ახალი და ორიგინალური TPA3116D2DADR ინტეგრირებული მიკროსქემის IC Chips ელექტრონული კომპონენტები

ნახევარგამტარული ჩიპის ადრეულ დღეებში სილიციუმი არ იყო მთავარი გმირი, გერმანიუმი იყო.პირველი ტრანზისტორი იყო გერმანიუმზე დაფუძნებული ტრანზისტორი და პირველი ინტეგრირებული მიკროსქემის ჩიპი იყო გერმანიუმის ჩიპი.
პირველი ტრანზისტორი გამოიგონეს ბარდინმა და ბრატონმა, რომლებმაც გამოიგონეს ბიპოლარული ტრანზისტორი (BJT).პირველი P/N შეერთების დიოდი გამოიგონა შოკლიმ და, მაშინვე, შოკლის მიერ შემუშავებული ეს შეერთების ტიპი გახდა BJT-ის სტანდარტული სტრუქტურა და დღესაც მუშაობს.სამივე მათგანს ასევე მიენიჭა ნობელის პრემია ფიზიკაში იმავე წელს 1956 წელს.
ტრანზისტორი შეიძლება უბრალოდ გავიგოთ, როგორც მინიატურული გადამრთველი.ნახევარგამტარის თვისებებიდან გამომდინარე, N-ტიპის ნახევარგამტარი შეიძლება ჩამოყალიბდეს ნახევარგამტარის ფოსფორით დოპინგით და P-ტიპის ნახევარგამტარი ბორით.N-ტიპის და P-ტიპის ნახევარგამტარების კომბინაცია ქმნის PN შეერთებას, მნიშვნელოვან სტრუქტურას ელექტრონულ ჩიპებში;ეს საშუალებას იძლევა შესრულდეს კონკრეტული ლოგიკური ოპერაციები (როგორიცაა კარიბჭეებით, ორ-კარიბლებით, არაკარით და ა.შ.)
თუმცა, გერმანიუმს აქვს ძალიან რთული პრობლემები, როგორიცაა ნახევარგამტარის ინტერფეისის მრავალი დეფექტი, ცუდი თერმული სტაბილურობა და მკვრივი ოქსიდების ნაკლებობა.უფრო მეტიც, გერმანიუმი იშვიათი ელემენტია, დედამიწის ქერქში მილიონზე მხოლოდ 7 ნაწილია და გერმანიუმის მადნები ასევე ძალიან მიმოფანტულია.იმის გამო, რომ გერმანიუმი ძალიან იშვიათია და არ არის კონცენტრირებული, გერმანიუმისთვის ნედლეულის ღირებულება რჩება მაღალი;ნივთები იშვიათია და ნედლეულის მაღალი ღირებულება გერმანიუმის ტრანზისტორებს არ იაფად აქცევს, ამიტომ ძნელია გერმანიუმის ტრანზისტორების დიდი მასშტაბის წარმოება.

ამრიგად, მკვლევარებმა ასწიეს დონე და შეხედეს ელემენტს სილიციუმს.შეიძლება ითქვას, რომ გერმანიუმის ყველა თანდაყოლილი ნაკლოვანება სილიკონის თანდაყოლილი უპირატესობაა.

სილიციუმი მეორე ყველაზე უხვი ელემენტია ჟანგბადის შემდეგ, მაგრამ ბუნებაში ძირითადად ვერ იპოვით სილიციუმის მონომერებს;მისი ყველაზე გავრცელებული ნაერთებია სილიციუმი და სილიკატები.მათგან სილიციუმი თავის მხრივ ქვიშის ერთ-ერთი მთავარი კომპონენტია.გარდა ამისა, ნაერთები, როგორიცაა ფელდსპარი, გრანიტი და კვარცი, ყველა დაფუძნებულია სილიციუმ-ჟანგბადის ნაერთებზე.

