TPA3116D2DADR cylched integredig newydd a gwreiddiol Cydrannau electroneg IC Chips

Yn nyddiau cynnar y sglodion lled-ddargludyddion, nid silicon oedd y prif gymeriad, roedd germaniwm.Transistor seiliedig ar germaniwm oedd y transistor cyntaf a sglodyn germaniwm oedd y sglodyn cylched integredig cyntaf.
Dyfeisiwyd y transistor cyntaf gan Bardeen a Bratton, a ddyfeisiodd y transistor deubegwn (BJT).Dyfeisiwyd y deuod cyffordd P/N cyntaf gan Shockley ac, ar unwaith, daeth y math cyffordd hwn a ddyluniwyd gan Shockley yn strwythur safonol ar gyfer y BJT ac mae mewn gwasanaeth heddiw.Dyfarnwyd Gwobr Nobel mewn Ffiseg i'r tri ohonynt hefyd y flwyddyn honno ym 1956.
Yn syml, gellir deall transistor fel switsh bach.Yn dibynnu ar briodweddau'r lled-ddargludydd, gellir ffurfio lled-ddargludydd math N trwy ddopio'r lled-ddargludydd â ffosfforws a lled-ddargludydd math P â boron.Mae'r cyfuniad o lled-ddargludyddion math N a P-math yn ffurfio cyffordd PN, strwythur pwysig mewn sglodion electronig;mae hyn yn caniatáu i weithrediadau rhesymeg penodol gael eu cyflawni (megis â gatiau, neu giatiau, nad ydynt yn giatiau, ac ati)
Fodd bynnag, mae gan Germanium rai problemau anodd iawn, megis y nifer o ddiffygion rhyngwyneb yn y lled-ddargludydd, y sefydlogrwydd thermol gwael, a diffyg ocsidau trwchus.Ar ben hynny, mae germaniwm yn elfen brin, gyda dim ond 7 rhan y filiwn yng nghramen y ddaear, ac mae mwynau germaniwm hefyd yn wasgaredig iawn.Oherwydd bod germaniwm yn brin iawn ac nad yw wedi'i grynhoi, mae cost deunyddiau crai ar gyfer germaniwm yn parhau'n uchel;mae pethau'n brin, ac mae cost uchel deunyddiau crai yn golygu nad yw transistorau germaniwm yn rhatach, felly mae'n anodd cynhyrchu transistorau germaniwm ar raddfa fawr.

Felly, neidiodd ymchwilwyr i fyny lefel ac edrych ar yr elfen silicon.Gallech ddweud bod holl ddiffygion cynhenid ​​​​y germaniwm yn fanteision cynhenid ​​​​silicon.

Silicon yw'r ail elfen fwyaf helaeth ar ôl ocsigen, ond yn y bôn ni allwch ddod o hyd i monomerau silicon mewn natur;ei gyfansoddion mwyaf cyffredin yw silica a silicadau.O'r rhain, mae silica yn ei dro yn un o brif gydrannau tywod.Yn ogystal, mae cyfansoddion fel feldspar, gwenithfaen, a chwarts i gyd yn seiliedig ar gyfansoddion silica-ocsigen.

Mae silicon yn sefydlog yn thermol, mae ganddo ocsid cyson dielectrig trwchus, uchel, a gellir ei baratoi'n hawdd gyda rhyngwyneb ocsid silicon-silicon gydag ychydig iawn o ddiffygion rhyngwynebol.

Mae silicon ocsid yn anhydawdd mewn dŵr (mae germaniwm ocsid yn hydawdd mewn dŵr) ac yn anhydawdd yn y rhan fwyaf o asidau, sy'n cyfateb yn berffaith i'r dechneg argraffu cyrydiad a ddefnyddir ar gyfer byrddau cylched printiedig.Cynnyrch y cyfuniad hwn yw'r broses wastad ar gyfer cylchedau integredig sy'n parhau hyd heddiw.
Colofnau grisial silicon

