Mpya na asili TPA3116D2DADR Saketi iliyounganishwa ya IC Chips vipengele vya kielektroniki

Katika siku za kwanza za chip ya semiconductor, silicon haikuwa mhusika mkuu, germanium ilikuwa.Transistor ya kwanza ilikuwa transistor yenye msingi wa germanium na chipu ya kwanza ya saketi iliyounganishwa ilikuwa chipu ya germanium.
Transistor ya kwanza iligunduliwa na Bardeen na Bratton, ambao waligundua transistor ya bipolar (BJT).Diode ya kwanza ya makutano ya P/N ilivumbuliwa na Shockley na, mara moja, aina hii ya makutano iliyoundwa na Shockley ikawa muundo wa kawaida wa BJT na inatumika leo.Watatu hao pia walitunukiwa Tuzo ya Nobel ya Fizikia mwaka huo wa 1956.
Transistor inaweza kueleweka tu kama swichi ndogo.Kulingana na mali ya semiconductor, semiconductor ya aina ya N inaweza kuundwa kwa doping semiconductor na fosforasi na semiconductor ya aina ya P na boroni.Mchanganyiko wa semiconductors ya aina ya N na P hutengeneza makutano ya PN, muundo muhimu katika chips za elektroniki;hii inaruhusu utendakazi mahususi wa kimantiki (kama vile kwa-milango, au-milango, isiyo ya milango, n.k.)
Germanium, hata hivyo, ina matatizo magumu sana, kama vile kasoro nyingi za kiolesura katika semicondukta, uthabiti duni wa mafuta, na ukosefu wa oksidi mnene.Zaidi ya hayo, germanium ni kipengele adimu, na sehemu 7 tu kwa milioni katika ukoko wa dunia, na madini ya germanium pia yametawanyika sana.Ni kwa sababu germanium ni nadra sana na haijajilimbikizia kwamba gharama ya malighafi ya germanium inabaki juu;mambo ni nadra, na gharama kubwa ya malighafi hufanya transistors ya germanium kuwa nafuu, hivyo ni vigumu kuzalisha transistors ya germanium kwa kiwango kikubwa.

Watafiti, kwa hivyo, waliruka juu na kuangalia silicon ya kipengele.Unaweza kusema kwamba mapungufu yote ya asili ya germanium ni faida za asili za silicon.

Silicon ni kipengele cha pili kwa wingi baada ya oksijeni, lakini kimsingi huwezi kupata monoma za silicon katika asili;misombo yake ya kawaida ni silika na silicates.Kati ya hizi, silika ni moja ya sehemu kuu za mchanga.Kwa kuongeza, misombo kama vile feldspar, granite, na quartz yote yanatokana na misombo ya silika-oksijeni.

Silikoni ni thabiti kwa joto, ina oksidi mnene, ya juu ya dielectric isiyobadilika, na inaweza kutayarishwa kwa urahisi ikiwa na kiolesura cha oksidi ya silicon-silicon yenye kasoro chache sana za kiunganishi.

Oksidi ya silicon haimunyiki katika maji (oksidi ya germanium huyeyuka katika maji) na haiyeyuki katika asidi nyingi, ambayo inalingana kikamilifu na mbinu ya uchapishaji wa kutu inayotumika kwa bodi za saketi zilizochapishwa.Bidhaa ya mchanganyiko huu ni mchakato wa gorofa kwa nyaya zilizounganishwa ambazo zinaendelea hadi leo.
Nguzo za kioo za silicon

Safari ya Silicon kwenda juu
Mradi ulioshindwa: Inasemekana kwamba Shockley aliona fursa kubwa ya soko wakati ambapo hakuna mtu ambaye alikuwa amefanikiwa kutengeneza transistor ya silicon;ndio maana aliondoka Bell Labs mnamo 1956 na kuanzisha kampuni yake huko California.Kwa bahati mbaya, Shockley hakuwa mjasiriamali mzuri na usimamizi wake wa biashara ulikuwa kazi ya kijinga ikilinganishwa na ujuzi wake wa kitaaluma.Kwa hivyo Shockley mwenyewe hakutimiza matamanio ya kubadilisha germanium na silicon, na hatua ya maisha yake yote ilikuwa podium katika Chuo Kikuu cha Stanford.Mwaka mmoja baada ya kuanzishwa kwake, vijana wanane wenye vipaji aliokuwa amewaajiri walimwacha kwa wingi, na walikuwa ni "wasaliti wanane" ambao walipaswa kukamilisha nia ya kubadilisha germanium na silicon.

