Andra artiklar i serien:
- Relayets historia
- Elektroniska datorers historia
- Transistorernas historia
- Internets historia
I över hundra Ă„r viftade den analoga hunden med sin digitala svans. Försöken att utöka vĂ„ra sinnen â syn, hörsel och till och med, pĂ„ nĂ„got sĂ€tt, kĂ€nsel â ledde ingenjörer och forskare pĂ„ sökande efter bĂ€ttre komponenter för telegrafer, telefoner, radion och radarsystem. Endast genom en lyckad slump upptĂ€ckte dessa sökningar vĂ€gen mot skapandet av nya typer av digitala maskiner. Och jag beslutade mig för att berĂ€tta historien om denna stĂ€ndiga , under vilken ingenjörer inom elektroteknik levererade rĂ„material till de första digitala datorerna, och ibland till och med sjĂ€lva designade och skapade dessa datorer.
Men mot 1960-talet nĂ„dde denna fruktbara samverkan sitt slut, och med det Ă€ven min historia. Tillverkarna av digital utrustning behövde inte lĂ€ngre vĂ€nda sig till vĂ€rlden av telegrafi, telefon och radio för att hitta nya, förbĂ€ttrade switchar, eftersom sjĂ€lva transistorn hade skapat en outsinlig kĂ€lla till förbĂ€ttringar. Ă
r efter Är grÀvde de djupare och djupare, alltid med nya sÀtt att exponentiellt öka hastigheten och minska kostnaderna.
Men inget av detta skulle ha skett om uppfinningen av transistorn hade stannat vid .
En lÄngsam start
I populĂ€rpressen fanns det ingen aktiv entusiasm i samband med Bell Laboratories tillkĂ€nnagivande om uppfinningen av transistorn. Den 1 juli 1948 gav The New York Times detta evenemang tre stycken lĂ€ngst ner i sammanfattningen "Radiouppdateringar". Denna nyhet kom dessutom efter andra som uppenbarligen ansĂ„gs vara mer viktiga: till exempel ett radioprogram om klockan "Valsens tid" som skulle sĂ€ndas pĂ„ NBC. I efterhand kan vi kanske skratta, eller till och med fördöma de okĂ€nda författarna â hur kunde de inte kĂ€nna igen det vĂ€rldsomvĂ€lvande evenemanget?
Men en blick tillbaka förvrÀnger upplevelsen, förstÀrker de signaler vars betydelse vi kÀnner till, Àven om de dÄ försvann i ett hav av brus. Transistorn frÄn 1948 skiljde sig starkt frÄn de transistorer i datorerna som du lÀser denna artikel pÄ (om du inte har bestÀmt dig för att skriva ut den). De skilde sig sÄ mycket, att trots samma namn och den kontinuerliga linje som förenar dem, bör de betraktas som olika arter, om inte olika slÀkten. De har olika sammansÀttning, olika struktur, olika funktion, för att inte tala om det gigantiska skillnaden i storlek. Endast genom stÀndiga uppfinningar kunde den klumpiga enheten, skapad av Bardeen och Brattain, omvandla vÀrlden och vÄra liv.
Faktum Àr att germaniumtransistorn med en kontaktpunkt inte förtjÀnade mer uppmÀrksamhet Àn den fick. Den hade flera defekter som Àrvts frÄn elektronlampan. Den var förstÄs mycket mindre Àn de mest kompakta lamporna. Avsaknaden av en glödtrÄd innebar att den avger mindre vÀrme, förbrukar mindre energi, brinner inte ut och krÀver ingen uppvÀrmning innan anvÀndning.
Men ansamlingar av smuts pÄ kontaktytan ledde till fel och minskade potentialen för en lÀngre livslÀngd; den gav en mer brusig signal; fungerade endast vid lÄga effekter och inom ett smalt frekvensomrÄde; slutade fungera vid vÀrme, kyla eller fukt; och kunde inte produceras enhetligt. Flera transistorer, skapade pÄ samma sÀtt av samma personer, skulle ha förvÄnansvÀrt olika elektriska egenskaper. Och allt detta kom med en kostnad som var Ätta gÄnger högre Àn den för en standardlampa.
