ประวัติของชิปซิลิกอน

ในขณะที่คอมพิวเตอร์เครื่องแรกเกิดขึ้นก่อนการประดิษฐ์ ไมโครชิปซิลิกอนเป็นความก้าวหน้าที่ทำให้ยุคคอมพิวเตอร์สมัยใหม่เป็นไปได้ ความสามารถในการสร้างแผงวงจรขนาดเล็กจากเซมิคอนดักเตอร์นี้คือสิ่งที่ทำให้คอมพิวเตอร์มีมากมาย ความก้าวหน้าในด้านความเร็วและความแม่นยำ โดยเปลี่ยนจากอุปกรณ์ขนาดห้องไปเป็นเครื่องจักรที่สามารถวางบนโต๊ะได้ หรือตักของคุณ

คอมพิวเตอร์ยุคแรกใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่าหลอดสุญญากาศในการออกแบบวงจร ซึ่งทำหน้าที่เป็นประตูสำหรับเปิดและปิดกระแสไฟเพื่อควบคุมการทำงานของคอมพิวเตอร์และเก็บข้อมูล อย่างไรก็ตาม สิ่งเหล่านี้เป็นส่วนประกอบที่เปราะบาง และมักล้มเหลวระหว่างการทำงานปกติ ในปีพ.ศ. 2490 การประดิษฐ์ทรานซิสเตอร์เข้ามาแทนที่หลอดสุญญากาศในการออกแบบคอมพิวเตอร์ และส่วนประกอบขนาดเล็กเหล่านี้จำเป็นต้องใช้วัสดุกึ่งตัวนำจึงจะสามารถทำงานได้ ทรานซิสเตอร์ในยุคแรกประกอบด้วยเจอร์เมเนียม แต่ในที่สุด ซิลิคอนก็กลายเป็นสารกึ่งตัวนำที่เหมาะสำหรับสถาปนิกคอมพิวเตอร์

ในฐานะเซมิคอนดักเตอร์ ซิลิกอนมีคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่อยู่ระหว่างตัวนำและตัวต้านทาน ผู้ผลิตสามารถเปลี่ยนทางเคมีของซิลิโคนฐานเพื่อเปลี่ยนคุณสมบัติทางไฟฟ้า ทำให้นำไฟฟ้าได้ตามความต้องการเฉพาะของหน่วย สิ่งนี้ทำให้นักออกแบบคอมพิวเตอร์สามารถสร้างส่วนประกอบหลายอย่างจากวัสดุเดียวกัน แทนที่จะต้องใช้สายไฟและวัสดุอื่นๆ แยกกันเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่เหมือนกัน

น่าเสียดายที่วงจรที่ซับซ้อนซึ่งจำเป็นสำหรับคอมพิวเตอร์ที่ทรงพลังยังคงหมายความว่าอุปกรณ์ต้องมีขนาดใหญ่มาก อย่างไรก็ตาม ในปี 1958 Jack Kilby ได้เกิดแนวคิดในการสร้างวงจรที่ประกอบเป็นคอมพิวเตอร์ขนาดเล็ก โดยใช้เครื่องเดียว บล็อกของเซมิคอนดักเตอร์และพิมพ์วงจรบนโลหะแทนการสร้างวงจรจากสายแยกและ ส่วนประกอบ หกเดือนต่อมา Robert Noyce เกิดความคิดที่จะวางโลหะทับเซมิคอนดักเตอร์แล้วจึงแกะสลักชิ้นส่วนที่ไม่จำเป็นออกไปเพื่อสร้างวงจรรวม ความก้าวหน้าเหล่านี้ลดขนาดของวงจรคอมพิวเตอร์ลงอย่างมาก และทำให้สามารถผลิตเป็นจำนวนมากได้เป็นครั้งแรก

ทุกวันนี้ ผู้ผลิตชิปซิลิกอนใช้แสงอัลตราไวโอเลตกำลังแรงสูงในการกัดชิป หลังจากวางฟิล์มไวแสงบนแผ่นเวเฟอร์ซิลิกอน แสงจะส่องผ่านหน้ากากวงจรแล้วสร้างแบรนด์ฟิล์มในภาพของการออกแบบวงจร ผู้ผลิตตัดพื้นที่ที่ไม่มีการป้องกันออก จากนั้นจึงปูซิลิคอนอีกชั้นหนึ่งแล้วทำซ้ำขั้นตอนเดิม ในที่สุด ฟิล์มชั้นสุดท้ายหนึ่งชั้นจะระบุวงจรโลหะที่ปิดชิป ทำให้วงจรไฟฟ้าสมบูรณ์ ชิปซิลิกอนสมัยใหม่สามารถประกอบด้วยชั้นต่างๆ มากมายที่มีคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่แตกต่างกัน เพื่อให้เหมาะกับความต้องการทางไฟฟ้าของการออกแบบคอมพิวเตอร์