სილიციუმი თერმულად მდგრადია, აქვს მკვრივი, მაღალი დიელექტრიკული მუდმივი ოქსიდი და ადვილად შეიძლება მომზადდეს სილიციუმ-სილიციუმის ოქსიდის ინტერფეისით ძალიან მცირე ინტერფეისის დეფექტებით.

სილიციუმის ოქსიდი წყალში უხსნადია (გერმანიუმის ოქსიდი წყალში ხსნადია) და უხსნადი მჟავების უმეტესობაში, რაც უბრალოდ შესანიშნავად ემთხვევა ბეჭდური მიკროსქემის დაფებისთვის გამოყენებული კოროზიული ბეჭდვის ტექნიკას.ამ კომბინაციის პროდუქტი არის ბრტყელი პროცესი ინტეგრირებული სქემებისთვის, რომელიც გრძელდება დღემდე.
სილიკონის ბროლის სვეტები

სილიკონის მოგზაურობა მწვერვალზე
წარუმატებელი წამოწყება: ამბობენ, რომ შოკლიმ დაინახა უზარმაზარი ბაზრის შესაძლებლობა იმ დროს, როდესაც ჯერ ვერავინ შეძლო სილიკონის ტრანზისტორის დამზადება;ამიტომ მან დატოვა Bell Labs 1956 წელს, რათა დაეარსებინა საკუთარი კომპანია კალიფორნიაში.სამწუხაროდ, შოკლი არ იყო კარგი მეწარმე და მისი ბიზნესის მენეჯმენტი სულელური საქმე იყო მის აკადემიურ უნარებთან შედარებით.ასე რომ, თავად შოკლიმ არ შეასრულა გერმანიუმის სილიკონით ჩანაცვლების ამბიცია და სიცოცხლის ბოლომდე სცენა იყო სტენფორდის უნივერსიტეტის პოდიუმი.მისი დაარსებიდან ერთი წლის შემდეგ, რვა ნიჭიერი ახალგაზრდა, რომელიც მან აიყვანა, მასობრივად დაშორდა მას და სწორედ „რვა მოღალატეს“ უნდა დაესრულებინა გერმანიუმის სილიკონით ჩანაცვლების ამბიცია.

სილიკონის ტრანზისტორის აწევა

სანამ რვა რენეგადები დააარსებდნენ Fairchild Semiconductor-ს, გერმანიუმის ტრანზისტორი იყო ტრანზისტორების დომინანტური ბაზარი, 1957 წელს შეერთებულ შტატებში წარმოებული თითქმის 30 მილიონი ტრანზისტორი, მხოლოდ ერთი მილიონი სილიკონის ტრანზისტორი და თითქმის 29 მილიონი გერმანიუმის ტრანზისტორი.20% ბაზრის წილით, Texas Instruments გახდა გიგანტი ტრანზისტორის ბაზარზე.
რვა რენეგატი და ფეირჩაილდი ნახევარგამტარი

ბაზრის უმსხვილეს მომხმარებელს, აშშ-ს მთავრობას და სამხედროებს სურთ ჩიპების დიდი რაოდენობით გამოყენება რაკეტებსა და რაკეტებში, რაც გაზრდის ღირებული გაშვების დატვირთვას და აუმჯობესებს საკონტროლო ტერმინალების საიმედოობას.მაგრამ ტრანზისტორებს ასევე შეექმნებათ მძიმე სამუშაო პირობები, რომლებიც გამოწვეულია მაღალი ტემპერატურისა და ძალადობრივი ვიბრაციებით.