Inte förrÀn 1952 kunde Bell-laboratorierna (och andra patentÀgare) lösa produktionsproblemen tillrÀckligt för att transistorer med en kontaktpunkt skulle bli praktiska enheter, och Àven dÄ spreds de inte sÀrskilt mycket bortom marknaden för hörapparater, dÀr priskÀnsligheten var relativt lÄg och fördelarna i frÄga om batteritid övertrÀffade nackdelarna.
Men redan dÄ började de första försöken att förvandla transistorn till nÄgot bÀttre och mer anvÀndbart. De började faktiskt mycket tidigare Àn det ögonblick dÄ allmÀnheten fick kÀnnedom om dess existens.
Shockleys ambitioner
I slutet av 1947 gjorde Bill Shockley en spĂ€nnande resa till Chicago. Han hade vaga idĂ©er om hur han skulle övertrĂ€ffa den nyligen uppfunna transistorn av Bardeen och Brattain, men han hade Ă€nnu inte fĂ„tt chansen att utveckla dem. IstĂ€llet för att njuta av pausen mellan arbetsfaserna tillbringade han jul och nyĂ„r pĂ„ ett hotell, dĂ€r han fyllde ungefĂ€r 20 sidor i sin anteckningsbok med sina idĂ©er. Bland dem föreslog han en ny transistor bestĂ„ende av en halvledarsandwich â en skiva av p-typ germanium mellan tvĂ„ bitar av n-typ.
Med ett sĂ„dant ess i rockĂ€rmen konfronterade Shockley Bardeen och Brattain nĂ€r de kom tillbaka till Murray Hill och krĂ€vde all Ă€ra för uppfinningen av transistorn. Var inte hans idĂ© om fĂ€lteffekten det som fick Bardeen och Brattain att sitta i laboratoriet? MĂ„ste inte alla patentrĂ€ttigheter överlĂ„tas till honom pĂ„ grund av detta? Men Shockleys knep kom att bita honom: patentjurister vid Bell Labs upptĂ€ckte att en okĂ€nd uppfinnare, , hade patenterat en halvledarförstĂ€rkare med fĂ€lteffekt nĂ€stan 20 Ă„r tidigare, Ă„r 1930. Lilienfeld förverkligade naturligtvis aldrig sin idĂ©, med tanke pĂ„ materialens tillstĂ„nd vid den tiden, men risken för överlappning var för stor â det var bĂ€ttre att helt undvika att nĂ€mna fĂ€lteffekten i patentet.
SÄ, Àven om Bell Labs gav Shockley en generös del av Àran som uppfinnare, nÀmnde de bara Bardeen och Brattain i patentet. Men gjort Àr gjort: Shockleys ambitioner förstörde hans relationer med de tvÄ underordnade. Bardeen slutade arbeta med transistorn och fokuserade pÄ supraledarskap. Han lÀmnade laboratoriet 1951. Brattain stannade kvar men vÀgrade att arbeta med Shockley igen och krÀvde en överflyttning till en annan grupp.
PĂ„ grund av sin oförmĂ„ga att samarbeta med andra lyckades Shockley aldrig avancera pĂ„ laboratorierna, vilket ledde till att han ocksĂ„ lĂ€mnade dem. Ă r 1956 Ă„tervĂ€nde han hem till Palo Alto för att grunda sitt eget företag för tillverkning av transistorer, Shockley Semiconductor. Innan han lĂ€mnade skilde han sig frĂ„n sin fru Jean, som Ă„terhĂ€mtade sig frĂ„n livmoderhalscancer, och blev tillsammans med Emmy Laning, som han snart gifte sig med. Men av de tvĂ„ delarna av hans kaliforniska dröm â det nya företaget och den nya frun â blev endast en verklighet. Ă r 1957 lĂ€mnade hans bĂ€sta ingenjörer, förargade över hans ledarskapsstil och den riktning han tog företaget i, honom för att grunda ett nytt företag, Fairchild Semiconductor.