Siwrnai Silicon i'r brig
Menter a fethodd: Dywedir bod Shockley wedi gweld cyfle marchnad enfawr ar adeg pan nad oedd neb eto wedi llwyddo i wneud transistor silicon;dyna pam y gadawodd Bell Labs yn 1956 i ddechrau ei gwmni ei hun yng Nghaliffornia.Yn anffodus, nid oedd Shockley yn entrepreneur da ac roedd ei reolaeth fusnes yn ffôl o'i gymharu â'i sgiliau academaidd.Felly ni chyflawnodd Shockley ei hun yr uchelgais o ddisodli germaniwm â silicon, a'r llwyfan am weddill ei oes oedd y podiwm ym Mhrifysgol Stanford.Flwyddyn ar ôl ei sefydlu, roedd yr wyth dyn ifanc dawnus yr oedd wedi'u recriwtio wedi'u hamddifadu ohono yn llu, a'r "wyth bradwr" oedd i gwblhau'r uchelgais o ddisodli germaniwm â silicon.

Cynnydd y transistor silicon

Cyn i'r Eight Renegades sefydlu Fairchild Semiconductor, transistorau germaniwm oedd y farchnad amlycaf ar gyfer transistorau, gyda bron i 30 miliwn o dranistorau wedi'u cynhyrchu yn yr Unol Daleithiau ym 1957, dim ond miliwn o dranistorau silicon a bron i 29 miliwn o dranistorau germaniwm.Gyda chyfran o'r farchnad o 20%, daeth Texas Instruments yn gawr yn y farchnad transistor.
Wyth Renegades a Fairchild Semiconductor

Mae cwsmeriaid mwyaf y farchnad, llywodraeth yr Unol Daleithiau a milwrol, eisiau defnyddio'r sglodion mewn niferoedd mawr mewn rocedi a thaflegrau, gan gynyddu'r llwyth lansio gwerthfawr a gwella dibynadwyedd terfynellau rheoli.Ond bydd y transistorau hefyd yn wynebu amodau gweithredu llym a achosir gan dymheredd uchel a dirgryniadau treisgar.

Germanium yw'r cyntaf i golli allan o ran tymheredd: gall transistorau germanium wrthsefyll tymereddau o 80 ° C yn unig, tra bod gofynion y fyddin ar gyfer gweithrediad sefydlog hyd yn oed ar 200 ° C.Dim ond transistorau silicon sy'n gallu gwrthsefyll y tymheredd hwn.
Y transistor silicon traddodiadol

Dyfeisiodd Fairchild y broses o wneud transistorau silicon, gan eu gwneud mor syml ac effeithlon â llyfrau printiedig ac yn llawer rhatach na transistorau germaniwm o ran pris.Mae proses Fairchild ar gyfer gwneud transistorau silicon yn arw fel a ganlyn.

Yn gyntaf, mae gosodiad yn cael ei luniadu â llaw, weithiau mor fawr fel ei fod yn codi wal, ac yna mae'r llun yn cael ei dynnu a'i leihau i ddalen dryloyw fechan, yn aml gyda dwy lôn o dair dalen, pob un yn cynrychioli haen o gylchedwaith.

Yn ail, rhoddir haen o ddeunydd sy'n sensitif i olau ar y wafer silicon llyfn wedi'i sleisio a'i sgleinio, a defnyddir y UV / laser i amddiffyn y patrwm cylched rhag y ddalen drawsoleuo ar y wafer silicon.

Yn drydydd, mae ardaloedd a llinellau yn rhan dywyll y daflen drawsoleuo yn gadael patrymau heb eu hamlygu ar y wafer silicon;mae'r patrymau hyn heb eu hamlygu yn cael eu glanhau â hydoddiant asid, a naill ai amhureddau lled-ddargludyddion yn cael eu hychwanegu (techneg tryledu) neu ddargludyddion metel yn cael eu platio.

Yn bedwerydd, gan ailadrodd y tri cham uchod ar gyfer pob wafer dryloyw, gellir cael nifer fawr o transistorau ar wafferi silicon, sy'n cael eu torri gan weithwyr benywaidd o dan ficrosgop ac yna'n gysylltiedig â gwifrau, yna eu pecynnu, eu profi, a'u gwerthu.

Gyda'r transistorau silicon ar gael mewn symiau mawr, roedd wyth sylfaenydd renegade Fairchild ymhlith y cwmnïau a allai sefyll ochr yn ochr â chewri fel Texas Instruments.

