Komponen elektronik Cip IC Litar bersepadu TPA3116D2DADR yang baharu dan asli

Pada hari-hari awal cip semikonduktor, silikon bukanlah watak utama, germanium adalah.Transistor pertama ialah transistor berasaskan germanium dan cip litar bersepadu pertama ialah cip germanium.
Transistor pertama telah dicipta oleh Bardeen dan Bratton, yang mencipta transistor bipolar (BJT).Diod simpang P/N pertama telah dicipta oleh Shockley dan, serta-merta, jenis simpang yang direka oleh Shockley ini menjadi struktur standard untuk BJT dan sedang dalam perkhidmatan hari ini.Mereka bertiga juga dianugerahkan Hadiah Nobel dalam Fizik pada tahun itu pada tahun 1956.
Transistor hanya boleh difahami sebagai suis kecil.Bergantung kepada sifat semikonduktor, semikonduktor jenis N boleh dibentuk dengan mendopan semikonduktor dengan fosforus dan semikonduktor jenis P dengan boron.Gabungan semikonduktor jenis-N dan jenis-P membentuk simpang PN, struktur penting dalam cip elektronik;ini membolehkan operasi logik tertentu dilakukan (seperti dengan-gerbang, atau-gerbang, bukan-gerbang, dsb.)
Germanium, bagaimanapun, mempunyai beberapa masalah yang sangat sukar, seperti banyak kecacatan antara muka dalam semikonduktor, kestabilan haba yang lemah, dan kekurangan oksida tumpat.Selain itu, germanium adalah unsur yang jarang berlaku, dengan hanya 7 bahagian per juta dalam kerak bumi, dan bijih germanium juga sangat bertaburan.Kerana germanium sangat jarang dan tidak tertumpu menyebabkan kos bahan mentah untuk germanium kekal tinggi;perkara yang jarang berlaku, dan kos bahan mentah yang tinggi menjadikan transistor germanium tidak lebih murah, jadi sukar untuk menghasilkan transistor germanium secara besar-besaran.

Penyelidik, oleh itu, melonjak satu tahap dan melihat unsur silikon.Anda boleh mengatakan bahawa semua kekurangan yang wujud germanium adalah kelebihan sedia ada silikon.

Silikon ialah unsur kedua paling banyak selepas oksigen, tetapi anda pada dasarnya tidak dapat mencari monomer silikon dalam alam semula jadi;sebatian yang paling biasa ialah silika dan silikat.Daripada jumlah ini, silika pula merupakan salah satu komponen utama pasir.Selain itu, sebatian seperti feldspar, granit dan kuarza semuanya berasaskan sebatian silika-oksigen.

Silikon adalah stabil dari segi terma, mempunyai oksida pemalar dielektrik yang padat dan tinggi, dan boleh disediakan dengan mudah dengan antara muka silikon-silikon oksida dengan kecacatan antara muka yang sangat sedikit.

Silikon oksida tidak larut dalam air (germanium oksida larut dalam air) dan tidak larut dalam kebanyakan asid, yang merupakan padanan sempurna untuk teknik pencetakan kakisan yang digunakan untuk papan litar bercetak.Hasil gabungan ini adalah proses rata untuk litar bersepadu yang berterusan sehingga hari ini.
Lajur kristal silikon

Perjalanan silikon ke puncak
Usaha yang gagal: Dikatakan bahawa Shockley melihat peluang pasaran yang besar pada masa yang belum ada yang berjaya membuat transistor silikon;itulah sebabnya dia meninggalkan Bell Labs pada tahun 1956 untuk memulakan syarikatnya sendiri di California.Malangnya, Shockley bukanlah seorang usahawan yang baik dan pengurusan perniagaannya adalah tugas yang bodoh berbanding kemahiran akademiknya.Jadi Shockley sendiri tidak memenuhi cita-cita untuk menggantikan germanium dengan silikon, dan pentas sepanjang hayatnya ialah podium di Universiti Stanford.Setahun selepas penubuhannya, lapan lelaki muda berbakat yang direkrutnya telah berpaling tadah daripadanya secara beramai-ramai, dan "lapan pengkhianat"lah yang akan melengkapkan cita-cita untuk menggantikan germanium dengan silikon.

Kebangkitan transistor silikon

Sebelum Lapan Renegades mengasaskan Fairchild Semiconductor, transistor germanium adalah pasaran dominan untuk transistor, dengan hampir 30 juta transistor dikeluarkan di Amerika Syarikat pada tahun 1957, hanya satu juta transistor silikon dan hampir 29 juta transistor germanium.Dengan bahagian pasaran 20%, Texas Instruments menjadi gergasi dalam pasaran transistor.
Lapan Renegades dan Semikonduktor Fairchild

Pelanggan terbesar pasaran, kerajaan AS dan tentera, mahu menggunakan cip dalam jumlah besar dalam roket dan peluru berpandu, meningkatkan beban pelancaran yang berharga dan meningkatkan kebolehpercayaan terminal kawalan.Tetapi transistor juga akan menghadapi keadaan operasi yang teruk yang disebabkan oleh suhu tinggi dan getaran ganas.

