تاريخ رقاقة السيليكون

بينما ظهرت أجهزة الكمبيوتر الأولى قبل اختراعها ، فإن رقاقة السيليكون الدقيقة هي التقدم الذي جعل عصر الكمبيوتر الحديث ممكنًا. كانت القدرة على إنشاء لوحة دوائر مصغرة من هذا أشباه الموصلات هي التي أعطت أجهزة الكمبيوتر شاسعة التطورات في السرعة والدقة ، وتحويلها من أجهزة بحجم الغرفة إلى آلات يمكن أن تجلس على مكتب أو حضنك.

استخدمت أجهزة الكمبيوتر القديمة أجهزة تسمى الأنابيب المفرغة في تصميمات الدوائر الخاصة بها ، والتي كانت بمثابة بوابات لتشغيل وإيقاف التيارات لتوجيه وظيفة الكمبيوتر وتخزين المعلومات. كانت هذه مكونات هشة ، ومع ذلك ، فشلت في كثير من الأحيان أثناء التشغيل العادي. في عام 1947 ، حل اختراع الترانزستور محل الأنبوب المفرغ في تصميم الكمبيوتر ، وكانت هذه المكونات الصغيرة تتطلب مادة شبه موصلة لتعمل. احتوت الترانزستورات المبكرة على الجرمانيوم ، ولكن في النهاية أصبح السيليكون أشباه الموصلات المفضلة لمهندسي الكمبيوتر.

كأشباه موصلات ، يمتلك السيليكون خصائص كهربائية تقع بين الموصلات والمقاومات. يمكن للمصنعين تغيير قاعدة السيليكون كيميائيًا لتغيير خصائصه الكهربائية ، مما يجعله يوصل الكهرباء حسب الاحتياجات المحددة للوحدة. سمح ذلك لمصممي الكمبيوتر بإنشاء العديد من مكوناتهم من نفس المادة ، بدلاً من طلب أسلاك منفصلة ومواد أخرى لتحقيق نفس النتائج.

لسوء الحظ ، فإن الدوائر المعقدة المطلوبة لأجهزة الكمبيوتر القوية لا تزال تعني أن الأجهزة يجب أن تكون كبيرة للغاية. ومع ذلك ، في عام 1958 ، جاء جاك كيلبي بفكرة إنشاء الدوائر التي تتكون منها الكمبيوتر في صورة مصغرة ، باستخدام واحد كتلة من أشباه الموصلات وطباعة الدائرة في الأعلى في المعدن بدلاً من إنشاء الدائرة من أسلاك منفصلة و عناصر. بعد ستة أشهر ، جاء روبرت نويس بفكرة وضع المعدن فوق أشباه الموصلات ثم حفر الأجزاء غير الضرورية لإنشاء الدائرة المتكاملة. أدت هذه التطورات إلى تقليل حجم دوائر الكمبيوتر بشكل كبير ، وجعلت من الممكن إنتاجها بكميات كبيرة لأول مرة.

اليوم ، يستخدم مصنعو رقائق السيليكون ضوءًا فوق بنفسجيًا عالي الطاقة لحفر رقائقهم. بعد وضع فيلم حساس للضوء على رقاقة سيليكون ، يضيء الضوء من خلال قناع الدائرة ويصنف الفيلم في صورة تصميم الدائرة. تقطع الشركة المصنعة المناطق غير المحمية ، ثم تضع طبقة أخرى من السيليكون وتكرر العملية. أخيرًا ، تحدد طبقة أخيرة من الفيلم الدوائر المعدنية التي تغطي الرقاقة ، لتكمل الدائرة الكهربائية. يمكن أن تحتوي رقائق السيليكون الحديثة على العديد من الطبقات المختلفة ذات الخواص الكهربائية المختلفة ، وذلك لتناسب الاحتياجات الكهربائية لتصميم الكمبيوتر.