Datora mikroshēmas attēls.
Attēla kredīts: MauMyHaT/iStock/Getty Images
Lai gan pirmie datori radās pirms izgudrošanas, silīcija mikroshēma ir sasniegums, kas padarīja iespējamu mūsdienu datoru laikmetu. Spēja no šī pusvadītāja izveidot miniaturizētu shēmas plati bija tas, kas sniedza datoriem plašumu ātruma un precizitātes uzlabojumi, pārveidojot tās no istabas izmēra ierīcēm par mašīnām, kuras var sēdēt uz galda vai jūsu klēpī.
Agrīna ķēžu projektēšana
Agrīnie datori to ķēžu konstrukcijās izmantoja ierīces, ko sauca par vakuumlampām, kas kalpoja kā vārti, lai ieslēgtu un izslēgtu strāvu, lai vadītu datora funkcijas un uzglabātu informāciju. Tomēr tie bija trausli komponenti un bieži sabojājās normālas darbības laikā. 1947. gadā ar tranzistora izgudrojumu datoru dizainā tika aizstāta vakuuma caurule, un šo mazo komponentu darbībai bija nepieciešams pusvadošs materiāls. Agrīnie tranzistori saturēja germāniju, bet galu galā silīcijs kļuva par datoru arhitektu izvēlēto pusvadītāju.
Dienas video
Silīcija priekšrocības
Kā pusvadītājam silīcijam ir elektriskās īpašības, kas atrodas starp vadītājiem un rezistoriem. Ražotāji var ķīmiski pārveidot bāzes silīciju, lai mainītu tā elektriskās īpašības, liekot tam vadīt elektrību atkarībā no iekārtas īpašajām vajadzībām. Tas ļāva datoru dizaineriem izveidot daudzas savas sastāvdaļas no viena un tā paša materiāla, nevis prasīt atsevišķus vadus un citus materiālus, lai sasniegtu tādus pašus rezultātus.
Mikroshēma
Diemžēl jaudīgiem datoriem nepieciešamās sarežģītās shēmas joprojām nozīmēja, ka ierīcēm bija jābūt ārkārtīgi lielām. Tomēr 1958. gadā Džekam Kilbijam radās ideja izveidot shēmas, kas veido miniatūru datoru, izmantojot vienu pusvadītāju bloku un ķēdes drukāšanu virsū metālā, nevis veidojot ķēdi no atsevišķiem vadiem un sastāvdaļas. Pēc sešiem mēnešiem Roberts Noiss nāca klajā ar ideju uzlikt metālu virs pusvadītāja un pēc tam kodināt nevajadzīgās daļas, lai izveidotu integrēto shēmu. Šie sasniegumi ievērojami samazināja datoru shēmu izmēru un ļāva tos pirmo reizi ražot masveidā.
Silīcija mikroshēmu izgatavošana
Mūsdienās silīcija mikroshēmu ražotāji mikroshēmu kodināšanai izmanto jaudīgu ultravioleto gaismu. Pēc gaismjutīgas plēves uzlikšanas uz silīcija plāksnītes gaisma spīd caur ķēdes masku un iezīmē plēvi ķēdes dizaina attēlā. Ražotājs nogriež neaizsargātās vietas, pēc tam uzliek vēl vienu silīcija slāni un atkārto procesu. Visbeidzot, pēdējais plēves slānis identificē metāla shēmu, kas noslēdz mikroshēmu, pabeidzot elektrisko ķēdi. Mūsdienu silīcija mikroshēmās var būt daudz dažādu slāņu ar dažādām elektriskām īpašībām, lai tie atbilstu datora dizaina elektriskajām vajadzībām.