Germanium adalah yang pertama mengalami kerugian apabila ia berkaitan dengan suhu: transistor germanium boleh menahan suhu hanya 80°C, manakala keperluan tentera adalah untuk operasi yang stabil walaupun pada 200°C.Hanya transistor silikon boleh menahan suhu ini.
Transistor silikon tradisional

Fairchild mencipta proses membuat transistor silikon, menjadikannya semudah dan cekap seperti buku bercetak dan jauh lebih murah daripada transistor germanium dari segi harga.Proses Fairchild untuk membuat transistor silikon adalah kasar seperti berikut.

Pertama, susun atur dilukis dengan tangan, kadangkala terlalu besar sehingga memuatkan dinding, dan kemudian lukisan itu difoto dan dikurangkan kepada helaian lut sinar kecil, selalunya dengan dua lorong tiga helaian, setiap satu mewakili lapisan litar.

Kedua, lapisan bahan peka cahaya digunakan pada wafer silikon licin yang dihiris dan digilap, dan UV/laser digunakan untuk melindungi corak litar daripada lembaran transiluminasi pada wafer silikon.

Ketiga, kawasan dan garisan di bahagian gelap lembaran transiluminasi meninggalkan corak yang tidak terdedah pada wafer silikon;corak yang tidak terdedah ini dibersihkan dengan larutan asid, dan sama ada kekotoran semikonduktor ditambah (teknik resapan) atau konduktor logam disalut.

Keempat, mengulangi tiga langkah di atas untuk setiap wafer lut sinar, sejumlah besar transistor boleh diperoleh pada wafer silikon, yang dipotong oleh pekerja wanita di bawah mikroskop dan kemudian disambungkan ke wayar, kemudian dibungkus, diuji, dan dijual.

Dengan transistor silikon tersedia dalam kuantiti yang banyak, lapan pengasas Fairchild yang murtad adalah antara syarikat yang boleh berdiri bersama gergasi seperti Texas Instruments.

Tolakan penting - Intel
Ia adalah ciptaan litar bersepadu seterusnya yang merumuskan penguasaan germanium.Pada masa itu, terdapat dua talian teknologi, satu untuk litar bersepadu pada cip germanium dari Texas Instruments dan satu untuk litar bersepadu pada cip silikon dari Fairchild.Pada mulanya, kedua-dua syarikat mempunyai pertikaian sengit mengenai pemilikan paten pada litar bersepadu, tetapi kemudian Pejabat Paten mengiktiraf pemilikan paten pada litar bersepadu oleh kedua-dua syarikat.
Walau bagaimanapun, kerana proses Fairchild lebih maju, ia menjadi standard untuk litar bersepadu dan terus digunakan hari ini.Kemudian, Noyce, pencipta litar bersepadu, dan Moore, pencipta Undang-undang Moore, meninggalkan Centron Semiconductor, yang, secara kebetulan, kedua-duanya ahli "Lapan Pengkhianat".Bersama-sama dengan Grove, mereka mencipta syarikat cip semikonduktor terbesar di dunia yang kini, Intel.
Tiga pengasas Intel, dari kiri: Grove, Noyce, dan Moore

Dalam perkembangan seterusnya, Intel menolak cip silikon.Ia telah mengalahkan syarikat gergasi seperti Texas Instruments, Motorola, dan IBM untuk menjadi raja bagi storan semikonduktor dan sektor CPU.

Memandangkan Intel menjadi pemain dominan dalam industri, silikon juga menamatkan germanium, dan apa yang pernah menjadi Santa Clara Valley telah dinamakan semula sebagai "Silicon Valley".Sejak itu, cip silikon telah menjadi setara dengan cip semikonduktor dalam persepsi awam.

Germanium, bagaimanapun, mempunyai beberapa masalah yang sangat sukar untuk diselesaikan, seperti banyak kecacatan antara muka semikonduktor, kestabilan haba yang lemah, dan kekurangan oksida padat.Selain itu, germanium adalah unsur yang jarang berlaku, dengan hanya 7 bahagian per juta dalam kerak bumi, dan bijih germanium juga sangat bertaburan.Kerana germanium sangat jarang dan tidak tertumpu menyebabkan kos bahan mentah untuk germanium kekal tinggi;perkara yang jarang berlaku, dan kos bahan mentah yang tinggi menjadikan transistor germanium tidak lebih murah, jadi sukar untuk menghasilkan transistor germanium secara besar-besaran.

Penyelidik, oleh itu, melonjak satu tahap dan melihat unsur silikon.Anda boleh mengatakan bahawa semua kelemahan yang wujud germanium adalah kekuatan sedia ada silikon.

Silikon ialah unsur kedua paling banyak selepas oksigen, tetapi anda pada dasarnya tidak dapat mencari monomer silikon dalam alam semula jadi;sebatian yang paling biasa ialah silika dan silikat.Daripada jumlah ini, silika pula merupakan salah satu komponen utama pasir.Selain itu, sebatian seperti feldspar, granit dan kuarza semuanya berasaskan sebatian silika-oksigen.

Silikon adalah stabil dari segi terma, mempunyai oksida pemalar dielektrik yang padat dan tinggi, dan boleh disediakan dengan mudah dengan antara muka silikon-silikon oksida dengan kecacatan antara muka yang sangat sedikit.

Silikon oksida tidak larut dalam air (germanium oksida larut dalam air) dan tidak larut dalam kebanyakan asid, yang merupakan padanan sempurna untuk teknik pencetakan kakisan yang digunakan untuk papan litar bercetak.Hasil gabungan ini ialah proses satah litar bersepadu yang berterusan sehingga kini.