Shockley 1956
SĂ„ Shockley lĂ€mnade det tomma skalet av sitt företag och anstĂ€llde sig vid institutionen för elektroteknik pĂ„ Stanford. DĂ€r fortsatte han att stöta bort sina kollegor (och sin Ă€ldsta vĂ€n, fysikern ) med teorier om rasdegenerering och â Ă€mnen som varit impopulĂ€ra i USA sedan slutet av det senaste kriget, sĂ€rskilt i akademiska kretsar. Han fann nöje i att vĂ€cka kontroverser, stĂ€lla till med mediauppstĂ„ndelse och orsaka protester. Han dog 1989, avskuren frĂ„n sina barn och kollegor, och besökt endast av sin stĂ€ndigt hĂ€ngivna andra fru, Emmy.
Ăven om hans ynkliga försök att bli entreprenör misslyckades, sĂ„dde Shockley fröet i bördig jord. San Francisco-bukten gav upphov till mĂ„nga smĂ„ elektronikföretag, som stödjades av federala medel under kriget. Fairchild Semiconductor, en oavsiktlig avkomma av Shockley, födde dussintals nya företag, varav nĂ„gra Ă€r kĂ€nda Ă€n idag: Intel och Advanced Micro Devices (AMD). I början av 1970-talet hade detta omrĂ„de fĂ„tt det hĂ„nfulla smeknamnet "Silicon Valley". Men vĂ€nta nu â Bardin och Bretteins skapade germaniumtransistorn. Var kom silikonen ifrĂ„n?
SÄ hÀr sÄg det övergivna omrÄdet i Mountain View ut 2009, dÀr Shockley Semiconductor en gÄng fanns. Idag Àr byggnaden rivad.
Till den silikonskÀrningspunkten
Ădet för den nya typen av transistor som Shockley uppfann pĂ„ ett hotell i Chicago var mycket lyckligare Ă€n hans uppfinnare. Allt tack vare en mans strĂ€van att odla enhetliga rena halvledarkristaller. Gordon Teal, en fysikaliskt kemist frĂ„n Texas, som studerade det dĂ„ vĂ€rdelösa germaniet för sin doktorsavhandling, började pĂ„ 1930-talet arbeta pĂ„ Bell-laboratorierna. NĂ€r han fick veta om transistorn var han övertygad om att dess tillförlitlighet och kraft kunde förbĂ€ttras avsevĂ€rt genom att skapa den av rent monokristall, snarare Ă€n de polykristallina blandningar som anvĂ€ndes dĂ„. Shockley avvisade hans försök, eftersom han ansĂ„g dem vara en meningslös resursförbrukning.
Men Teal var envis och lyckades, med hjÀlp av mekanikern John Little, bygga en apparat som extraherade en liten kristalldel frÄn smÀlt germanium. NÀr det svalnade runt denna del utvidgade germaniet dess kristallina struktur, vilket skapade ett kontinuerligt och nÀstan rent halvledarnÀt. Till vÄren 1949 kunde Teal och Little skapa kristaller pÄ bestÀllning, och tester visade att de lÀmnade sina polykrystallina konkurrenter lÄngt bakom. I synnerhet kunde de icke-grundlÀggande bÀrarna som tillsattes överleva i hundratals mikrosekunder eller till och med lÀngre (jÀmfört med högst tio mikrosekunder i andra kristallexemplar).
Nu hade Teal rĂ„d med fler resurser och rekryterade fler personer till sitt team, dĂ€ribland en annan fysikaliskt kemist som kom till Bell-laboratorierna frĂ„n Texas â Morgan Sparks. De började förĂ€ndra smĂ€ltan för att producera germanium av p-typ eller n-typ, genom att lĂ€gga till smĂ„ kulor av motsvarande dopningsĂ€mnen. Ytterligare ett Ă„r förbĂ€ttrade de tekniken sĂ„ mycket att de kunde odla en germanium n-p-n sandwich direkt i smĂ€ltan. Den fungerade precis som Shockley hade förutsagt: den elektriska signalen frĂ„n p-typmaterialet modulerade den elektriska strömmen mellan tvĂ„ ledare som var kopplade till omgivande n-typbitar.