Kuongezeka kwa transistor ya silicon

Kabla ya Wanajeshi Wanane kuanzisha Semiconductor ya Fairchild, transistors za germanium zilikuwa soko kuu la transistors, na transistors karibu milioni 30 zilizotengenezwa Marekani mwaka wa 1957, transistors za silicon milioni moja tu na transistors karibu milioni 29 za germanium.Kwa hisa ya soko ya 20%, Texas Instruments ikawa kubwa katika soko la transistor.
Renegades nane na Fairchild Semiconductor

Wateja wakubwa wa soko hilo, serikali ya Marekani na wanajeshi, wanataka kutumia chipsi kwa wingi katika roketi na makombora, kuongeza mzigo wa thamani wa uzinduzi na kuboresha kutegemewa kwa vituo vya kudhibiti.Lakini transistors pia itakabiliwa na hali mbaya ya uendeshaji inayosababishwa na joto la juu na vibrations vurugu.

Germanium ndiyo ya kwanza kupotea linapokuja suala la halijoto: transistors za germanium zinaweza kustahimili halijoto ya 80°C pekee, huku mahitaji ya wanajeshi ni kwa operesheni thabiti hata ifikapo 200°C.Transistors za silicon pekee zinaweza kuhimili joto hili.
Transistor ya jadi ya silicon

Fairchild aligundua mchakato wa kutengeneza transistors za silicon, na kuzifanya kuwa rahisi na bora kama vitabu vilivyochapishwa na bei nafuu zaidi kuliko transistors za germanium katika suala la bei.Mchakato wa Fairchild wa kutengeneza transistors za silicon ni mbaya kama ifuatavyo.

Kwanza, mpangilio huchorwa kwa mkono, wakati mwingine ni mkubwa sana hivi kwamba unachukua ukuta, na kisha mchoro hupigwa picha na kupunguzwa hadi karatasi ndogo ya kuangaza, mara nyingi na njia mbili za karatasi tatu, kila moja ikiwakilisha safu ya mzunguko.

Pili, safu ya nyenzo isiyoweza kuhimili mwanga huwekwa kwenye kaki laini ya silikoni iliyokatwa na kung'aa, na UV/laser hutumika kulinda muundo wa saketi kutoka kwa karatasi ya kumulika hadi kwenye kaki ya silicon.

Tatu, maeneo na mistari katika sehemu ya giza ya karatasi ya kuangaza huacha mifumo isiyo wazi kwenye kaki ya silicon;mifumo hii isiyojitokeza husafishwa na suluhisho la asidi, na uchafu wa semiconductor huongezwa (mbinu ya kueneza) au waendeshaji wa chuma hupigwa.

Nne, kwa kurudia hatua tatu zilizo hapo juu kwa kila kaki inayopitisha mwanga, idadi kubwa ya transistors inaweza kupatikana kwenye kaki za silicon, ambazo hukatwa na wafanyakazi wa kike chini ya darubini na kisha kuunganishwa kwa waya, kisha kufungwa, kujaribiwa na kuuzwa.

Pamoja na transistors za silicon zinazopatikana kwa wingi, waanzilishi wanane waasi wa Fairchild walikuwa miongoni mwa makampuni ambayo yangeweza kusimama pamoja na makubwa kama vile Texas Instruments.

