تاريخ الترانزستور ، الجزء 3: إعادة اختراع متعددة

لأكثر من مائة عام ، كان كلب تمثيلي يهز ذيله الرقمي. محاولات لتوسيع قدرات حواسنا - البصر والسمع وحتى ، بطريقة ما ، قاد المهندسين والعلماء للبحث عن أفضل مكونات التلغراف والهاتف والراديو والرادار. من حسن الحظ ، وجدت عمليات البحث هذه طريقة لإنشاء أنواع جديدة من الأجهزة الرقمية. وقررت أن أحكي قصة هذا التمجيد المستمر ، حيث قام مهندسو الاتصالات بتوفير المواد المصدر لأجهزة الكمبيوتر الرقمية الأولى ، وأحيانًا صمموا وصمموا هذه الحواسيب بأنفسهم.

لكن بحلول ستينيات القرن العشرين ، انتهى هذا التعاون المثمر ، ومعه قصتي. لم تعد هناك حاجة لمصنعي المعدات الرقمية للنظر في عالم التلغراف والهاتف والراديو بحثًا عن مفاتيح محسّنة جديدة ، لأن الترانزستور نفسه وفر مصدراً لا ينضب للتحسينات. سنة بعد سنة ، حفروا أعمق وأعمق ، ودائمًا ما وجدوا طرقًا لزيادة السرعة بشكل كبير وخفض التكلفة.

ومع ذلك ، لم يحدث أي من هذا لو توقف اختراع الترانزستور في أعمال باردين وبريتين .

بداية بطيئة

لم يكن هناك حماس نشط في الصحافة الشعبية لإعلان بيل عن اختراع الترانزستور. في 1 يوليو 1948 ، أخذت صحيفة نيويورك تايمز ثلاث فقرات لهذا الحدث في أسفل ملخص إذاعة الأخبار. علاوة على ذلك ، ظهرت هذه الأخبار بعد أخبار ، من الواضح أنها تعتبر أكثر أهمية: على سبيل المثال ، برنامج إذاعي مدته ساعة واحدة "Waltz Time" ، كان من المفترض أن يظهر على شبكة NBC. بعد فوات الأوان ، قد نرغب في الضحك ، أو حتى تأنيب مؤلفين غير معروفين - كيف لم يتعرفوا على الحدث الذي قلب العالم رأسًا على عقب؟



لكن نظرة إلى الماضي تشوه الإدراك ، تضخيم تلك الإشارات التي نعرف أهميتها ، على الرغم من أنها ضاعت في ذلك الوقت في بحر من الضوضاء. كان الترانزستور لعام 1948 مختلفًا تمامًا عن ترانزستورات أجهزة الكمبيوتر ، التي قرأتها في هذا المقال (إذا لم تقرر طباعتها). اختلفوا كثيرًا ، على الرغم من الاسم نفسه ، والخط المستمر للميراث الذي يربطهم ، يجب اعتبارهم أنواعًا مختلفة ، إن لم تكن أجناس مختلفة. لديهم تركيبات مختلفة ، هياكل مختلفة ، مبادئ مختلفة للعمل ، ناهيك عن الفرق الهائل في الأحجام. فقط بفضل الاختراعات المستمرة المتكررة ، يمكن للجهاز المحرج الذي صممه باردين وبريتن أن يغير العالم وحياتنا.

في الواقع ، فإن الترانزستور الجرمانيوم مع نقطة اتصال واحدة لا يستحق المزيد من الاهتمام أكثر مما تلقاه. كان لديه العديد من العيوب الموروثة من أنبوب الإلكترون. كان ، بالطبع ، أصغر بكثير من أكثر المصابيح المدمجة. يعني عدم وجود خيط ساخن أنه ينتج حرارة أقل ، ويستهلك طاقة أقل ، ولا يحترق ولا يتطلب التدفئة قبل الاستخدام.