Morgan Sparks och Gordon Teal vid arbetsbÀnken i Bell-laboratorierna
Denna transistor med en odlad övergĂ„ng övertrĂ€ffade sin föregĂ„ngare med en punktkontakt nĂ€stan pĂ„ alla punkter. SĂ€rskilt blev den mer pĂ„litlig och förutsĂ€gbar, producerade mycket mindre brus (och var dĂ€rmed mer kĂ€nslig) och var extremt energieffektiv â den konsumerade en miljon gĂ„nger mindre energi Ă€n en typisk elektrisk lampa. I juli 1951 organiserade Bell Labs ytterligare en presskonferens för att tillkĂ€nnage sin nya uppfinning. Innan den första transistorn ens lyckades nĂ„ marknaden hade den i praktiken redan blivit obetydlig.
Och ÀndÄ var det bara början. à r 1952 meddelade General Electric (GE) att de utvecklat en ny metod för att skapa transistorer med en övergÄng, en legeringsmetod. I denna metod smÀlte tvÄ smÄ bollar av indium (donor av p-typ) samman pÄ bÄda sidor av en tunn skiva av germanium av n-typ. Denna process var enklare och billigare Àn att odla övergÄngar i legeringen, och denna transistor gav mindre motstÄnd och stödde högre frekvenser.
Odlade och legerade transistorer
à ret efter bestÀmde sig Gordon Teal för att ÄtervÀnda till sin hemstat och tog arbete pÄ Texas Instruments (TI) i Dallas. Företaget grundades under namnet Geophysical Services, Inc. och tillverkade först utrustning för att utforska oljeomrÄden. TI öppnade en elektronikavdelning under kriget och gick nu in pÄ transistormarknaden som licenstagare frÄn Western Electric (tillverkningsavdelningen hos Bell Labs).
Teal tog med sig nya fĂ€rdigheter frĂ„n labben: förmĂ„gan att odla och monokristaller av kisel. Den mest uppenbara svagheten hos germanium var dess kĂ€nslighet för temperatur. NĂ€r den utsattes för vĂ€rme slĂ€ppte atomerna av germanium snabbt fria elektroner i kristallen, och det började alltmer fungera som en ledare. Vid en temperatur av 77 °C slutade den helt att fungera som transistor. MĂ„let för transistorförsĂ€ljningen var de vĂ€pnade styrkorna â en potentiell kund med lĂ„g priskĂ€nslighet och ett enormt behov av stabila, tillförlitliga och kompakta elektroniska komponenter. Men den temperaturkĂ€nsliga germanium skulle inte vara anvĂ€ndbar i mĂ„nga fall av militĂ€r tillĂ€mpning, sĂ€rskilt inom rymd- och flygindustrin.
Kisel var mycket stabilare, men man fick betala med en betydligt högre smÀltpunkt, jÀmförbar med stÄlens smÀltpunkt. Detta orsakade stora svÄrigheter, med tanke pÄ att mycket rena kristaller behövdes för att skapa högkvalitativa transistorer. Het, smÀlt kisel skulle absorbera föroreningar frÄn vilken smÀltpunkt den Àn befann sig i. Til och hans team frÄn TI lyckades övervinna dessa svÄrigheter med hjÀlp av ultr rena kiselprover frÄn DuPont. I maj 1954 visade Til pÄ konferensen för institutionen för radioteknik i Dayton (Ohio) att de nya kiselkomponenterna, tillverkade i hans laboratorium, fortsatte att fungera Àven nÀr de sÀnktes ner i varm olja.
FramgÄngsrika uppstickare
Slutligen, cirka sju Är efter den första uppfinningen av transistorn, kunde den tillverkas av ett material med vilket den blivit synonym. Och det skulle ta ungefÀr lika lÄng tid tills transistorer började dyka upp som grovt pÄminde om den form som anvÀnds i vÄra mikropoessorer och minneschip.
