponentiële verbeteringen ervaren?

Hier komen we bij het tweede feit. Transistors kunnen worden gemaakt met behulp van chemische processen zonder mechanische tussenkomst. Vanaf het allereerste begin was een sleutelelement bij de productie van transistoren het gebruik van chemische onzuiverheden. Toen kwam het vlakke proces, dat de laatste mechanische stap uit de productie elimineerde: het bevestigen van de draden. Als gevolg hiervan raakte hij de laatste fysieke beperking van de miniaturisatie kwijt. Transistors hoefden niet langer groot genoeg te zijn voor menselijke vingers – of welk mechanisch apparaat dan ook. Het werd allemaal gedaan door eenvoudige chemie, op een onvoorstelbaar kleine schaal: zuur om te etsen, licht om te bepalen welke delen van het oppervlak bestand waren tegen etsen, en damp om onzuiverheden en metaalfilms in de geëtste sporen te introduceren.

Waarom is miniaturisatie überhaupt nodig? Het verkleinen van het formaat gaf een heel sterrenstelsel aan aangename bijwerkingen: hogere schakelsnelheid, lager energieverbruik en de kosten van individuele kopieën. Deze krachtige prikkels hebben ertoe geleid dat iedereen op zoek is gegaan naar manieren om het aantal overstappers verder terug te dringen. En de halfgeleiderindustrie is in het leven van één man geëvolueerd van het maken van schakelaars ter grootte van een vingernagel naar het verpakken van tientallen miljoenen schakelaars per vierkante millimeter. Van het vragen van acht dollar voor één schakelaar tot het aanbieden van twintig miljoen schakelaars voor een dollar.

Geschiedenis van de transistor, deel 3: opnieuw uitgevonden veelvouden
Intel 1103 geheugenchip uit 1971. Individuele transistors, slechts tientallen micrometers groot, zijn voor het oog niet meer zichtbaar. En sindsdien zijn ze nog eens duizend keer gedaald.

Wat moet je nog meer lezen:

  • Ernest Bruan en Stuart MacDonald, Revolutie in miniatuur (1978)
  • Michael Riordan en Lillian Hoddeson, Crystal Fire (1997)
  • Joel Shurkin, Gebroken genie (1997)

Bron: www.habr.com

Voeg een reactie