Die Geschichte des Siliziumchips

Während die ersten Computer vor seiner Erfindung entstanden, ist der Silizium-Mikrochip der Fortschritt, der das moderne Computerzeitalter ermöglicht hat. Die Fähigkeit, aus diesem Halbleiter eine miniaturisierte Leiterplatte zu erstellen, gab den Computern enorme Möglichkeiten Fortschritte in Bezug auf Geschwindigkeit und Genauigkeit, wodurch sie von raumgroßen Geräten zu Maschinen werden, die auf einem Schreibtisch Platz finden oder dein Schoß.

Frühe Computer verwendeten in ihren Schaltungsdesigns sogenannte Vakuumröhren, die als Tore zum Ein- und Ausschalten von Strömen dienten, um die Funktion des Computers zu steuern und Informationen zu speichern. Dies waren jedoch zerbrechliche Komponenten, die im normalen Betrieb häufig ausfielen. Im Jahr 1947 ersetzte die Erfindung des Transistors die Vakuumröhre im Computerdesign, und diese kleinen Komponenten erforderten ein halbleitendes Material, um zu funktionieren. Frühe Transistoren enthielten Germanium, aber schließlich wurde Silizium der Halbleiter der Wahl für Computerarchitekten.

Silizium hat als Halbleiter elektrische Eigenschaften, die zwischen Leitern und Widerständen liegen. Hersteller können das Basissilizium chemisch verändern, um seine elektrischen Eigenschaften zu ändern, sodass es je nach den spezifischen Anforderungen des Geräts Strom leitet. Dies ermöglichte es Computerdesignern, viele ihrer Komponenten aus demselben Material herzustellen, anstatt separate Drähte und andere Materialien zu benötigen, um die gleichen Ergebnisse zu erzielen.

Leider mussten die Geräte wegen der komplexen Schaltungen, die für leistungsstarke Computer erforderlich sind, immer noch sehr groß sein. 1958 hatte Jack Kilby jedoch die Idee, die Schaltung eines Computers im Miniaturformat mit einem einzigen zu bauen Halbleiterblock und Drucken der Schaltung oben in Metall, anstatt die Schaltung aus separaten Drähten zu erstellen und Komponenten. Sechs Monate später hatte Robert Noyce die Idee, das Metall über den Halbleiter zu legen und dann die unnötigen Teile wegzuätzen, um die integrierte Schaltung zu erstellen. Diese Fortschritte reduzierten die Größe von Computerschaltkreisen erheblich und ermöglichten erstmals deren Massenproduktion.

Heutzutage verwenden Hersteller von Siliziumchips hochenergetisches ultraviolettes Licht, um ihre Chips zu ätzen. Nach dem Aufbringen eines lichtempfindlichen Films auf einen Siliziumwafer scheint das Licht durch eine Schaltungsmaske und brennt den Film in das Bild des Schaltungsdesigns ein. Der Hersteller schneidet die ungeschützten Stellen weg, legt eine weitere Schicht Silikon auf und wiederholt den Vorgang. Schließlich identifiziert eine letzte Filmschicht die Metallschaltung, die den Chip abdeckt und den elektrischen Stromkreis vervollständigt. Moderne Siliziumchips können viele verschiedene Schichten mit unterschiedlichen elektrischen Eigenschaften enthalten, um den elektrischen Anforderungen des Computerdesigns gerecht zu werden.