ومع ذلك ، أدى تراكم الأوساخ على سطح التلامس إلى إخفاقات وإلغاء القدرة على إطالة عمر الخدمة ؛ أعطى إشارة صاخبة. يعمل فقط في طاقة منخفضة وفي نطاق تردد ضيق ؛ رفض في وجود الحرارة والبرودة أو الرطوبة ؛ ولا يمكن إنتاجها بشكل موحد. العديد من الترانزستورات التي تم إنشاؤها بنفس الطريقة من قبل نفس الأشخاص سيكون لها خصائص كهربائية مختلفة بتحد. وكان كل هذا مصحوبًا بتكلفة أعلى بثماني مرات من تكلفة المصباح القياسي.

بحلول عام 1952 فقط ، تمكنت مختبرات بيل (وغيرها من مالكي براءات الاختراع) من حل مشكلات الإنتاج بما يكفي لكي تصبح الترانزستورات التي لها نقطة اتصال واحدة أجهزة عملية ، وحتى ذلك الحين لم تنتشر بشكل خاص خارج سوق أجهزة السمع ، حيث كانت حساسية السعر منخفضة نسبيًا. والمزايا المتعلقة عمر البطارية تجاوزت العيوب.

ومع ذلك ، فقد بدأت المحاولات الأولى بالفعل في تحويل الترانزستور إلى شيء أفضل وأكثر فائدة. لقد بدأوا في وقت أبكر بكثير من اللحظة التي علم فيها الجمهور بوجودها.

طموح شوكلي

بحلول نهاية عام 1947 ، شرع بيل شوكلي في رحلة مثيرة إلى شيكاغو في حالة من الإثارة الشديدة. كان لديه أفكار غامضة حول كيفية تجاوز الترانزستور الذي اخترعه مؤخرا باردين وبريتين ، ولكن حتى الآن لم يكن لديه فرصة لتطويرها. لذلك ، بدلاً من الاستمتاع بفترة راحة بين المراحل في عمله ، أمضى عيد الميلاد ورأس السنة في الفندق ، حيث ملأ حوالي 20 صفحة من دفتر ملاحظات بأفكاره. كان من بينها اقتراح ترانزستور جديد يتكون من ساندويتش أشباه الموصلات - شريحة من الجرمانيوم من النوع p بين قطعتين من النوع n.

بتشجيع من وجود مثل هذا الآس حتى جعبته ، قدم Shockley مطالبة إلى Bardin و Bretstein عند عودتهما إلى Murray Hill ، مطالبين بكل الشهرة لاختراع الترانزستور. ألم تكن فكرته عن التأثير الميداني الذي جعل باردين وبريتين يجلسان في المختبر؟ أليس من الضروري بسبب هذا نقل جميع الحقوق إلى براءة اختراع له؟ ومع ذلك ، فقد تبين أن خدعة شوكلي كانت جانبية: اكتشف محامو براءة اختراع بيل أن مخترعًا غير معروف ، يوليوس إدغار ليلينفيلد ، حصل على براءة اختراع لمكبر صوت لأشباه الموصلات ذي التأثير الميداني قبل حوالي 20 عامًا ، في عام 1930. بالطبع ، لم يدرك ليلينفيلد فكرته ، نظرًا لحالة المواد في ذلك الوقت ، ولكن خطر التقاطع كان كبيرًا جدًا - كان من الأفضل تجنب ذكر التأثير الميداني في براءة الاختراع تمامًا.

لذلك ، على الرغم من أن مختبرات بيل أعطت Shockley حصة سخية من شهرة المخترع ، إلا أنهما لم يذكرا سوى Bardin و Bretstein في براءة الاختراع. ومع ذلك ، لا يمكنك فعل ما قمت به: طموحات Shockley دمرت علاقته مع اثنين من المرؤوسين. توقف باردين عن العمل على الترانزستور ، وركز على الموصلية الفائقة. غادر المختبر في عام 1951. بقي بريشتاين هناك ، لكنه رفض العمل مع Shockley مرة أخرى ، وأصر على نقل إلى مجموعة أخرى.

