Nýir og upprunalegir TPA3116D2DADR samþættir rafrásir IC Chips rafeindahlutar

Í árdaga hálfleiðaraflíssins var kísill ekki aðalpersónan heldur germaníum.Fyrsti smárinn var smári sem byggður var á germaníum og fyrsti samþætta hringrásarflísinn var germaníumkubbur.
Fyrsti smári var fundinn upp af Bardeen og Bratton, sem fundu upp tvískauta smára (BJT).Fyrsta P/N tengidíóðan var fundin upp af Shockley og strax varð þessi tengitegund hönnuð af Shockley staðalbygging fyrir BJT og er í notkun í dag.Þau þrjú voru einnig veitt Nóbelsverðlaunin í eðlisfræði það ár árið 1956.
Einfaldlega má skilja smári sem smárofa.Það fer eftir eiginleikum hálfleiðarans, hægt er að mynda N-gerð hálfleiðara með því að dópa hálfleiðarann ​​með fosfór og P-gerð hálfleiðara með bór.Samsetningin af N-gerð og P-gerð hálfleiðurum myndar PN-mótin, mikilvæg uppbygging í rafrænum flísum;þetta gerir kleift að framkvæma sérstakar rökfræðilegar aðgerðir (svo sem með hliðum, eða-hliðum, óhliðum osfrv.)
Germaníum á hins vegar við mjög erfið vandamál að etja, eins og hinar mörgu viðmótsgalla í hálfleiðaranum, lélegur varmastöðugleiki og skortur á þéttum oxíðum.Þar að auki er germaníum sjaldgæft frumefni, með aðeins 7 hluta á milljón í jarðskorpunni, og germaníumgrýti eru líka mjög dreifðir.Það er vegna þess að germaníum er mjög sjaldgæft og ekki einbeitt að hráefniskostnaður fyrir germaníum er enn hár;hlutir eru sjaldgæfir og mikill hráefniskostnaður gerir germaníum smára ekkert ódýrari, svo það er erfitt að framleiða germaníum smára í stórum stíl.

Vísindamenn fóru því upp stig og skoðuðu frumefnið kísil.Þú gætir sagt að allir eðlislægir annmarkar germaníumsins séu eðlislægir kostir kísilsins.

Kísill er næst algengasta frumefnið á eftir súrefni, en þú getur í rauninni ekki fundið kísil einliða í náttúrunni;Algengustu efnasambönd þess eru kísil og silíköt.Þar af er kísil aftur einn af meginþáttum sands.Að auki eru efnasambönd eins og feldspar, granít og kvars öll byggð á kísil-súrefnissamböndum.

Kísill er hitastöðugt, hefur þétt, háan rafstuðul oxíð, og auðvelt er að útbúa það með kísil-kísiloxíði tengi með mjög fáum göllum í viðmótum.

Kísiloxíð er óleysanlegt í vatni (germaníumoxíð er leysanlegt í vatni) og óleysanlegt í flestum sýrum, sem passar einfaldlega fullkomlega við tæringarprentunartækni sem notuð er fyrir prentplötur.Afrakstur þessarar samsetningar er flatt ferli fyrir samþættar hringrásir sem heldur áfram til þessa dags.
Kísill kristal súlur

Ferð Silicon á toppinn
Misheppnað framtak: Sagt er að Shockley hafi séð mikið markaðstækifæri á þeim tíma þegar engum hafði enn tekist að búa til sílikon smára;þess vegna yfirgaf hann Bell Labs árið 1956 til að stofna eigið fyrirtæki í Kaliforníu.Því miður var Shockley ekki góður frumkvöðull og viðskiptastjórnun hans var fífl í samanburði við akademíska hæfileika hans.Þannig að Shockley uppfyllti ekki sjálfur þann metnað að skipta út germaníum fyrir sílikon og sviðið það sem eftir var ævinnar var verðlaunapallur í Stanford háskóla.Ári eftir stofnun þess gengu þeir átta hæfileikaríkir ungu menn sem hann hafði ráðið í hópinn frá honum og það voru „svikararnir átta“ sem áttu að ljúka þeim metnaði að skipta germaníum út fyrir sílikon.

Uppgangur sílikon smári

Áður en Átta Renegades stofnuðu Fairchild Semiconductor voru germaníum smára ráðandi markaður fyrir smára, með næstum 30 milljón smára framleidda í Bandaríkjunum árið 1957, aðeins ein milljón sílikon smára og tæplega 29 milljónir germaníum smára.Með 20% markaðshlutdeild varð Texas Instruments risinn á smáramarkaði.
Átta Renegades og Fairchild hálfleiðari

Stærstu viðskiptavinir markaðarins, bandarísk stjórnvöld og her, vilja nota flísina í miklu magni í eldflaugum og eldflaugum, auka dýrmætt skotálag og bæta áreiðanleika stjórnstöðva.En smáriarnir munu einnig standa frammi fyrir erfiðum rekstrarskilyrðum af völdum hás hitastigs og kröftugs titrings.

