Jaunas un oriģinālas TPA3116D2DADR Integrētās shēmas IC Chips elektronikas sastāvdaļas

Pusvadītāju mikroshēmas pirmsākumos silīcijs nebija galvenais varonis, bet gan germānija.Pirmais tranzistors bija uz germānija balstīts tranzistors, un pirmā integrālās shēmas mikroshēma bija germānija mikroshēma.
Pirmo tranzistoru izgudroja Bārdīns un Bretons, kuri izgudroja bipolāro tranzistoru (BJT).Pirmo P/N savienojuma diodi izgudroja Shockley, un uzreiz šis Shockley izstrādātais savienojuma veids kļuva par BJT standarta struktūru un tiek izmantots šodien.Viņiem trim tajā pašā gadā 1956. gadā tika piešķirta Nobela prēmija fizikā.
Tranzistoru var vienkārši saprast kā miniatūru slēdzi.Atkarībā no pusvadītāja īpašībām N tipa pusvadītāju var izveidot, pusvadītāju leģējot ar fosforu un P tipa pusvadītāju ar boru.N tipa un P tipa pusvadītāju kombinācija veido PN savienojumu, svarīgu struktūru elektroniskajās mikroshēmās;tas ļauj veikt noteiktas loģikas darbības (piemēram, ar vārtiem, vai vārtiem, bez vārtiem utt.)
Tomēr germānijam ir dažas ļoti sarežģītas problēmas, piemēram, daudzi pusvadītāja saskarnes defekti, slikta termiskā stabilitāte un blīvu oksīdu trūkums.Turklāt germānija ir rets elements, jo zemes garozā ir tikai 7 daļas uz miljonu, un arī germānija rūdas ir ļoti izkaisītas.Tā kā germānija ir ļoti reti sastopama un nav koncentrēta, germānija izejvielu izmaksas joprojām ir augstas;lietas notiek reti, un augstās izejvielu izmaksas germānija tranzistorus padara ne lētākus, tāpēc ir grūti ražot germānija tranzistorus lielā mērogā.

Tāpēc pētnieki pacēlās par līmeni un aplūkoja elementu silīciju.Varētu teikt, ka visi germānijam raksturīgie trūkumi ir silīcija raksturīgās priekšrocības.

Silīcijs ir otrs visbiežāk sastopamais elements aiz skābekļa, taču būtībā silīcija monomērus dabā nevar atrast;tā visizplatītākie savienojumi ir silīcija dioksīds un silikāti.No tiem silīcija dioksīds savukārt ir viena no galvenajām smilšu sastāvdaļām.Turklāt tādi savienojumi kā laukšpats, granīts un kvarcs ir balstīti uz silīcija dioksīda un skābekļa savienojumiem.

Silīcijs ir termiski stabils, tam ir blīvs, ar augstu dielektriskās konstantes oksīds, un to var viegli pagatavot ar silīcija-silīcija oksīda saskarni ar ļoti maziem saskarnes defektiem.

Silīcija oksīds nešķīst ūdenī (germānija oksīds šķīst ūdenī) un nešķīst lielākajā daļā skābju, kas vienkārši lieliski atbilst korozijas drukas tehnikai, ko izmanto iespiedshēmu plates.Šīs kombinācijas produkts ir vienotais integrālo shēmu process, kas turpinās līdz pat šai dienai.
Silīcija kristāla kolonnas

Silīcija ceļojums uz virsotni
Neveiksmīgs uzņēmums: tiek teikts, ka Šoklijs redzēja milzīgu tirgus iespēju laikā, kad vēl nevienam nebija izdevies izgatavot silīcija tranzistoru;tāpēc viņš 1956. gadā pameta Bell Labs, lai Kalifornijā izveidotu savu uzņēmumu.Diemžēl Šoklijs nebija labs uzņēmējs, un viņa biznesa vadība bija muļķīga lieta, salīdzinot ar viņa akadēmiskajām prasmēm.Tātad pats Šoklijs neizpildīja ambīcijas aizstāt germāniju ar silīciju, un viņa atlikušās dzīves posms bija Stenfordas universitātes pjedestāls.Gadu pēc tās dibināšanas astoņi talantīgi jaunie vīrieši, kurus viņš bija savervējis, masveidā atkāpās no viņa, un tieši "astoņiem nodevējiem" bija jāpabeidz ambīcijas aizstāt germāniju ar silīciju.

Silīcija tranzistora pieaugums

Pirms Eight Renegades nodibināja Fairchild Semiconductor, germānija tranzistori bija dominējošais tranzistoru tirgus — 1957. gadā ASV tika ražoti gandrīz 30 miljoni tranzistoru, tikai viens miljons silīcija tranzistoru un gandrīz 29 miljoni germānija tranzistoru.Ar 20% tirgus daļu Texas Instruments kļuva par gigantu tranzistoru tirgū.
Astoņi Renegades un Fairchild Semiconductor

Tirgus lielākie klienti, ASV valdība un militārpersonas, vēlas izmantot mikroshēmas lielā skaitā raķetēs un raķetēs, palielinot vērtīgo palaišanas slodzi un uzlabojot vadības termināļu uzticamību.Taču tranzistori saskarsies arī ar skarbiem darbības apstākļiem, ko izraisa augsta temperatūra un spēcīgas vibrācijas.

Germānija ir pirmais, kas zaudē temperatūras ziņā: germānija tranzistori var izturēt tikai 80°C temperatūru, savukārt militārās prasības ir stabilai darbībai pat 200°C temperatūrā.Tikai silīcija tranzistori var izturēt šo temperatūru.
Tradicionālais silīcija tranzistors

Fērčailds izgudroja silīcija tranzistoru izgatavošanas procesu, padarot tos tikpat vienkāršus un efektīvus kā drukātas grāmatas un cenas ziņā daudz lētākus nekā germānija tranzistori.Fērčailda silīcija tranzistoru izgatavošanas process ir aptuveni šāds.