بسبب عدم القدرة على العمل مع أشخاص آخرين ، لم يتقدم شوكلي في المختبرات ، لذلك غادر هناك أيضًا. في عام 1956 ، عاد إلى بالو ألتو لتأسيس شركته لتصنيع الترانزستور ، شوكلي أشباه الموصلات. قبل مغادرته ، انفصل عن زوجته جين عندما كانت تتعافى من سرطان الرحم ، وتزوج من إيمي لينينغ ، التي تزوجها قريبًا. لكن من بين نصفي حلمه في كاليفورنيا - شركة جديدة وزوجة جديدة - لم يتحقق سوى واحد. في عام 1957 ، تركه أفضل مهندسيه ، الغاضبين من أسلوب إدارته والاتجاه الذي قاد به الشركة ، لتأسيس شركة جديدة ، فيرتشايلد أشباه الموصلات.


شوكلي في عام 1956

حتى ألقى Shockley قذيفة فارغة لشركته وحصلت على وظيفة في قسم الهندسة الكهربائية في ستانفورد. واستمر هناك في إبعاد زملائه (وصديقه الأكبر ، الفيزيائي فريد سيتز ) عن نظريات الانحطاط العنصري والنظافة العرقية ، التي أثارت اهتمامه بمواضيع لم تحظى بشعبية في الولايات المتحدة منذ الحرب الأخيرة ، وخاصة في الأوساط الأكاديمية. وجد متعة في إطلاق العنان للنزاعات ، وتضخيم وسائل الإعلام وإثارة الاحتجاجات. توفي في عام 1989 ، مبتعدًا عن الأطفال والزملاء ، ولم يزوره إلا زوجته الثانية ، المكرسة له إلى الأبد ، إيمي.

على الرغم من فشل محاولاته المثيرة للشفقة في مجال ريادة الأعمال ، إلا أن شوكلي أسقط الحبوب في التربة الخصبة. أنتجت منطقة خليج سان فرانسيسكو العديد من شركات الإلكترونيات الصغيرة ، والتي كانت متبلرة بتمويل من الحكومة الفيدرالية خلال الحرب. فيرتشايلد أشباه الموصلات ، وهو نسل عشوائي من Shockley ، ولدت العشرات من الشركات الجديدة ، واثنتان معروفة اليوم: Intel و Advanced Micro Devices (AMD). بحلول أوائل سبعينيات القرن العشرين ، اكتسبت المنطقة لقب "سيليكون فالي". لكن انتظر دقيقة - بعد كل شيء ، ابتكر باردين وبريتين ترانزستور جرمانيوم. من أين أتى السيليكون؟


في عام 2009 ، بدا الأمر وكأنه مكان مهجور في ماونتن فيو ، حيث كان موقع شوكلي لأشباه الموصلات سابقًا. اليوم هدم المبنى.

إلى مفترق سيليكون

كان مصير نوع جديد من الترانزستور ، الذي ابتكره شوكلي في أحد فنادق شيكاغو ، أسعد كثيرًا من مصيره المخترع. كل ذلك بفضل رغبة شخص واحد في تطوير بلورات أشباه الموصلات النقية. حصل جوردون ثيل ، الكيميائي الفيزيائي من ولاية تكساس الذي درس الجرمانيوم عديم الفائدة ثم للحصول على الدكتوراه ، وظيفة في مختبر بيل في 1930s. التعلم عن الترانزستور ، كان مقتنعا بأنه يمكن تحسين موثوقيتها وقوتها بشكل كبير من خلال خلقه من بلورة واحدة نقية ، وليس من مخاليط الكريستالات ثم استخدامها. رفض شوكلي محاولاته ، واعتبرها مضيعة للموارد.