Germaníum er það fyrsta sem tapar þegar kemur að hitastigi: germaníum smári þola aðeins 80°C hita, en kröfur hersins eru um stöðugan rekstur jafnvel við 200°C.Aðeins sílikon smári þola þetta hitastig.
Hefðbundinn sílikon smári

Fairchild fann upp ferlið við að búa til sílikon smára, sem gerði þá eins einfalda og skilvirka og prentaðar bækur og mun ódýrari en germaníum smára miðað við verð.Ferlið Fairchild til að búa til sílikon smára er gróft sem hér segir.

Í fyrsta lagi er útlit teiknað í höndunum, stundum svo stórt að það tekur upp vegg, og síðan er teikningin ljósmynduð og klippt niður í örlítið hálfgagnsætt blað, oft með tveimur brautum af þremur blöðum, sem hver táknar lag af rafrásum.

Í öðru lagi er lag af ljósnæmu efni borið á sneiða og sléttu sléttu sílikonskífuna og UV/leysirinn er notaður til að vernda hringrásarmynstrið frá gegnumlýsingu lakinu á sílikonskífuna.

Í þriðja lagi skilja svæði og línur í dökka hluta gegnumlýsingablaðsins eftir óútsett mynstur á sílikonskífunni;þessi óútsettu mynstur eru hreinsuð með sýrulausn og annað hvort er hálfleiðurum óhreinindum bætt við (dreifingartækni) eða málmleiðarar eru húðaðir.

Í fjórða lagi, með því að endurtaka þrjú skref hér að ofan fyrir hverja hálfgagnsæra skífu, er hægt að fá mikinn fjölda smára á kísilskífum, sem kvenverkakonur skera í smásjá og síðan tengdar við víra, síðan pakkaðar, prófaðar og seldar.

Með kísiltransistorana tiltæka í miklu magni voru átta fráfallnir stofnendur Fairchild meðal þeirra fyrirtækja sem gætu staðið við hlið risa eins og Texas Instruments.

The mikilvægur ýta - Intel
Það var síðari uppfinning samþættu hringrásarinnar sem dró saman yfirburði germaníums.Á þeim tíma voru tvær tæknilínur, ein fyrir samþættar rafrásir á germaníumflögum frá Texas Instruments og ein fyrir samþættar rafrásir á kísilflögum frá Fairchild.Í fyrstu áttu fyrirtækin tvö harða deilu um eignarhald einkaleyfa á samþættu rafrásunum, en síðar viðurkenndi Einkaleyfastofan eignarhald beggja fyrirtækjanna á einkaleyfum á samþættu rafrásunum.
Hins vegar, þar sem ferli Fairchild var þróaðra, varð það staðallinn fyrir samþættar hringrásir og er áfram í notkun í dag.Seinna yfirgáfu Noyce, uppfinningamaður samþættu hringrásarinnar, og Moore, uppfinningamaður lögmáls Moore, Centron Semiconductor, sem fyrir tilviljun voru báðir meðlimir „Átta svikaranna“.Ásamt Grove stofnuðu þeir það sem er nú stærsta hálfleiðaraflísafyrirtæki heims, Intel.
Þrír stofnendur Intel, frá vinstri: Grove, Noyce og Moore

Í síðari þróun ýtti Intel við sílikonflögum.Það hefur sigrað risa eins og Texas Instruments, Motorola og IBM til að verða konungur geymslu- og örgjörvageirans hálfleiðara.

Þegar Intel varð ráðandi aðili í greininni endaði sílikon einnig germaníum og það sem eitt sinn var Santa Clara Valley var endurnefnt "Silicon Valley".Síðan þá hafa kísilflögur orðið ígildi hálfleiðaraflísa í almenningsskyni.

Germaníum á hins vegar við nokkur mjög erfið vandamál að leysa, eins og margs konar tengigalla hálfleiðara, lélegan hitastöðugleika og skortur á þéttum oxíðum.Þar að auki er germaníum sjaldgæft frumefni, með aðeins 7 hluta á milljón í jarðskorpunni, og germaníumgrýti eru líka mjög dreifðir.Það er vegna þess að germaníum er mjög sjaldgæft og ekki einbeitt að hráefniskostnaður fyrir germaníum er enn hár;hlutir eru sjaldgæfir og mikill hráefniskostnaður gerir germaníum smára ekkert ódýrari, svo það er erfitt að framleiða germaníum smára í stórum stíl.

Vísindamenn fóru því upp stig og skoðuðu frumefnið kísil.Það má segja að allir eðlislægir veikleikar germaníumsins séu eðlislægir styrkleikar kísilsins.

Kísill er næst algengasta frumefnið á eftir súrefni, en þú getur í rauninni ekki fundið kísil einliða í náttúrunni;Algengustu efnasambönd þess eru kísil og silíköt.Þar af er kísil aftur einn af meginþáttum sands.Að auki eru efnasambönd eins og feldspar, granít og kvars öll byggð á kísil-súrefnissamböndum.

Kísill er hitastöðugt, hefur þétt, háan rafstuðul oxíð, og auðvelt er að útbúa það með kísil-kísiloxíði tengi með mjög fáum göllum í viðmótum.

Kísiloxíð er óleysanlegt í vatni (germaníumoxíð er leysanlegt í vatni) og óleysanlegt í flestum sýrum, sem passar einfaldlega fullkomlega við tæringarprentunartækni sem notuð er fyrir prentplötur.Afrakstur þessarar samsetningar er samþætta hringrásarferlið sem heldur áfram til þessa dags.