გერმანიუმი პირველია, ვინც კარგავს ტემპერატურას: გერმანიუმის ტრანზისტორებს შეუძლიათ გაუძლოს მხოლოდ 80°C ტემპერატურას, ხოლო სამხედროების მოთხოვნები სტაბილური მუშაობისთვის 200°C-ზეც კი.ამ ტემპერატურას მხოლოდ სილიკონის ტრანზისტორები უძლებენ.
ტრადიციული სილიკონის ტრანზისტორი

ფეერჩაილდმა გამოიგონა სილიკონის ტრანზისტორების დამზადების პროცესი, გახადა ისინი ისეთივე მარტივი და ეფექტური, როგორც ნაბეჭდი წიგნები და გაცილებით იაფი, ვიდრე გერმანიუმის ტრანზისტორები ფასით.Fairchild-ის სილიკონის ტრანზისტორების დამზადების პროცესი შემდეგია.

პირველ რიგში, განლაგება შედგენილია ხელით, ზოგჯერ იმდენად დიდი, რომ იკავებს კედელს, შემდეგ კი ნახატი გადაღებულია და მცირდება პატარა გამჭვირვალე ფურცლად, ხშირად სამი ფურცლის ორი ზოლით, თითოეული წარმოადგენს მიკროსქემის ფენას.

მეორეც, სინათლისადმი მგრძნობიარე მასალის ფენა გამოიყენება დაჭრილ და გაპრიალებულ გლუვ სილიკონის ვაფლზე, ხოლო UV/ლაზერი გამოიყენება მიკროსქემის დასაცავად ტრანსილუმინაციის ფურცლისგან სილიკონის ვაფლზე.

მესამე, უბნები და ხაზები ტრანსილუმინაციის ფურცლის ბნელ ნაწილში ტოვებს გამოუცდელ ნიმუშებს სილიკონის ვაფლზე;ეს გამოუცდელი ნიმუშები იწმინდება მჟავა ხსნარით და ან ნახევარგამტარული მინარევები ემატება (დიფუზიის ტექნიკა) ან ლითონის გამტარები მოოქროვილი.

მეოთხე, ზემოაღნიშნული სამი ნაბიჯის გამეორებით თითოეული გამჭვირვალე ვაფლისთვის, დიდი რაოდენობით ტრანზისტორების მიღება შესაძლებელია სილიკონის ვაფლებზე, რომლებსაც მუშა ქალები ჭრიან მიკროსკოპის ქვეშ და შემდეგ უკავშირდებიან მავთულს, შემდეგ შეფუთვა, ტესტირება და გაყიდვა.

დიდი რაოდენობით სილიკონის ტრანზისტორებით, Fairchild-ის რვა რენეგატი დამფუძნებელი იყო იმ კომპანიებს შორის, რომლებსაც შეეძლოთ დგომა ისეთი გიგანტების გვერდით, როგორიცაა Texas Instruments.

მნიშვნელოვანი ბიძგი - Intel
ეს იყო ინტეგრირებული მიკროსქემის შემდგომი გამოგონება, რომელმაც შეაჯამა გერმანიუმის დომინირება.იმ დროს არსებობდა ორი ტექნოლოგიური ხაზი, ერთი გერმანიუმის ჩიპებზე ინტეგრირებული სქემებისთვის Texas Instruments-დან და ერთი ინტეგრირებული სქემებისთვის სილიკონის ჩიპებზე Fairchild-ისგან.თავდაპირველად, ორ კომპანიას სასტიკი დავა ჰქონდათ პატენტების მფლობელობაში ინტეგრირებულ სქემებზე, მაგრამ მოგვიანებით საპატენტო ოფისმა აღიარა ორივე კომპანიის მიერ პატენტების მფლობელობა ინტეგრირებულ სქემებზე.
თუმცა, რადგან Fairchild-ის პროცესი უფრო დაწინაურებული იყო, ის გახდა სტანდარტი ინტეგრირებული სქემებისთვის და აგრძელებს გამოყენებას დღესაც.მოგვიანებით, ნოისმა, ინტეგრირებული მიკროსქემის გამომგონებელმა და მურმა, მურის კანონის გამომგონებელმა, დატოვეს Centron Semiconductor, რომლებიც, სხვათა შორის, ორივე "რვა მოღალატის" წევრები იყვნენ.Grove-თან ერთად მათ შექმნეს ის, რაც ახლა მსოფლიოში ყველაზე დიდი ნახევარგამტარული ჩიპების კომპანია Intel-ია.
Intel-ის სამი დამფუძნებელი მარცხნიდან: გროვი, ნოისი და მური