ومع ذلك ، استمر تيل وحقق نجاحًا ، بمساعدة المهندس الميكانيكي جون ليتل ، حيث ابتكر جهازًا يستخرج نواة بلورية صغيرة من الجرمانيوم المنصهر. تبريد حول النواة ، وسعت الجرمانيوم هيكلها البلوري ، وخلق شعرية أشباه الموصلات نقية مستمرة تقريبا. بحلول ربيع عام 1949 ، كان بإمكان Thiel و Little إنشاء بلورات عند الطلب ، وأظهرت الاختبارات أنهما تركا وراءهما منافسين متعدد الكريستالات. على وجه الخصوص ، يمكن أن تنقل ناقلات ثانوية مضافة إليها في غضون مائة ثانية أو حتى لفترة أطول (مقابل ما لا يزيد عن عشر ميكروثانية في عينات بلورية أخرى).

يستطيع الآن Teal تحمل المزيد من الموارد ، وتجنيد المزيد من الناس لفريقه ، من بينهم الكيميائي الفيزيائي الآخر الذي جاء إلى مختبر بيل من تكساس - مورغان سباركس. بدأوا في تغيير ذوبان لصناعة الجرمانيوم من نوع p أو n ، مضيفا كرات من الشوائب المقابلة. في غضون عام ، قاموا بتحسين التكنولوجيا إلى درجة تمكنوا من تطوير ساندويتش npn الجرمانيوم مباشرة في الذوبان. وقد عملت تمامًا كما تنبأ Shockley: قامت الإشارة الكهربائية للمادة من النوع p بتعديل التيار الكهربائي بين موصلين متصلين بالقطع n-type المحيطة به.


مورغان سباركس وجوردون تيل في منضدة العمل في مختبرات بيل

تجاوز هذا الترانزستور مع تقاطع نمت جده مع اتصال نقطة واحدة في جميع النواحي تقريبا. على وجه الخصوص ، أصبح أكثر موثوقية ويمكن التنبؤ بها ، وأنتج ضوضاء أقل بكثير (وبالتالي ، كان أكثر حساسية) ، وكفاءة في استخدام الطاقة للغاية - يستهلك طاقة أقل بمليون مرة من مصباح إلكتروني نموذجي. في يوليو 1951 ، نظمت مختبرات بيل مؤتمرا صحفيا آخر للإعلان عن اختراع جديد. حتى قبل أن يتمكن الترانزستور الأول من دخول السوق ، فقد أصبح بالفعل في الواقع غير مهم.

لكن هذه كانت البداية فقط. في عام 1952 ، أعلنت شركة جنرال إلكتريك (GE) عن تطوير عملية جديدة لإنشاء الترانزستورات مع تقاطع ، طريقة سبيكة. في إطارها ، تم دمج كرات الإنديوم (مانح من النوع p) على كلا الجانبين لشريحة رقيقة من الجرمانيوم من النوع n. كانت هذه العملية أبسط وأرخص من التحولات المتنامية في السبائك ، مثل هذا الترانزستور أعطى مقاومة أقل وترددات عالية مدعومة.


نمت وسبائك الترانزستورات

في العام التالي ، قرر جوردون ثيل العودة إلى ولايته ، وحصل على وظيفة في شركة Texas Instruments (TI) في دالاس. تأسست الشركة تحت اسم Geophysical Services، Inc. ، وأنتجت لأول مرة معدات للتنقيب عن النفط ، افتتحت TI قسمًا للإلكترونيات أثناء الحرب ، ودخلت الآن سوق الترانزستور بموجب ترخيص من Western Electric (قسم تصنيع Bell Labs).

جلب تيل معه مهارات جديدة اكتسبتها في المختبرات: القدرة على النمو وسبائك السيليكون أحادي البلورات. كان الضعف الأكثر وضوحًا في ألمانيا هو حساسيتها لدرجة الحرارة. عندما تتعرض ذرات الجرمانيوم في البلورة للحرارة ، فإنها سرعان ما أطلقت إلكترونات حرة ، وتحولت بشكل متزايد إلى موصل. عند درجة حرارة 77 درجة مئوية ، توقف عن العمل بشكل عام مثل الترانزستور. كان الهدف الرئيسي لمبيعات الترانزستور هو القوات المسلحة - مستهلك محتمل ذو حساسية منخفضة للأسعار وحاجة كبيرة إلى مكونات إلكترونية مستقرة وموثوقة وصغيرة الحجم. ومع ذلك ، فإن الجرمانيوم الحساس لدرجة الحرارة لن يكون مفيدًا في العديد من حالات الاستخدام العسكري ، وخاصة في مجال الفضاء الجوي.