Pirmkārt, ar roku tiek uzzīmēts izkārtojums, dažreiz tik liels, ka tas aizņem sienu, un pēc tam zīmējums tiek nofotografēts un samazināts līdz niecīgai caurspīdīgai loksnei, bieži vien ar divām joslām pa trim loksnēm, katra attēlo ķēdes slāni.

Otrkārt, uz sagrieztās un pulētās gludās silīcija plātnes tiek uzklāts gaismas jutīga materiāla slānis, un UV/lāzers tiek izmantots, lai aizsargātu ķēdes modeli no caurspīdīgās loksnes uz silīcija plāksnītes.

Treškārt, apgabali un līnijas caurspīdīgās loksnes tumšajā daļā atstāj neeksponētus rakstus uz silīcija plāksnītes;šie neeksponētie raksti tiek notīrīti ar skābes šķīdumu un vai nu tiek pievienoti pusvadītāju piemaisījumi (difūzijas tehnika), vai metāla vadītāji tiek pārklāti.

Ceturtkārt, atkārtojot trīs iepriekš minētās darbības katrai caurspīdīgai plāksnītei, uz silīcija plāksnēm var iegūt lielu skaitu tranzistoru, kurus sievietes sagriež mikroskopā un pēc tam savieno ar vadiem, pēc tam iepako, testē un pārdod.

Tā kā silīcija tranzistori bija pieejami lielos daudzumos, astoņi renegātie Fairchild dibinātāji bija to uzņēmumu vidū, kas varēja stāvēt līdzās tādiem milžiem kā Texas Instruments.

Svarīgs grūdiens - Intel
Tas bija vēlākais integrālās shēmas izgudrojums, kas apkopoja germānija dominējošo stāvokli.Tajā laikā bija divas tehnoloģiju līnijas: viena integrālajām shēmām uz germānija mikroshēmām no Texas Instruments un otra integrālajām shēmām uz silīcija mikroshēmām no Fairchild.Sākumā abiem uzņēmumiem bija sīvs strīds par integrālo shēmu patentu īpašumtiesībām, bet vēlāk Patentu valde atzina, ka integrālo shēmu patenti pieder abiem uzņēmumiem.
Tomēr, tā kā Fairchild process bija progresīvāks, tas kļuva par standartu integrālajām shēmām un joprojām tiek izmantots šodien.Vēlāk Noiss, integrālās shēmas izgudrotājs, un Mūra, Mūra likuma izgudrotājs, pameta Centron Semiconductor, kuri, starp citu, abi bija "Astoņu nodevēju" dalībnieki.Kopā ar Grove viņi izveidoja pasaulē lielāko pusvadītāju mikroshēmu uzņēmumu Intel.
Trīs Intel dibinātāji no kreisās: Grove, Noyce un Moore

Turpmākajā attīstībā Intel spieda silīcija mikroshēmas.Tā ir pārspējusi tādus milžus kā Texas Instruments, Motorola un IBM, kļūstot par pusvadītāju uzglabāšanas un CPU sektora karali.

Tā kā Intel kļuva par dominējošo spēlētāju šajā nozarē, silīcija beidzās arī germānija, un kādreizējā Santaklaras ieleja tika pārdēvēta par "Silīcija ieleju".Kopš tā laika silīcija mikroshēmas ir kļuvušas par līdzvērtīgu pusvadītāju mikroshēmām sabiedrības uztverē.

Tomēr germānijam ir dažas ļoti grūti risināmas problēmas, piemēram, daudzi pusvadītāju saskarnes defekti, slikta termiskā stabilitāte un blīvu oksīdu trūkums.Turklāt germānija ir rets elements, jo zemes garozā ir tikai 7 daļas uz miljonu, un arī germānija rūdas ir ļoti izkaisītas.Tā kā germānija ir ļoti reti sastopama un nav koncentrēta, germānija izejvielu izmaksas joprojām ir augstas;lietas notiek reti, un augstās izejvielu izmaksas germānija tranzistorus padara ne lētākus, tāpēc ir grūti ražot germānija tranzistorus lielā mērogā.

Tāpēc pētnieki pacēlās par līmeni un aplūkoja elementu silīciju.Varētu teikt, ka visas germānijam raksturīgās vājās puses ir silīcijam raksturīgās stiprās puses.

Silīcijs ir otrs visbiežāk sastopamais elements aiz skābekļa, taču būtībā silīcija monomērus dabā nevar atrast;tā visizplatītākie savienojumi ir silīcija dioksīds un silikāti.No tiem silīcija dioksīds savukārt ir viena no galvenajām smilšu sastāvdaļām.Turklāt tādi savienojumi kā laukšpats, granīts un kvarcs ir balstīti uz silīcija dioksīda un skābekļa savienojumiem.

Silīcijs ir termiski stabils, tam ir blīvs, ar augstu dielektriskās konstantes oksīds, un to var viegli pagatavot ar silīcija-silīcija oksīda saskarni ar ļoti maziem saskarnes defektiem.

Silīcija oksīds nešķīst ūdenī (germānija oksīds šķīst ūdenī) un nešķīst lielākajā daļā skābju, kas vienkārši lieliski atbilst korozijas drukas tehnikai, ko izmanto iespiedshēmu plates.Šīs kombinācijas produkts ir integrētās shēmas plakanais process, kas turpinās līdz šai dienai.