Komponentët elektronikë të çipave IC të qarkut të integruar TPA3116D2DADR të reja dhe origjinale

Në ditët e para të çipit gjysmëpërçues, silikoni nuk ishte personazhi kryesor, ishte germaniumi.Transistori i parë ishte një tranzitor me bazë germanium dhe çipi i parë i qarkut të integruar ishte një çip germanium.
Transistori i parë u shpik nga Bardeen dhe Bratton, të cilët shpikën transistorin bipolar (BJT).Dioda e parë e kryqëzimit P/N u shpik nga Shockley dhe, menjëherë, ky lloj kryqëzimi i projektuar nga Shockley u bë struktura standarde për BJT dhe është në shërbim sot.Të tre ata u nderuan gjithashtu me Çmimin Nobel në Fizikë atë vit në 1956.
Një tranzistor mund të kuptohet thjesht si një ndërprerës në miniaturë.Në varësi të vetive të gjysmëpërçuesit, një gjysmëpërçues i tipit N mund të formohet duke dopinguar gjysmëpërçuesin me fosfor dhe një gjysmëpërçues të tipit P me bor.Kombinimi i gjysmëpërçuesve të tipit N dhe të tipit P formon kryqëzimin PN, një strukturë e rëndësishme në çipat elektronikë;kjo lejon që të kryhen operacione specifike logjike (të tilla si me-porta, or-porta, jo-porta, etj.)
Germanium, megjithatë, ka disa probleme shumë të vështira, të tilla si defektet e shumta të ndërfaqes në gjysmëpërçues, stabiliteti i dobët termik dhe mungesa e oksideve të dendura.Për më tepër, germaniumi është një element i rrallë, me vetëm 7 pjesë për milion në koren e tokës, dhe mineralet e germaniumit janë gjithashtu shumë të shpërndara.Për shkak se germaniumi është shumë i rrallë dhe jo i koncentruar, kostoja e lëndëve të para për germanium mbetet e lartë;gjërat janë të rralla, dhe kostoja e lartë e lëndëve të para i bën transistorët e germaniumit jo më të lirë, kështu që është e vështirë të prodhohen transistorë germanium në një shkallë të gjerë.

Prandaj, studiuesit u hodhën lart në një nivel dhe shikuan elementin silikon.Mund të thuash se të gjitha mangësitë e natyrshme të germaniumit janë avantazhet e qenësishme të silikonit.

Siliconi është elementi i dytë më i bollshëm pas oksigjenit, por në thelb nuk mund të gjesh monomere silikoni në natyrë;komponimet e tij më të zakonshme janë silica dhe silikatet.Nga këto, silici është nga ana tjetër një nga përbërësit kryesorë të rërës.Për më tepër, komponimet si feldspat, graniti dhe kuarci bazohen të gjitha në komponimet silic-oksigjen.

Silici është termikisht i qëndrueshëm, ka një oksid konstante dielektrike të dendur dhe të lartë dhe mund të përgatitet lehtësisht me një ndërfaqe silikoni-oksid silikoni me shumë pak defekte ndërfaqe.

Oksidi i silikonit është i patretshëm në ujë (oksidi i germaniumit është i tretshëm në ujë) dhe i patretshëm në shumicën e acideve, gjë që është thjesht një ndeshje e përkryer për teknikën e printimit të korrozionit të përdorur për bordet e qarkut të printuar.Produkti i këtij kombinimi është procesi i sheshtë për qarqet e integruara që vazhdon edhe sot e kësaj dite.
Kolona kristal silikoni