كان السيليكون أكثر استقرارًا ، لكن كان عليه أن يدفع نقطة انصهار أعلى بكثير ، مقارنة بنقطة انصهار الصلب. تسبب هذا صعوبات كبيرة ، بالنظر إلى أن إنشاء الترانزستورات عالية الجودة ، كانت هناك حاجة بلورات نقية جدا. يمتص السيليكون الساخن المنصهر الشوائب من أي بوتقة كانت فيه. تمكن Teal وفريق TI من التغلب على هذه الصعوبات من خلال عينات السيليكون فائقة النقاء من DuPont. في مايو 1954 ، في مؤتمر عُقد في معهد هندسة الراديو في دايتون ، أوهايو ، أثبت ثيل أن أجهزة السيليكون الجديدة المصنعة في مختبره استمرت في العمل ، حتى عند غمرها بالزيت الساخن.

Upstarts الناجحة

أخيرًا ، بعد حوالي سبع سنوات من أول اختراع للترانزستور ، يمكن تصنيعه من مادة أصبحت مرادفًا لها. وبنفس الوقت تقريبا سيمر قبل ظهور الترانزستورات ، تشبه تقريبا الشكل المستخدم في المعالجات الدقيقة ورقائق الذاكرة لدينا.

في عام 1955 ، تعلم علماء من مختبرات بيل بنجاح كيفية تصنيع ترانزستورات السيليكون باستخدام تقنية جديدة لصناعة السبائك - وبدلاً من إضافة كرات النجاسة الصلبة إلى ذوبان السائل ، أدخلوا إضافات غازية في السطح الصلب لأشباه الموصلات ( الانتشار الحراري ). عن طريق التحكم بدقة في درجة حرارة وضغط ومدة الإجراء ، وصلوا بالضبط إلى العمق المطلوب ودرجة صناعة السبائك. أعطى تعزيز التحكم في عملية الإنتاج سيطرة أكبر على الخواص الكهربائية للمنتج النهائي. والأهم من ذلك ، أن الانتشار الحراري جعل من الممكن إنتاج المنتج على دفعات - فقد كان من الممكن صناعة صفيحة كبيرة من السيليكون ، ثم قصها إلى الترانزستورات. حصل الجيش على التمويل اللازم لمختبرات بيل ، حيث أن تنظيم الإنتاج يتطلب تكاليف مقدمة عالية. لقد احتاجوا إلى منتج جديد لخط فائق التردد للكشف المبكر عن الرادار (" خطوط الندى ") ، سلسلة من محطات الرادار في القطب الشمالي المصممة للكشف عن القاذفات السوفيتية التي تطير من القطب الشمالي ، وكانوا على استعداد لدفع 100 دولار لكل ترانزستور (هذه كانت الأوقات التي كان فيها الجديد يمكن شراء سيارة مقابل 2000 دولار).

فتح السبائك جنبًا إلى جنب مع الليثوغرافيا الضوئية ، التي تتحكم في موقع الشوائب ، إمكانية فتح الدائرة بأكملها على ركيزة أشباه الموصلات واحدة - وقد صمم هذا في وقت واحد بواسطة Fairchild Semiconductor و Texas Instruments في عام 1959. استخدمت تقنية فيرتشايلد بلانر الترسيب الكيميائي للأفلام المعدنية التي تربط التلامس الكهربائي للأفلام المعدنية. إنها تلغي الحاجة إلى الأسلاك اليدوية ، وتخفيض تكاليف الإنتاج وزيادة الموثوقية.

