Piisirun historia

Vaikka ensimmäiset tietokoneet syntyivät ennen sen keksimistä, piimikrosiru on edistysaskel, joka teki modernin tietokoneajan mahdolliseksi. Kyky luoda miniatyrisoitu piirilevy tästä puolijohteesta oli se, mikä antoi tietokoneille valtavan määrän nopeuden ja tarkkuuden edistysaskel, muuttaen ne huonekokoisista laitteista koneiksi, jotka voisivat istua pöydällä tai syliisi.

Varhaiset tietokoneet käyttivät piirirakenteissaan tyhjiöputkiksi kutsuttuja laitteita, jotka toimivat portteina virtojen kytkemiseen päälle ja pois ohjaamaan tietokoneen toimintaa ja tallentamaan tietoja. Nämä olivat kuitenkin herkkiä osia, ja ne epäonnistuivat usein normaalin käytön aikana. Vuonna 1947 transistorin keksintö korvasi tyhjiöputken tietokonesuunnittelussa, ja nämä pienet komponentit vaativat puolijohtavaa materiaalia toimiakseen. Varhaiset transistorit sisälsivät germaniumia, mutta lopulta piistä tuli tietokonearkkitehtien suosikkipuolijohde.

Puolijohteena piillä on sähköisiä ominaisuuksia, jotka sijaitsevat johtimien ja vastusten välissä. Valmistajat voivat muuttaa peruspiitä kemiallisesti muuttaakseen sen sähköisiä ominaisuuksia, jolloin se johtaa sähköä yksikön erityistarpeiden mukaan. Tämän ansiosta tietokonesuunnittelijat pystyivät luomaan monia komponenttejaan samasta materiaalista sen sijaan, että vaatisivat erillisiä johtoja ja muita materiaaleja samojen tulosten saavuttamiseksi.

Valitettavasti tehokkaiden tietokoneiden vaatimat monimutkaiset piirit tarkoittivat silti, että laitteiden oli oltava erittäin suuria. Vuonna 1958 Jack Kilby kuitenkin keksi idean luoda piirit, jotka muodostivat pienoistietokoneen käyttämällä yhtä puolijohdelohko ja piirin painaminen metalliin sen sijaan, että luotaisiin piiri erillisistä johtimista ja komponentit. Kuusi kuukautta myöhemmin Robert Noyce keksi idean asettaa metallin puolijohteen päälle ja sitten syövyttää tarpeettomat osat pois integroidun piirin luomiseksi. Nämä edistysaskeleet pienensivät huomattavasti tietokonepiirien kokoa ja mahdollistivat niiden massatuotannon ensimmäistä kertaa.

Nykyään piisirujen valmistajat käyttävät suuritehoista ultraviolettivaloa sirujensa syövyttämiseen. Kun valoherkkä kalvo on asetettu piikiekolle, valo loistaa piirimaskin läpi ja leimaa kalvon piirisuunnittelun kuvaan. Valmistaja leikkaa pois suojaamattomat alueet ja laskee sitten toisen piikerroksen ja toistaa prosessin. Lopuksi, viimeinen kalvokerros identifioi metallipiirin, joka sulkee sirun ja täydentää sähköpiirin. Nykyaikaiset piisirut voivat sisältää monia erilaisia ​​kerroksia, joilla on erilaiset sähköominaisuudet, jotta ne sopivat tietokonesuunnittelun sähkötarpeisiin.