Y gwthio pwysig - Intel
Dyfeisio dilynol y gylched integredig oedd yn crynhoi goruchafiaeth germaniwm.Ar y pryd, roedd dwy linell dechnoleg, un ar gyfer cylchedau integredig ar sglodion germanium o Texas Instruments ac un ar gyfer cylchedau integredig ar sglodion silicon o Fairchild.Ar y dechrau, roedd gan y ddau gwmni anghydfod ffyrnig ynghylch perchnogaeth y patentau ar y cylchedau integredig, ond yn ddiweddarach cydnabu'r Swyddfa Batentau perchnogaeth y patentau ar y cylchedau integredig gan y ddau gwmni.
Fodd bynnag, gan fod proses Fairchild yn fwy datblygedig, daeth yn safon ar gyfer cylchedau integredig ac mae'n parhau i gael ei ddefnyddio heddiw.Yn ddiweddarach, gadawodd Noyce, dyfeisiwr y gylched integredig, a Moore, dyfeisiwr Moore's Law, Centron Semiconductor, a oedd, gyda llaw, yn aelodau o'r "Wyth Bradwr".Ynghyd â Grove, fe wnaethon nhw greu'r hyn sydd bellach yn gwmni sglodion lled-ddargludyddion mwyaf y byd, Intel.
Tri sylfaenydd Intel, o'r chwith: Grove, Noyce, a Moore

Mewn datblygiadau dilynol, gwthiodd Intel sglodion silicon.Mae wedi curo cewri fel Texas Instruments, Motorola, ac IBM i ddod yn frenin y sector storio lled-ddargludyddion a CPU.

Wrth i Intel ddod yn brif chwaraewr yn y diwydiant, daeth silicon hefyd i ben i germaniwm, a chafodd yr hyn a oedd unwaith yn Santa Clara Valley ei ailenwi'n "Silicon Valley".Ers hynny, mae sglodion silicon wedi dod yn gyfwerth â sglodion lled-ddargludyddion yng nghanfyddiad y cyhoedd.

Fodd bynnag, mae gan Germanium rai problemau anodd iawn i'w datrys, megis y nifer o ddiffygion rhyngwyneb lled-ddargludyddion, sefydlogrwydd thermol gwael, a diffyg ocsidau trwchus.Ar ben hynny, mae germaniwm yn elfen brin, gyda dim ond 7 rhan y filiwn yng nghramen y ddaear, ac mae mwynau germaniwm hefyd yn wasgaredig iawn.Oherwydd bod germaniwm yn brin iawn ac nad yw wedi'i grynhoi, mae cost deunyddiau crai ar gyfer germaniwm yn parhau'n uchel;mae pethau'n brin, ac mae cost uchel deunyddiau crai yn golygu nad yw transistorau germaniwm yn rhatach, felly mae'n anodd cynhyrchu transistorau germaniwm ar raddfa fawr.

Felly, neidiodd ymchwilwyr i fyny lefel ac edrych ar yr elfen silicon.Gallech ddweud mai holl wendidau cynhenid ​​y germaniwm yw cryfderau cynhenid ​​silicon.

Silicon yw'r ail elfen fwyaf helaeth ar ôl ocsigen, ond yn y bôn ni allwch ddod o hyd i monomerau silicon mewn natur;ei gyfansoddion mwyaf cyffredin yw silica a silicadau.O'r rhain, mae silica yn ei dro yn un o brif gydrannau tywod.Yn ogystal, mae cyfansoddion fel feldspar, gwenithfaen, a chwarts i gyd yn seiliedig ar gyfansoddion silica-ocsigen.

Mae silicon yn sefydlog yn thermol, mae ganddo ocsid cyson dielectrig trwchus, uchel, a gellir ei baratoi'n hawdd gyda rhyngwyneb ocsid silicon-silicon gydag ychydig iawn o ddiffygion rhyngwynebol.

Mae silicon ocsid yn anhydawdd mewn dŵr (mae germaniwm ocsid yn hydawdd mewn dŵr) ac yn anhydawdd yn y rhan fwyaf o asidau, sy'n cyfateb yn berffaith i'r dechneg argraffu cyrydiad a ddefnyddir ar gyfer byrddau cylched printiedig.Cynnyrch y cyfuniad hwn yw'r broses planar cylched integredig sy'n parhau hyd heddiw.