أخيرًا ، في عام 1960 ، قام مهندسان من مختبرات بيل (جون عطا الله وديفون خان) بتنفيذ مفهوم ترانزستور تأثير الحقل الأصلي. تمكنت طبقة أكسيد رقيقة على سطح أشباه الموصلات من قمع حالات السطح بفعالية ، ونتيجة لذلك اخترق الحقل الكهربائي من بوابة الألومنيوم السيليكون. هكذا ولدت MOSFET [ترانزستور تأثير أشباه الموصلات لأثر أشباه الموصلات] (أو بنية MOS ، من أشباه الموصلات من أكسيد المعادن) ، والتي اتضح أن من السهل تصغيرها ، والتي لا تزال تستخدم في جميع أجهزة الكمبيوتر الحديثة تقريبًا (من المثير للاهتمام أن Atalla كان في الأصل من مصر ، وكانغ من كوريا الجنوبية ، وهؤلاء المهندسين فقط تقريبا من تاريخنا بأكمله ليس لديهم جذور أوروبية).

أخيرًا ، بعد مرور ثلاثة عشر عامًا على اختراع الترانزستور الأول ، ظهر شيء يشبه الترانزستور لجهاز الكمبيوتر الخاص بك. كان إنتاجه أسهل ، حيث كان يستخدم طاقة أقل من ترانزستور مستو ، لكنه كان يتفاعل ببطء مع الإشارات. فقط بعد انتشار الدوائر المتكاملة الكبيرة التي تحتوي على مئات أو الآلاف من المكونات الموجودة على شريحة واحدة ، ظهرت مزايا ترانزستورات التأثير الميداني في المقدمة.


شكل توضيحي لبراءة اختراع لترانزستور تأثير المجال

كان التأثير الميداني هو آخر مساهمة كبيرة لبيل في تطوير الترانزستور. قامت كبرى شركات تصنيع الإلكترونيات مثل Bella Labs (مع Western Electric) و General Electric و Sylvania و Westinghouse ببناء مجموعة رائعة من الأبحاث حول أشباه الموصلات. من 1952 إلى 1965 ، سجلت مختبرات بيل فقط أكثر من مائتي براءة اختراع في هذا الموضوع. ومع ذلك ، سرعان ما وقع السوق التجاري في أيدي لاعبين جدد مثل Texas Instruments و Transitron و Fairchild.

كان سوق الترانزستور المبكر أصغر من أن يهتم به اللاعبون الكبار: حوالي 18 مليون دولار سنويًا في منتصف الخمسينيات ، مقارنةً بسوق إلكترونيات إجمالي قدره ملياري دولار ، ومع ذلك ، فإن مختبرات الأبحاث في هذه الشركات العملاقة كانت بمثابة معسكرات تدريب غير مقصودة ، حيث يمكن للعلماء الشباب استيعاب المعرفة المتعلقة بأشباه الموصلات ، بحيث بعد الانتقال إلى بيع خدماتهم للشركات الأصغر. عندما بدأ سوق الأجهزة الإلكترونية في الانكماش على محمل الجد في منتصف الستينيات ، فقد فات الأوان لبيلا ، وستنجهاوس ، والمختبرات للتنافس مع النجوم.

الانتقال أجهزة الكمبيوتر إلى الترانزستورات

في 1950s ، غزت الترانزستورات عالم الالكترونيات في المناطق الأربعة الأكثر أهمية. الأولان كانا السمع وأجهزة الراديو المحمولة ، والتي تغلب فيها انخفاض استهلاك الطاقة ، ونتيجة لذلك ، عمر البطارية الطويل ، اعتبارات أخرى. وكان الثالث الاستخدام العسكري. كان لدى الجيش الأمريكي آمال كبيرة على الترانزستورات باعتبارها مكونات موثوقة وصغيرة يمكن استخدامها في أي مكان من الراديو الميداني إلى الصواريخ الباليستية. ومع ذلك ، في البداية كان إنفاقهم على الترانزستورات يشبه المراهنة على مستقبل التكنولوجيا أكثر من التأكيد على قيمتها آنذاك. وأخيرا ، كان هناك المزيد من العمليات الحسابية الرقمية.

