Nye og originale TPA3116D2DADR Integrerte kretser IC Chips elektronikkkomponenter

I de første dagene av halvlederbrikken var ikke silisium hovedpersonen, det var germanium.Den første transistoren var en germaniumbasert transistor og den første integrerte kretsbrikken var en germaniumbrikke.
Den første transistoren ble oppfunnet av Bardeen og Bratton, som oppfant den bipolare transistoren (BJT).Den første P/N-koblingsdioden ble oppfunnet av Shockley, og umiddelbart ble denne koblingstypen designet av Shockley standardstrukturen for BJT og er i bruk i dag.De tre ble også tildelt Nobelprisen i fysikk det året i 1956.
En transistor kan ganske enkelt forstås som en miniatyrbryter.Avhengig av egenskapene til halvlederen kan en N-type halvleder dannes ved å dope halvlederen med fosfor og en P-type halvleder med bor.Kombinasjonen av N-type og P-type halvledere danner PN-krysset, en viktig struktur i elektroniske brikker;dette lar spesifikke logiske operasjoner utføres (som med-porter, eller-porter, ikke-porter, etc.)
Germanium har imidlertid noen svært vanskelige problemer, som de mange grensesnittdefektene i halvlederen, den dårlige termiske stabiliteten og mangelen på tette oksider.Dessuten er germanium et sjeldent grunnstoff, med bare 7 deler per million i jordskorpen, og germaniummalmer er også svært spredt.Det er fordi germanium er svært sjeldent og ikke konsentrert at prisen på råvarer for germanium forblir høy;ting er sjeldne, og de høye råvarekostnadene gjør germaniumtransistorer ikke billigere, så det er vanskelig å produsere germaniumtransistorer i stor skala.

Forskere hoppet derfor opp et nivå og så på grunnstoffet silisium.Du kan si at alle germaniums iboende mangler er silisiums iboende fordeler.

Silisium er det nest mest tallrike grunnstoffet etter oksygen, men du finner i utgangspunktet ikke silisiummonomerer i naturen;dens vanligste forbindelser er silika og silikater.Av disse er silika på sin side en av hovedkomponentene i sand.I tillegg er forbindelser som feltspat, granitt og kvarts alle basert på silika-oksygenforbindelser.

Silisium er termisk stabilt, har et tett oksyd med høy dielektrisk konstant, og kan enkelt fremstilles med et silisium-silisiumoksyd-grensesnitt med svært få grensesnittdefekter.

Silisiumoksid er uløselig i vann (germaniumoksid er løselig i vann) og uløselig i de fleste syrer, noe som rett og slett passer perfekt til korrosjonstrykkteknikken som brukes for trykte kretskort.Produktet av denne kombinasjonen er den flate prosessen for integrerte kretser som fortsetter til i dag.
Silisiumkrystallsøyler

Silisiums reise til toppen
En mislykket satsning: Det sies at Shockley så en enorm markedsmulighet i en tid da ingen ennå hadde lykkes med å lage en silisiumtransistor;det er derfor han forlot Bell Labs i 1956 for å starte sitt eget selskap i California.Dessverre var ikke Shockley en god entreprenør, og bedriftsledelsen hans var en dum ærend sammenlignet med hans akademiske ferdigheter.Så Shockley selv oppfylte ikke ambisjonen om å erstatte germanium med silisium, og scenen for resten av livet var podiet ved Stanford University.Et år etter grunnleggelsen gikk de åtte talentfulle unge mennene han hadde rekruttert massevis av fra ham, og det var de "åtte forræderne" som skulle fullføre ambisjonen om å erstatte germanium med silisium.

Fremveksten av silisiumtransistoren

Før de åtte renegades grunnla Fairchild Semiconductor, var germaniumtransistorer det dominerende markedet for transistorer, med nesten 30 millioner transistorer produsert i USA i 1957, bare én million silisiumtransistorer og nesten 29 millioner germaniumtransistorer.Med en markedsandel på 20 % ble Texas Instruments giganten på transistormarkedet.
Åtte Renegades og Fairchild Semiconductor

Markedets største kunder, den amerikanske regjeringen og militæret, ønsker å bruke brikkene i stort antall i raketter og missiler, noe som øker den verdifulle oppskytningsbelastningen og forbedrer påliteligheten til kontrollterminaler.Men transistorene vil også møte tøffe driftsforhold forårsaket av høye temperaturer og voldsomme vibrasjoner.

Germanium er de første som taper når det kommer til temperatur: germaniumtransistorer tåler temperaturer på kun 80°C, mens militærets krav er stabil drift selv ved 200°C.Bare silisiumtransistorer tåler denne temperaturen.
Den tradisjonelle silisiumtransistoren

Fairchild oppfant prosessen med å lage silisiumtransistorer, noe som gjorde dem like enkle og effektive som trykte bøker og mye billigere enn germaniumtransistorer når det gjelder pris.Fairchilds prosess for å lage silisiumtransistorer er grov som følger.