Ă r 1955 lyckades forskare frĂ„n Bell Laboratories framgĂ„ngsrikt tillverka kiseltransistorer med en ny legeringsteknik â istĂ€llet för att tillsĂ€tta fasta partiklar av föroreningar i smĂ€ltan, injicerade de gasformiga tillsatser pĂ„ den fasta ytan av halvledaren (). Genom att noggrant kontrollera temperatur, tryck och procedurens varaktighet uppnĂ„dde de exakt den nödvĂ€ndiga djupet och graden av legering. Den ökade kontrollen över produktionsprocessen gav en ökning av kontrollen över de elektriska egenskaperna hos den slutliga produkten. Vad som Ă€r viktigt Ă€r att termodiffusion möjliggjorde produktionen av produkter i partier â man kunde legerera en stor platta av kisel och sedan skĂ€ra ner den till transistorer. Försvarsmakten finansierade Bell Laboratories, eftersom organisationen av produktionen krĂ€vde höga initiala kostnader. De behövde en ny produkt för ultrahögfrekvenslinjer för tidig radaravkĂ€nning (â«), en kedja av arktiska radaranlĂ€ggningar, designade för att upptĂ€cka sovjetiska bombplan som flög frĂ„n Nordpolen, och de var villiga att betala $100 för en transistor (det var tider nĂ€r en ny bil kunde köpas för $2000).
Legering tillsammans med , som styrde placeringen av föroreningar, öppnade möjligheten att etsar hela konturer pÄ en och samma halvledarbas - detta kom samtidigt pÄ tanken hos Fairchild Semiconductor och Texas Instruments 1959. «» frÄn Fairchild anvÀnde kemisk avsÀttning av metallfilmer för att koppla den elektriska kontakteringen av transistorn. Detta eliminerade behovet av att skapa kopplingar manuellt, minskade produktionskostnaderna och ökade tillförlitligheten.
Slutligen, 1960, implementerade tvÄ ingenjörer frÄn Bell Labs (John Atalla och Devon Kahn) den ursprungliga konceptet av Shockley-transistorn med fÀlteffekt. Ett tunt lager av oxid pÄ ytan av halvledaren kunde effektivt dÀmpa yttre tillstÄnd, vilket gjorde att det elektriska fÀltet frÄn den aluminiumgate penetrerade in i kisel. SÄ föddes MOSFET [metal-oxide semiconductor field-effect transistor] (eller MOS-struktur, frÄn metall-oxid-halvledare), vilket visade sig vara sÄ lÀtt att miniaturisera och som fortfarande anvÀnds i nÀstan alla moderna datorer (intressant nog kom Atalla frÄn Egypten och Kahn frÄn Sydkorea, och praktiskt taget bara dessa tvÄ ingenjörer i vÄr historia har inga europeiska rötter).
Slutligen, tretton Är efter uppfinningen av den första transistorn, dök nÄgot upp som pÄminde om transistorn i din dator. Den var enklare att tillverka, anvÀnde mindre energi Àn planartransistorn, men den reagerade ganska lÄngsamt pÄ signaler. Först efter spridningen av stora integrerade kretsar med hundratals eller tusentals komponenter pÄ ett enda chip, framkom fördelarna med fÀlteffekttransistorer.
Illustration frÄn patentet för fÀlteffekttransistor
Feldeffekten blev det senaste betydande bidraget frÄn Bell Lab till utvecklingen av transistorer. Stora elektronikproducenter som Bell Labs (med deras Western Electric), General Electric, Sylvania och Westinghouse hade samlat en imponerande mÀngd forskning kring halvledare. Mellan 1952 och 1965 registrerade bara Bell Labs mer Àn tvÄhundra patent inom detta omrÄde. Trots detta övergick den kommersiella marknaden snabbt till nya aktörer som Texas Instruments, Transitron och Fairchild.
Den tidiga transistormarknaden var för liten för att större aktörer skulle bry sig: omkring 18 miljarder kronor per Är i mitten av 1950-talet, jÀmfört med den totala elektronikmarknaden pÄ 2 miljarder kronor. Forskningslaboratorierna hos dessa jÀttar fungerade emellertid som ovÀntade trÀningslÀger dÀr unga forskare kunde inhÀmta kunskap om halvledare för att senare gÄ över till att sÀlja sina tjÀnster till mindre företag. NÀr marknaden för lampbaserad elektronik pÄ mitten av 1960-talet började krympa, var det redan för sent för Bell Labs, Westinghouse och andra att tÀvla med nykomlingarna.