في مجال الكمبيوتر ، كانت عيوب التبديل على الأنابيب الإلكترونية معروفة جيدًا ، وحتى أن بعض المتشككين كانوا يعتقدون قبل الحرب أن الكمبيوتر الإلكتروني لا يمكن أن يكون جهازًا عمليًا. عندما تم تجميع الآلاف من المصابيح في جهاز واحد ، كانوا يلتهمون الكهرباء ، ويولدون كمية هائلة من الحرارة ، ومن حيث الموثوقية ، يمكن للمرء أن يعتمد فقط على الإرهاق العادي. لذلك ، أصبح الترانزستور منخفض الاستهلاك والبرد وبدون الخيوط المنقذ لمصنعي أجهزة الكمبيوتر. لم تكن عيوبه كمكبر للصوت (على سبيل المثال ، إشارة خرج ضوضاء) مثل هذه المشكلة عند استخدامه كمحول. كانت العقبة الوحيدة هي التكلفة ، وفي الوقت المناسب سوف تبدأ في الهبوط.

حدثت جميع تجارب أميركا المبكرة مع أجهزة الكمبيوتر الترانزستور عند تقاطع رغبة الجيش في استكشاف إمكانات تقنية جديدة واعدة ورغبة المهندسين في التحول إلى مفاتيح محسّنة.

في عام 1954 ، بنت مختبرات بيل TRADIC للقوات الجوية الأمريكية لمعرفة ما إذا كانت الترانزستورات ستمكن من تثبيت جهاز كمبيوتر رقمي على متن قاذفة قنابل ، واستبدالها بالملاحة التناظرية والمساعدة في العثور على الأهداف. طور لينكولن لاب من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا جهاز الكمبيوتر TX-0 كجزء من مشروع دفاع جوي واسع النطاق في عام 1956. واستخدم الجهاز متغيرًا آخر من الترانزستور ، وهو حاجز سطحي ، مناسب تمامًا للحوسبة عالية السرعة. صممت Philco جهاز الكمبيوتر SOLO الخاص بها بموجب عقد مع Navy (ولكن حقًا - بناءً على طلب NSA) ، حيث أنهت ذلك في عام 1958 (باستخدام إصدار آخر من ترانزستور حاجز السطح).

في أوروبا الغربية ، التي لم تكن تتمتع بالموارد خلال الحرب الباردة ، كانت القصة مختلفة تمامًا. آلات مثل Manchester Transistor Computer ، هارويل كاديت(اسم آخر مستوحى من مشروع ENIAC ، ومشفّر عن طريق الكتابة للخلف) ، وكان Mailüfterl النمساويان مشروعان جانبيان يستخدمان الموارد التي يمكن لمبدعيها تجميعها معًا - بما في ذلك الترانزستورات مع نقطة اتصال من الجيل الأول.

هناك الكثير من الجدل حول عنوان أول جهاز كمبيوتر يستخدم الترانزستورات. كل شيء ، بالطبع ، يعتمد على اختيار التعاريف الصحيحة للكلمات مثل "الأول" ، "الترانزستور" و "الكمبيوتر". في أي حال ، فمن المعروف أين تنتهي القصة. بدأ تسويق حواسيب الترانزستور على الفور تقريبًا. سنة بعد سنة ، أصبحت أجهزة الكمبيوتر التي تعمل بنفس السعر أكثر قوة ، وأصبحت أجهزة الكمبيوتر التي تملك نفس القوة أرخص ، وبدا أن هذه العملية لا تطاق إلى درجة أنها ارتقت إلى مرتبة القانون ، إلى جانب الجاذبية والحفاظ على الطاقة. هل نحتاج إلى مناقشة أي حصاة كانت أول من سقط؟

من أين جاء قانون مور؟

مع اقتراب نهاية سجل التبديل ، يجدر طرح السؤال: ما الذي أدى إلى ظهور هذا الانهيار؟ لماذا يوجد قانون مور (أو موجود بالفعل - نراهن مرة أخرى)؟ بالنسبة للطائرات أو المكانس الكهربائية ، لا يوجد قانون مور ، تمامًا كما لا يوجد أي لمصابيح أو مرحلات إلكترونية.