Udhëtimi i silikonit në majë
Një sipërmarrje e dështuar: Thuhet se Shockley pa një mundësi të madhe tregu në një kohë kur askush nuk kishte arritur ende të bënte një transistor silikoni;kjo është arsyeja pse ai u largua nga Bell Labs në 1956 për të krijuar kompaninë e tij në Kaliforni.Fatkeqësisht, Shockley nuk ishte një sipërmarrës i mirë dhe menaxhimi i biznesit të tij ishte një detyrë budallai në krahasim me aftësitë e tij akademike.Kështu që vetë Shockley nuk e përmbushi ambicien e zëvendësimit të germaniumit me silikon, dhe skena për pjesën tjetër të jetës së tij ishte podiumi në Universitetin e Stanfordit.Një vit pas themelimit të tij, tetë të rinjtë e talentuar që ai kishte rekrutuar u larguan masivisht prej tij dhe ishin "tetë tradhtarët" ata që do të përfundonin ambicien për të zëvendësuar germaniumin me silikon.

Ngritja e tranzistorit të silikonit

Përpara se Tetë Renegatë të themelonin Fairchild Semiconductor, transistorët e germaniumit ishin tregu dominues për transistorët, me afro 30 milionë transistorë të prodhuar në Shtetet e Bashkuara në 1957, vetëm një milion tranzistorë silikoni dhe afro 29 milionë transistorë germanium.Me një pjesë të tregut prej 20%, Texas Instruments u bë gjiganti në tregun e transistorëve.
Tetë Renegatë dhe Fairchild Semiconductor

Klientët më të mëdhenj të tregut, qeveria dhe ushtria amerikane, duan të përdorin çipat në numër të madh në raketa dhe raketa, duke rritur ngarkesën e vlefshme të lëshimit dhe duke përmirësuar besueshmërinë e terminaleve të kontrollit.Por tranzistorët do të përballen gjithashtu me kushte të vështira funksionimi të shkaktuara nga temperaturat e larta dhe dridhjet e dhunshme.

Germanium është i pari që humbet kur bëhet fjalë për temperaturën: transistorët e germaniumit mund të përballojnë temperaturat prej vetëm 80°C, ndërsa kërkesat e ushtrisë janë për funksionim të qëndrueshëm edhe në 200°C.Vetëm transistorët e silikonit mund ta përballojnë këtë temperaturë.
Tranzistori tradicional i silikonit

Fairchild shpiku procesin e prodhimit të tranzistorëve të silikonit, duke i bërë ato të thjeshta dhe efikase si librat e printuar dhe shumë më të lirë se transistorët e germaniumit për sa i përket çmimit.Procesi i Fairchild për të bërë transistorë silikoni është i përafërt si më poshtë.

Së pari, një plan urbanistik vizatohet me dorë, ndonjëherë aq i madh sa zë një mur, dhe më pas vizatimi fotografohet dhe zvogëlohet në një fletë të vogël të tejdukshme, shpesh me dy korsi prej tre fletësh, secila që përfaqëson një shtresë qarku.

Së dyti, një shtresë e materialit të ndjeshëm ndaj dritës aplikohet në vaferën e lëmuar të silikonit të prerë dhe të lëmuar, dhe UV/lazeri përdoret për të mbrojtur modelin e qarkut nga fleta e transilluminimit në vaferën e silikonit.

Së treti, zonat dhe vijat në pjesën e errët të fletës së transndriçimit lënë modele të paekspozuara në vaferën e silikonit;këto modele të paekspozuara pastrohen me një tretësirë ​​acidi dhe ose shtohen papastërtitë gjysmëpërçuese (teknika e difuzionit) ose përçuesit metalikë vendosen.

Së katërti, duke përsëritur tre hapat e mësipërm për çdo vaferë të tejdukshme, një numër i madh transistorësh mund të merren në vafera silikoni, të cilat priten nga gratë punonjëse nën një mikroskop dhe më pas lidhen me tela, pastaj paketohen, testohen dhe shiten.

Me transistorët e silikonit të disponueshëm në sasi të mëdha, tetë themeluesit renegatë të Fairchild ishin ndër kompanitë që mund të qëndronin përkrah gjigantëve të tillë si Texas Instruments.

