ההיסטוריה של שבב הסיליקון

בעוד שהמחשבים הראשונים הגיעו לפני המצאתו, שבב הסיליקון הוא ההתקדמות שאיפשרה את עידן המחשבים המודרני. היכולת ליצור לוח מעגלים ממוזער מתוך המוליך למחצה הזה היא שהעניקה למחשבים עצומים התקדמות במהירות ודיוק, והפכה אותם ממכשירים בגודל חדר למכונות שיכולות לשבת על שולחן או הברכיים שלך.

מחשבים מוקדמים השתמשו במכשירים הנקראים צינורות ואקום בעיצובי המעגל שלהם, ששימשו כשערים להפעלה וכיבוי של זרמים כדי לכוון את פעולת המחשב ולאגור מידע. עם זאת, אלו היו רכיבים שבירים ונכשלו לעתים קרובות במהלך פעולה רגילה. בשנת 1947, המצאת הטרנזיסטור החליפה את צינור הוואקום בתכנון המחשב, ורכיבים קטנים אלו דרשו חומר מוליך למחצה כדי לתפקד. טרנזיסטורים מוקדמים הכילו גרמניום, אך בסופו של דבר הפך הסיליקון למוליך למחצה המועדף על אדריכלי מחשבים.

כמוליך למחצה, לסיליקון יש תכונות חשמליות שנמצאות בין מוליכים לנגדים. היצרנים יכולים לשנות כימית את הסיליקון הבסיסי כדי לשנות את התכונות החשמליות שלו, מה שגורם לו להוליך חשמל בהתאם לצרכים הספציפיים של היחידה. זה אפשר למעצבי מחשבים ליצור רבים מהרכיבים שלהם מאותו חומר, במקום לדרוש חוטים נפרדים וחומרים אחרים כדי להשיג את אותן תוצאות.

לרוע המזל, המעגלים המורכבים הנדרשים עבור מחשבים רבי עוצמה עדיין גרם לכך שהמכשירים היו צריכים להיות גדולים במיוחד. עם זאת, בשנת 1958, ג'ק קילבי הגה את הרעיון ליצור את המעגל שהרכיב מחשב במיניאטורי, באמצעות יחיד גוש של מוליך למחצה והדפסת המעגל למעלה במתכת במקום ליצור את המעגל מחוטים נפרדים ו רכיבים. שישה חודשים לאחר מכן, רוברט נויס הגה את הרעיון להניח את המתכת מעל המוליך למחצה ואז לחרוט את החלקים המיותרים כדי ליצור את המעגל המשולב. התקדמות אלו הקטינו מאוד את גודלם של מעגלי מחשב, ואיפשרו לראשונה לייצר אותם בכמות גדולה.

כיום, יצרני שבבי סיליקון משתמשים באור אולטרה סגול חזק כדי לחרוט את השבבים שלהם. לאחר הנחת סרט רגיש לאור על פרוסת סיליקון, האור זורח דרך מסכת מעגל וממתג את הסרט בתמונה של עיצוב המעגל. היצרן חותך את האזורים הלא מוגנים, ואז מניח שכבה נוספת של סיליקון וחוזר על התהליך. לבסוף, שכבה אחרונה של סרט מזהה את מעגל המתכת שמכסה את השבב, ומשלים את המעגל החשמלי. שבבי סיליקון מודרניים יכולים להכיל שכבות רבות ושונות בעלות תכונות חשמליות שונות, על מנת להתאים לצרכים החשמליים של תכנון המחשב.