ĂvergĂ„ngen av datorer till transistorer
PÄ 1950-talet gjorde transistorer intrÀde i elektronikvÀrlden inom fyra huvudsakliga omrÄden. De tvÄ första var hörapparater och bÀrbara radioapparater, dÀr lÄg energiförbrukning och dÀrmed lÄng batteritid övertrÀffade andra övervÀganden. Det tredje var militÀrt bruk. USA:s armé hade stora förhoppningar pÄ transistorer som pÄlitliga och kompakta komponenter som kunde anvÀndas överallt, frÄn fÀlt-radio till ballistiska missiler. Men i början var deras utgifter för transistorer mer av ett vad pÄ framtiden för teknologin Àn en bekrÀftelse pÄ deras dÄvarande vÀrde. Slutligen handlade det ocksÄ om digital berÀkning.
In det datatekniska omrÄdet var nackdelarna med elektroniska lampor vÀl kÀnda, och vissa skeptiker ansÄg till och med före kriget att det inte skulle vara möjligt att göra en elektronisk dator till en praktisk enhet. NÀr tusentals lampor samlades i en och samma apparat förbrukade de enorma mÀngder elektricitet och avgav en stor mÀngd vÀrme, och nÀr det kom till pÄlitlighet kunde man bara rÀkna med att de regelbundet gick sönder. DÀrför blev den lÄgförbrukande, kalla och trÄdfria transistorn en rÀddare för datortillverkarna. Dess nackdelar som förstÀrkare (som till exempel ett mer brusigt utsignal) utgjorde inte ett stort problem nÀr den anvÀndes som en strömbrytare. Det enda hindret var kostnaden, och vid den tiden skulle den börja falla kraftigt.
Alla tidiga amerikanska experiment med transistordatorer Àgde rum i skÀrningspunkten mellan militÀrens önskan att utforska potentialen hos den lovande nya teknologin och ingenjörernas önskan att övergÄ till förbÀttrade strömbrytare.
Vid Bell Labs byggdes TRADIC 1954 för det amerikanska flygvapnet för att se om transistorer skulle möjliggöra installation av en digital dator pĂ„ ett bombplan, vilket skulle ersĂ€tta den analoga navigeringen och hjĂ€lpa till med mĂ„lspaning. Lincoln Laboratory frĂ„n MIT utvecklade datorn TX-0 som del av ett omfattande luftförsvarsprojekt 1956. Maskinen anvĂ€nde en annan typ av transistor, en ytbarriĂ€rtransistor, som passade bra för hög hastighet i berĂ€kningar. Philco byggde sin dator SOLO genom ett kontrakt med marinen (egentligen â pĂ„ uppdrag av NSA), och avslutade det 1958 (och anvĂ€nde Ă€nnu en variant av ytbarriĂ€rtransistorn).
I VĂ€steuropa, som inte hade lika mycket resurser under kalla kriget, var historien helt annorlunda. Maskiner som Manchester Transistor Computer, (ett annat namn inspirerat av ENIAC-projektet, och stavat baklĂ€nges), och den österrikiska var sidoprojekt som anvĂ€nde de resurser som deras skapare kunde skrapa ihop â inklusive första generationens beröringspunkts-transistorer.
Det pÄgÄr mÄnga diskussioner om titeln som den första datorn som anvÀnde transistorer. Allt beror naturligtvis pÄ vilken definition av ord som "första", "transistor" och "dator" man vÀljer. Oavsett vad som hÀnder Àr det kÀnt var historien slutar. Kommersialiseringen av transistordatorer började nÀstan omedelbart. à r efter Är blev datorer allt mer kraftfulla till samma pris, medan datorer med samma kraft blev allt billigare, och denna process verkade sÄ obeveklig att den har lyfts till att jÀmföras med lagarna om gravitation och energikonservering. Behöver vi diskutera vilken sten som blev den första i raset?