Shtytja e rëndësishme - Intel
Ishte shpikja e mëvonshme e qarkut të integruar që përmblodhi dominimin e germaniumit.Në atë kohë, kishte dy linja teknologjike, një për qarqet e integruara në çipat e germaniumit nga Texas Instruments dhe një për qarqet e integruara në çipat e silikonit nga Fairchild.Në fillim, dy kompanitë kishin një mosmarrëveshje të ashpër mbi pronësinë e patentave në qarqet e integruara, por më vonë Zyra e Patentave njohu pronësinë e patentave në qarqet e integruara nga të dyja kompanitë.
Megjithatë, duke qenë se procesi i Fairchild ishte më i avancuar, ai u bë standardi për qarqet e integruara dhe vazhdon të përdoret edhe sot.Më vonë, Noyce, shpikësi i qarkut të integruar, dhe Moore, shpikësi i Ligjit të Moore, u larguan nga Centron Semiconductor, të cilët, që ra fjala, ishin të dy anëtarë të "Tetë Tradhtarët".Së bashku me Grove, ata krijuan atë që tani është kompania më e madhe në botë e çipave gjysmëpërçues, Intel.
Tre themeluesit e Intel, nga e majta: Grove, Noyce dhe Moore

Në zhvillimet e mëvonshme, Intel shtyu çipat e silikonit.Ajo ka mundur gjigantë të tillë si Texas Instruments, Motorola dhe IBM për t'u bërë mbreti i sektorit të ruajtjes së gjysmëpërçuesve dhe CPU.

Ndërsa Intel u bë lojtari dominues në industri, silikoni gjithashtu i dha fund germaniumit dhe ajo që dikur ishte Santa Clara Valley u riemërua "Silicon Valley".Që atëherë, çipat e silikonit janë bërë ekuivalenti i çipave gjysmëpërçues në perceptimin publik.

Germanium, megjithatë, ka disa probleme shumë të vështira për t'u zgjidhur, siç janë defektet e shumta të ndërfaqes së gjysmëpërçuesve, stabiliteti i dobët termik dhe mungesa e oksideve të dendura.Për më tepër, germaniumi është një element i rrallë, me vetëm 7 pjesë për milion në koren e tokës, dhe mineralet e germaniumit janë gjithashtu shumë të shpërndara.Për shkak se germaniumi është shumë i rrallë dhe jo i koncentruar, kostoja e lëndëve të para për germanium mbetet e lartë;gjërat janë të rralla, dhe kostoja e lartë e lëndëve të para i bën transistorët e germaniumit jo më të lirë, kështu që është e vështirë të prodhohen transistorë germanium në një shkallë të gjerë.

Prandaj, studiuesit u hodhën lart në një nivel dhe shikuan elementin silikon.Mund të thuash se të gjitha dobësitë e natyrshme të germaniumit janë pikat e forta të natyrshme të silikonit.

Siliconi është elementi i dytë më i bollshëm pas oksigjenit, por në thelb nuk mund të gjesh monomere silikoni në natyrë;komponimet e tij më të zakonshme janë silica dhe silikatet.Nga këto, silici është nga ana tjetër një nga përbërësit kryesorë të rërës.Për më tepër, komponimet si feldspat, graniti dhe kuarci bazohen të gjitha në komponimet silic-oksigjen.

Silici është termikisht i qëndrueshëm, ka një oksid konstante dielektrike të dendur dhe të lartë dhe mund të përgatitet lehtësisht me një ndërfaqe silikoni-oksid silikoni me shumë pak defekte ndërfaqe.

Oksidi i silikonit është i patretshëm në ujë (oksidi i germaniumit është i tretshëm në ujë) dhe i patretshëm në shumicën e acideve, gjë që është thjesht një ndeshje e përkryer për teknikën e printimit të korrozionit të përdorur për bordet e qarkut të printuar.Produkti i këtij kombinimi është procesi planar i qarkut të integruar që vazhdon edhe sot e kësaj dite.