Kushinikiza muhimu - Intel
Ilikuwa ni uvumbuzi uliofuata wa mzunguko jumuishi ambao ulifanya muhtasari wa utawala wa germanium.Wakati huo, kulikuwa na njia mbili za teknolojia, moja ya saketi zilizounganishwa kwenye chips za germanium kutoka Texas Instruments na moja ya saketi zilizounganishwa kwenye chips za silicon kutoka Fairchild.Mwanzoni, kampuni hizo mbili zilikuwa na mzozo mkali juu ya umiliki wa hati miliki kwenye nyaya zilizounganishwa, lakini baadaye Ofisi ya Patent ilitambua umiliki wa hati miliki kwenye nyaya zilizounganishwa na makampuni yote mawili.
Walakini, mchakato wa Fairchild ulivyokuwa wa hali ya juu zaidi, ukawa kiwango cha saketi zilizojumuishwa na unaendelea kutumika leo.Baadaye, Noyce, mvumbuzi wa mzunguko jumuishi, na Moore, mvumbuzi wa Sheria ya Moore, waliondoka Centron Semiconductor, ambao, kwa bahati, wote walikuwa wanachama wa "Wasaliti Wanane".Pamoja na Grove, waliunda kampuni kubwa zaidi ulimwenguni ya kutengeneza vifaa vya semiconductor, Intel.
Waanzilishi watatu wa Intel, kutoka kushoto: Grove, Noyce, na Moore

Katika maendeleo yaliyofuata, Intel ilisukuma chips za silicon.Imeshinda makubwa kama vile Texas Instruments, Motorola, na IBM kuwa mfalme wa uhifadhi wa semiconductor na sekta ya CPU.

Intel alipokuwa mchezaji mkuu katika tasnia, silicon pia ilimaliza germanium, na kile kilichokuwa Santa Clara Valley hapo awali kilipewa jina la "Silicon Valley".Tangu wakati huo, chips za silicon zimekuwa sawa na chips za semiconductor katika mtazamo wa umma.

Germanium, hata hivyo, ina matatizo magumu sana kusuluhisha, kama vile kasoro nyingi za kiolesura cha semiconductors, uthabiti duni wa mafuta, na ukosefu wa oksidi mnene.Zaidi ya hayo, germanium ni kipengele adimu, na sehemu 7 tu kwa milioni katika ukoko wa dunia, na madini ya germanium pia yametawanyika sana.Ni kwa sababu germanium ni nadra sana na haijajilimbikizia kwamba gharama ya malighafi ya germanium inabaki juu;mambo ni nadra, na gharama kubwa ya malighafi hufanya transistors ya germanium kuwa nafuu, hivyo ni vigumu kuzalisha transistors ya germanium kwa kiwango kikubwa.

Watafiti, kwa hivyo, waliruka juu na kuangalia silicon ya kipengele.Unaweza kusema kwamba udhaifu wote wa asili wa germanium ni nguvu za asili za silicon.

Silicon ni kipengele cha pili kwa wingi baada ya oksijeni, lakini kimsingi huwezi kupata monoma za silicon katika asili;misombo yake ya kawaida ni silika na silicates.Kati ya hizi, silika ni moja ya sehemu kuu za mchanga.Kwa kuongeza, misombo kama vile feldspar, granite, na quartz yote yanatokana na misombo ya silika-oksijeni.

Silikoni ni thabiti kwa joto, ina oksidi mnene, ya juu ya dielectric isiyobadilika, na inaweza kutayarishwa kwa urahisi ikiwa na kiolesura cha oksidi ya silicon-silicon yenye kasoro chache sana za kiunganishi.

Oksidi ya silicon haimunyiki katika maji (oksidi ya germanium huyeyuka katika maji) na haiyeyuki katika asidi nyingi, ambayo inalingana kikamilifu na mbinu ya uchapishaji wa kutu inayotumika kwa bodi za saketi zilizochapishwa.Bidhaa ya mchanganyiko huu ni mchakato uliounganishwa wa mzunguko wa mzunguko unaoendelea hadi leo.