Afbeelding van een computerchip.
Afbeelding tegoed: MauMyHaT/iStock/Getty Images
Terwijl de eerste computers tot stand kwamen vóór de uitvinding, is de siliciummicrochip de vooruitgang die het moderne computertijdperk mogelijk heeft gemaakt. De mogelijkheid om een geminiaturiseerde printplaat te maken van deze halfgeleider was wat computers enorm gaf verbeteringen in snelheid en nauwkeurigheid, waardoor ze van kamergrote apparaten worden getransformeerd tot machines die op een bureau kunnen staan of je schoot.
Vroeg circuitontwerp
Vroege computers gebruikten apparaten die vacuümbuizen worden genoemd in hun circuitontwerpen, die als poorten dienden om stromen in en uit te schakelen om de functie van de computer te sturen en informatie op te slaan. Dit waren echter fragiele componenten en faalden vaak tijdens normaal gebruik. In 1947 verving de uitvinding van de transistor de vacuümbuis in computerontwerp, en deze kleine componenten vereisten een halfgeleidend materiaal om te functioneren. Vroege transistors bevatten germanium, maar uiteindelijk werd silicium de favoriete halfgeleider van computerarchitecten.
Video van de dag
Voordelen van silicium
Als halfgeleider heeft silicium elektrische eigenschappen die tussen geleiders en weerstanden in liggen. Fabrikanten kunnen het basissilicium chemisch wijzigen om de elektrische eigenschappen ervan te veranderen, waardoor het elektriciteit geleidt, afhankelijk van de specifieke behoeften van het apparaat. Hierdoor konden computerontwerpers veel van hun componenten uit hetzelfde materiaal maken, in plaats van aparte draden en andere materialen nodig te hebben om dezelfde resultaten te bereiken.
de microchip
Helaas betekende de complexe schakeling die nodig is voor krachtige computers nog steeds dat de apparaten extreem groot moesten zijn. In 1958 kwam Jack Kilby echter op het idee om het circuit te maken waaruit een computer in miniatuur bestaat, met behulp van een enkele blok halfgeleider en print het circuit bovenop in metaal in plaats van het circuit uit afzonderlijke draden te maken en componenten. Zes maanden later kwam Robert Noyce op het idee om het metaal over de halfgeleider te leggen en vervolgens de onnodige onderdelen weg te etsen om de geïntegreerde schakeling te maken. Door deze verbeteringen werd de omvang van computercircuits sterk verminderd en werd het voor de eerste keer mogelijk om ze in massa te produceren.
Fabricage van siliciumchips
Tegenwoordig gebruiken fabrikanten van siliciumchips krachtig ultraviolet licht om hun chips te etsen. Nadat een lichtgevoelige film op een siliciumwafel is geplaatst, schijnt het licht door een circuitmasker en brandt de film in het beeld van het circuitontwerp. De fabrikant snijdt de onbeschermde gebieden weg, legt vervolgens een nieuwe laag silicium en herhaalt het proces. Ten slotte identificeert een laatste filmlaag de metalen circuits die de chip afdekken, waardoor het elektrische circuit wordt voltooid. Moderne siliciumchips kunnen veel verschillende lagen met verschillende elektrische eigenschappen bevatten om aan de elektrische behoeften van het computerontwerp te voldoen.
