Ränikiibi ajalugu

Kui esimesed arvutid ilmusid enne selle leiutamist, siis räni mikrokiip on edasiminek, mis tegi kaasaegse arvutiajastu võimalikuks. Võimalus luua sellest pooljuhist miniatuurne trükkplaat oli see, mis andis arvutitele tohutu kiiruse ja täpsuse edusammud, muutes need ruumisuurustest seadmetest masinateks, mis võivad istuda laual või oma süles.

Varased arvutid kasutasid oma vooluringide konstruktsioonides seadmeid, mida kutsuti vaakumtorudeks, mis toimisid väravatena voolude sisse- ja väljalülitamiseks, et juhtida arvuti funktsioone ja salvestada teavet. Need olid aga haprad komponendid ja läksid tavapärase töö käigus sageli üles. 1947. aastal asendas transistori leiutamine arvutidisainis vaakumtoru ja need väikesed komponendid vajasid töötamiseks pooljuhtivat materjali. Varased transistorid sisaldasid germaaniumi, kuid lõpuks sai räni arvutiarhitektide eelistatud pooljuht.

Pooljuhina on ränil elektrilised omadused, mis asuvad juhtide ja takistite vahel. Tootjad saavad põhiräni keemiliselt muuta, et muuta selle elektrilisi omadusi, pannes selle elektrit juhtima sõltuvalt seadme konkreetsetest vajadustest. See võimaldas arvutidisaineritel luua palju oma komponente samast materjalist, selle asemel, et nõuda samade tulemuste saavutamiseks eraldi juhtmeid ja muid materjale.

Kahjuks tähendas võimsate arvutite jaoks vajalik keerukas vooluring ikkagi, et seadmed pidid olema äärmiselt suured. 1958. aastal tuli Jack Kilby aga ideele luua miniatuurse arvuti moodustav vooluring, kasutades üht pooljuhi plokk ja vooluringi pealetrükkimine metallist selle asemel, et luua vooluring eraldi juhtmetest ja komponendid. Kuus kuud hiljem tuli Robert Noyce ideele panna metall pooljuhi peale ja seejärel mittevajalikud osad integraallülituse loomiseks ära söövitada. Need edusammud vähendasid oluliselt arvutiahelate suurust ja võimaldasid neid esmakordselt masstootma.

Tänapäeval kasutavad ränikiipide tootjad oma kiipide söövitamiseks suure võimsusega ultraviolettvalgust. Pärast valgustundliku kile asetamist räniplaadile paistab valgus läbi vooluahela maski ja märgistab kile vooluringi kujunduse kujutisega. Tootja lõikab kaitsmata alad ära, asetab seejärel teise ränikihi ja kordab protsessi. Lõpuks, viimane kilekiht identifitseerib metallahela, mis katab kiibi, lõpetades elektriahela. Kaasaegsed ränikiibid võivad sisaldada palju erinevaid kihte erinevate elektriliste omadustega, et need vastaksid arvutidisaini elektrivajadustele.