Først tegnes et oppsett for hånd, noen ganger så stort at det tar opp en vegg, og deretter fotograferes tegningen og reduseres til et bitte lite gjennomskinnelig ark, ofte med to baner på tre ark, som hver representerer et lag med kretser.

For det andre påføres et lag med lysfølsomt materiale på den skivede og polerte glatte silisiumplaten, og UV/laseren brukes til å beskytte kretsmønsteret fra gjennomlysningsarket på silisiumplaten.

For det tredje etterlater områder og linjer i den mørke delen av gjennomlysningsarket ueksponerte mønstre på silisiumplaten;disse ueksponerte mønstrene rengjøres med en sur løsning, og enten tilsettes halvlederurenheter (diffusjonsteknikk) eller metallledere belegges.

For det fjerde, ved å gjenta de tre trinnene ovenfor for hver gjennomskinnelig wafer, kan et stort antall transistorer fås på silisiumskiver, som kuttes av kvinnelige arbeidere under et mikroskop og deretter kobles til ledninger, deretter pakkes, testes og selges.

Med silisiumtransistorene tilgjengelig i store mengder, var de åtte frafallne grunnleggerne av Fairchild blant selskapene som kunne stå sammen med giganter som Texas Instruments.

Den viktige push - Intel
Det var den påfølgende oppfinnelsen av den integrerte kretsen som oppsummerte dominansen til germanium.På den tiden var det to teknologilinjer, en for integrerte kretser på germaniumbrikker fra Texas Instruments og en for integrerte kretser på silisiumbrikker fra Fairchild.Til å begynne med hadde de to selskapene en voldsom strid om eierskapet til patentene på de integrerte kretsene, men senere anerkjente Patentkontoret eierskapet til patentene på de integrerte kretsene til begge selskapene.
Imidlertid, ettersom Fairchilds prosess var mer avansert, ble den standarden for integrerte kretser og fortsetter å bli brukt i dag.Senere forlot Noyce, oppfinneren av den integrerte kretsen, og Moore, oppfinneren av Moores lov, Centron Semiconductor, som for øvrig begge var medlemmer av "De åtte forræderne".Sammen med Grove skapte de det som nå er verdens største halvlederbrikkeselskap, Intel.
De tre grunnleggerne av Intel, fra venstre: Grove, Noyce og Moore

I påfølgende utviklinger presset Intel silisiumbrikker.Det har slått giganter som Texas Instruments, Motorola og IBM for å bli kongen av halvlederlagring og CPU-sektoren.

Ettersom Intel ble den dominerende aktøren i bransjen, tok silisium også slutt på germanium, og det som en gang var Santa Clara Valley ble omdøpt til "Silicon Valley".Siden den gang har silisiumbrikker blitt tilsvarende halvlederbrikker i offentlig oppfatning.

Germanium har imidlertid noen svært vanskelige problemer å løse, for eksempel de mange grensesnittdefektene til halvledere, dårlig termisk stabilitet og mangelen på tette oksider.Dessuten er germanium et sjeldent grunnstoff, med bare 7 deler per million i jordskorpen, og germaniummalmer er også svært spredt.Det er fordi germanium er svært sjeldent og ikke konsentrert at prisen på råvarer for germanium forblir høy;ting er sjeldne, og de høye råvarekostnadene gjør germaniumtransistorer ikke billigere, så det er vanskelig å produsere germaniumtransistorer i stor skala.

Forskere hoppet derfor opp et nivå og så på grunnstoffet silisium.Du kan si at alle germaniums iboende svakheter er silisiums iboende styrker.

Silisium er det nest mest tallrike grunnstoffet etter oksygen, men du finner i utgangspunktet ikke silisiummonomerer i naturen;dens vanligste forbindelser er silika og silikater.Av disse er silika på sin side en av hovedkomponentene i sand.I tillegg er forbindelser som feltspat, granitt og kvarts alle basert på silika-oksygenforbindelser.

Silisium er termisk stabilt, har et tett oksyd med høy dielektrisk konstant, og kan enkelt fremstilles med et silisium-silisiumoksyd-grensesnitt med svært få grensesnittdefekter.

Silisiumoksid er uløselig i vann (germaniumoksid er løselig i vann) og uløselig i de fleste syrer, noe som rett og slett passer perfekt til korrosjonstrykkteknikken som brukes for trykte kretskort.Produktet av denne kombinasjonen er den integrerte krets planar prosessen som fortsetter til i dag.