შემდგომ განვითარებაში Intel-მა სილიკონის ჩიპები დააყენა.მან დაამარცხა ისეთ გიგანტებს, როგორიცაა Texas Instruments, Motorola და IBM და გახდა ნახევარგამტარული შენახვისა და CPU სექტორის მეფე.

როდესაც Intel გახდა დომინანტური მოთამაშე ინდუსტრიაში, სილიკონმა ასევე დაასრულა გერმანიუმი და ის, რაც ოდესღაც სანტა კლარას ველი იყო, დაარქვეს "სილიკონის ველი".მას შემდეგ სილიკონის ჩიპები საზოგადოების აღქმაში ნახევარგამტარული ჩიპების ექვივალენტი გახდა.

თუმცა, გერმანიუმს აქვს ძალიან რთული გადასაჭრელი პრობლემები, როგორიცაა ნახევარგამტარების ინტერფეისის მრავალი დეფექტი, ცუდი თერმული სტაბილურობა და მკვრივი ოქსიდების ნაკლებობა.უფრო მეტიც, გერმანიუმი იშვიათი ელემენტია, დედამიწის ქერქში მილიონზე მხოლოდ 7 ნაწილია და გერმანიუმის მადნები ასევე ძალიან მიმოფანტულია.იმის გამო, რომ გერმანიუმი ძალიან იშვიათია და არ არის კონცენტრირებული, გერმანიუმისთვის ნედლეულის ღირებულება რჩება მაღალი;ნივთები იშვიათია და ნედლეულის მაღალი ღირებულება გერმანიუმის ტრანზისტორებს არ იაფად აქცევს, ამიტომ ძნელია გერმანიუმის ტრანზისტორების დიდი მასშტაბის წარმოება.

ამრიგად, მკვლევარებმა ასწიეს დონე და შეხედეს ელემენტს სილიციუმს.შეიძლება ითქვას, რომ გერმანიუმის ყველა თანდაყოლილი სუსტი მხარე სილიკონის თანდაყოლილი ძლიერი მხარეა.

სილიციუმი მეორე ყველაზე უხვი ელემენტია ჟანგბადის შემდეგ, მაგრამ ბუნებაში ძირითადად ვერ იპოვით სილიციუმის მონომერებს;მისი ყველაზე გავრცელებული ნაერთებია სილიციუმი და სილიკატები.მათგან სილიციუმი თავის მხრივ ქვიშის ერთ-ერთი მთავარი კომპონენტია.გარდა ამისა, ნაერთები, როგორიცაა ფელდსპარი, გრანიტი და კვარცი, ყველა დაფუძნებულია სილიციუმ-ჟანგბადის ნაერთებზე.

სილიციუმი თერმულად მდგრადია, აქვს მკვრივი, მაღალი დიელექტრიკული მუდმივი ოქსიდი და ადვილად შეიძლება მომზადდეს სილიციუმ-სილიციუმის ოქსიდის ინტერფეისით ძალიან მცირე ინტერფეისის დეფექტებით.

სილიციუმის ოქსიდი წყალში უხსნადია (გერმანიუმის ოქსიდი წყალში ხსნადია) და უხსნადი მჟავების უმეტესობაში, რაც უბრალოდ შესანიშნავად ემთხვევა ბეჭდური მიკროსქემის დაფებისთვის გამოყენებული კოროზიული ბეჭდვის ტექნიკას.ამ კომბინაციის პროდუქტი არის ინტეგრირებული მიკროსქემის გეგმიური პროცესი, რომელიც გრძელდება დღემდე.