Var kom Moores lag ifrÄn?
NĂ€r vi nĂ€rmar oss slutet av strömbrytarnas historia Ă€r det vĂ€rt att stĂ€lla frĂ„gan: vad ledde till denna ras? Varför finns Moores lag (eller funnits â lĂ„t oss diskutera detta en annan gĂ„ng)? Det finns ingen Moore-lag för flygplan eller dammsugare, precis som det inte finns för elektroniska rör eller relĂ€er.
Svaret bestÄr av tvÄ delar:
- Logiska egenskaper hos strömbrytaren som en artefaktkategori.
- Möjligheten att anvÀnda rent kemiska processer för att tillverka transistorer.
LÄt oss först tala om kÀrnan av strömbrytaren. Egenskaperna hos de flesta artefakter mÄste uppfylla ett brett spektrum av obevekliga fysiska begrÀnsningar. Ett passagerarplan mÄste kunna bÀra den sammanlagda vikten av mÄnga mÀnniskor. En dammsugare mÄste kunna suga upp en viss mÀngd smuts under en viss tid och över en viss fysisk yta. Flygplan och dammsugare skulle vara vÀrdelösa om de minskades till nanoskala.
En strömbrytare Ă„ sin sida â en automatisk strömbrytare som aldrig har berörts av en mĂ€nniskohand â har mycket fĂ€rre fysiska begrĂ€nsningar. Den mĂ„ste ha tvĂ„ olika tillstĂ„nd och kunna meddela andra sĂ„dana strömbrytare om förĂ€ndringen av deras tillstĂ„nd. Det betyder att allt den behöver kunna göra Ă€r att sĂ€tta pĂ„ och stĂ€nga av. Vad Ă€r det sĂ„ speciellt med transistorer? Varför har andra typer av digitala strömbrytare inte genomgĂ„tt sĂ„dana exponentiella förbĂ€ttringar?
HĂ€r kommer vi till den andra faktan. Transistorer kan tillverkas med kemiska processer utan mekaniskt ingripande. FrĂ„n början var anvĂ€ndningen av kemiska tillsatser en nyckelkomponent i tillverkningen av transistorer. Sedan kom den planar process, som tog bort det sista mekaniska steget i produktionen â anslutningen av ledningar. Som ett resultat av detta avlĂ€gsnades den sista fysiska begrĂ€nsningen för miniaturisering. Transistorer behövde inte lĂ€ngre vara tillrĂ€ckligt stora för mĂ€nskliga fingrar â eller för nĂ„got mekaniskt verktyg. Allt utfördes av enkel kemi, pĂ„ en ofattbart liten skala: syra för etsning, ljus för att styra vilka delar av ytan som ska motstĂ„ etsningen, och Ă„ngor för att introducera dopningsĂ€mnen och metallfilmer pĂ„ de etsade ledningarna.
Men varför behövs miniaturisering överhuvudtaget? Minskning av storleken gav en rad trevliga sidoeffekter: ökad omkopplingshastighet, minskad energiförbrukning och lÀgre kostnad per enhet. Dessa kraftfulla incitament fick alla att sÀtta igÄng med att söka efter sÀtt att ytterligare minska storleken pÄ omkopplare. Och under en mÀnniskas livstid har halvledarindustrin gÄtt frÄn att tillverka omkopplare i storlek med en nagel till att paketera tiotals miljoner omkopplare per kvadratmillimeter. FrÄn att ta Ätta dollar för en omkopplare till att erbjuda tjugo miljoner omkopplare för en dollar.
Intel 1103 minneschip frÄn 1971. Enskilda transistorer, som Àr sÄ smÄ att de knappt kan uppfattas av ögat. Sedan dess har de minskat ytterligare tusen gÄnger.
Vad mer att lÀsa:
- Ernest Bruan och Stuart MacDonald, Revolution in Miniature (1978)
- Michael Riordan och Lillian Hoddeson, Crystal Fire (1997)
- Joel Shurkin, Broken Genius (1997)
KĂ€lla: habr.com