الجواب يتكون من جزأين:

1. الخصائص المنطقية للمفتاح كفئة أثرية.
2. القدرة على استخدام العمليات الكيميائية البحتة لتصنيع الترانزستورات.

أولا ، حول جوهر التبديل. مطلوب خصائص معظم القطع الأثرية لتلبية مجموعة واسعة من القيود المادية لا يرحم. يجب أن تدعم طائرة الركاب الوزن الإجمالي للعديد من الأشخاص. يجب أن يكون المكنسة الكهربائية قادرة على امتصاص كمية معينة من الأوساخ في وقت معين من منطقة جسدية معينة. ستكون الطائرات والمكانس الكهربائية عديمة الفائدة إذا تم تخفيضها إلى مقياس نانوي.

المفتاح ، وهو مفتاح تلقائي لم يلمسه أحد من قبل يد بشرية ، له قيود مادية أقل بكثير. يجب أن يكون له حالتان مختلفتان ، ويجب أن يكونا قادرين على إبلاغ مفاتيح التبديل الأخرى المماثلة بالتغيير في ولاياتهما. وهذا هو ، كل ما ينبغي أن يكون قادرا على القيام به هو تشغيل وإيقاف. ما هو خاص جدا حول الترانزستورات؟ لماذا لم تشهد أنواع المفاتيح الرقمية الأخرى هذه التحسينات الأسية؟

هنا نأتي إلى الحقيقة الثانية. يمكن تصنيع الترانزستورات باستخدام العمليات الكيميائية دون تدخل ميكانيكي. منذ البداية ، كان استخدام الشوائب الكيميائية عنصرًا رئيسيًا في تصنيع الترانزستور. ثم ظهرت عملية مستوية قضت على الخطوة الميكانيكية الأخيرة من الإنتاج - توصيل الأسلاك. نتيجة لذلك ، تخلص من آخر قيود جسدية على التصغير. لم تعد الترانزستورات بحاجة إلى أن تكون كبيرة بما يكفي لأصابع الشخص - أو لأي جهاز ميكانيكي. تم كل شيء بواسطة كيمياء بسيطة ، على نطاق صغير لا يمكن تصوره: حمض للنقش ، والضوء للتحكم في أجزاء السطح التي ستقاوم الحفر ، وأبخرة لإدخال الشوائب والأغشية المعدنية على مسارات محفورة.

ولماذا تحتاج التصغير؟ أعطى الانخفاض في الحجم مجموعة كاملة من الآثار الجانبية اللطيفة: زيادة في سرعة التبديل ، وانخفاض في استهلاك الطاقة وتكلفة النسخ الفردية. دفعت هذه الحوافز القوية الجميع إلى البحث عن طرق لزيادة تقليل المفاتيح. وانتقلت صناعة أشباه الموصلات ، على مدى حياة شخص واحد ، من صنع مفاتيح حجم مسمار إلى تعبئة عشرات الملايين من المحولات لكل ملليمتر مربع. من طلب من ثمانية دولارات لكل التبديل إلى عرض من 20 مليون التبديل لكل دولار.


شريحة ذاكرة Intel 1103 من عام 1971. لا يمكن تمييز العين عن طريق الترانزستورات الفردية ، التي لا يتجاوز حجمها سوى عشرات المايكرومترات. ومنذ ذلك الحين انخفض عددهم ألف مرة.

ماذا تقرأ:

• إرنست بروان وستوارت ماكدونالد ، ثورة في المنمنمات (1978)
• مايكل ريوردان وليليان هودسون ، كريستال فاير (1997)
• جويل شوركين ، عبقري مكسور (1997)