История кремниевого чипа

В то время как первые компьютеры появились еще до их изобретения, кремниевый микрочип — это достижение, которое сделало возможной современную компьютерную эру. Возможность создать миниатюрную печатную плату из этого полупроводника позволила компьютерам значительно повысить скорость и точность, превратив их из устройств размером с комнату в машины, которые можно разместить на столе или на коленях.

Ранний дизайн схемы

Ранние компьютеры использовали устройства, называемые электронными лампами, в своих схемах, которые служили воротами для включения и выключения токов, чтобы управлять работой компьютера и хранить информацию. Однако это были хрупкие компоненты, которые часто выходили из строя при нормальной работе. В 1947 году изобретение транзистора заменило вакуумную лампу в конструкции компьютеров, и для работы этих небольших компонентов требовался полупроводниковый материал. Ранние транзисторы содержали германий, но со временем кремний стал предпочтительным полупроводником для компьютерных архитекторов.

Преимущества кремния

Как полупроводник кремний имеет электрические свойства, которые лежат между проводниками и резисторами. Производители могут химически изменить базовый кремний, чтобы изменить его электрические свойства, заставив его проводить электричество в зависимости от конкретных потребностей устройства. Это позволило разработчикам компьютеров создавать многие из своих компонентов из одного и того же материала, вместо того, чтобы требовать отдельных проводов и других материалов для достижения тех же результатов.

Микрочип

К сожалению, сложные схемы, необходимые для мощных компьютеров, по-прежнему означали, что устройства должны быть очень большими. Однако в 1958 году Джеку Килби пришла в голову идея создать схему, составляющую компьютер в миниатюре, с использованием единого блока полупроводников и печатью схемы на металле вместо того, чтобы создавать схему из отдельных проводов и компонентов. Шесть месяцев спустя Роберту Нойсу пришла в голову идея наложить металл на полупроводник, а затем вытравить ненужные части для создания интегральной схемы. Эти усовершенствования значительно уменьшили размер компьютерных схем и впервые сделали возможным их массовое производство.

Производство кремниевых микросхем

Сегодня производители кремниевых чипов используют мощный ультрафиолетовый свет для травления своих чипов. После размещения светочувствительной пленки на кремниевой пластине свет проходит через маску схемы и окрашивает пленку в изображение схемы. Производитель срезает незащищенные участки, затем накладывает еще один слой силикона и повторяет процесс. Наконец, последний слой пленки идентифицирует металлическую схему, закрывающую чип, замыкающую электрическую цепь. Современные кремниевые чипы могут содержать много разных слоев с разными электрическими свойствами, чтобы удовлетворить электрические потребности компьютерной конструкции.