Nove i originalne TPA3116D2DADR elektroničke komponente IC čipova s ​​integriranim krugom

U ranim danima poluvodičkih čipova, silicij nije bio glavni lik, germanij je bio.Prvi tranzistor bio je tranzistor na bazi germanija, a prvi čip integriranog kruga bio je germanijski čip.
Prvi tranzistor izumili su Bardeen i Bratton, koji su izumili bipolarni tranzistor (BJT).Prvu P/N spojnu diodu izumio je Shockley i odmah je ovaj tip spoja koji je dizajnirao Shockley postao standardna struktura za BJT i ​​danas je u upotrebi.Njih trojica su također te 1956. godine dobili Nobelovu nagradu za fiziku.
Tranzistor se jednostavno može shvatiti kao minijaturni prekidač.Ovisno o svojstvima poluvodiča, poluvodič N-tipa može nastati dopiranjem poluvodiča fosforom, a poluvodič P-tipa borom.Kombinacija poluvodiča N-tipa i P-tipa tvori PN spoj, važnu strukturu u elektroničkim čipovima;ovo omogućuje izvođenje specifičnih logičkih operacija (kao što su s-vrata, ili-vrata, ne-vrata, itd.)
Germanij, međutim, ima neke vrlo teške probleme, kao što su mnogi defekti sučelja u poluvodiču, slaba toplinska stabilnost i nedostatak gustih oksida.Štoviše, germanij je rijedak element, sa samo 7 dijelova na milijun u zemljinoj kori, a rude germanija također su vrlo raspršene.Zbog toga što je germanij vrlo rijedak i nije koncentriran, cijena sirovina za germanij ostaje visoka;stvari su rijetke, a visoka cijena sirovina ne čini germanijeve tranzistore ništa jeftinijima, pa je teško proizvesti germanijeve tranzistore u velikoj mjeri.

Istraživači su stoga skočili na višu razinu i pogledali element silicij.Moglo bi se reći da su svi inherentni nedostaci germanija inherentne prednosti silicija.

Silicij je drugi najzastupljeniji element nakon kisika, ali u osnovi ne možete pronaći monomere silicija u prirodi;njegovi najčešći spojevi su silicij i silikati.Među njima, silika je pak jedna od glavnih komponenti pijeska.Osim toga, svi spojevi kao što su feldspat, granit i kvarc temelje se na spojevima silicijevog dioksida i kisika.

Silicij je toplinski stabilan, ima gust oksid s visokom dielektričnom konstantom i može se lako pripremiti s međusklopom silicij-silicijev oksid s vrlo malo grešaka na međufazi.

Silicijev oksid je netopljiv u vodi (germanijev oksid je topiv u vodi) i netopljiv u većini kiselina, što jednostavno savršeno odgovara tehnici ispisa protiv korozije koja se koristi za tiskane ploče.Proizvod ove kombinacije je ravni proces za integrirane krugove koji traje do danas.
Silicijski kristalni stupovi

Silikonovo putovanje do vrha
Propali pothvat: Rečeno je da je Shockley vidio veliku tržišnu priliku u vrijeme kada još nitko nije uspio napraviti silicijski tranzistor;zato je 1956. godine napustio Bell Labs kako bi osnovao vlastitu tvrtku u Kaliforniji.Nažalost, Shockley nije bio dobar poduzetnik i njegovo vođenje poslovanja bilo je glupost u usporedbi s njegovim akademskim vještinama.Tako sam Shockley nije ispunio ambiciju da germanij zamijeni silicijem, a pozornica mu je do kraja života bila podij na Sveučilištu Stanford.Godinu dana nakon osnivanja, osmorica talentiranih mladića koje je regrutirao masovno su pobjegla od njega, a upravo su "osam izdajnika" trebali dovršiti ambiciju zamjene germanija silicijem.

Uspon silicijevog tranzistora

Prije nego što je Osam Renegada osnovalo Fairchild Semiconductor, germanijski tranzistori bili su dominantno tržište za tranzistore, s gotovo 30 milijuna tranzistora proizvedenih u Sjedinjenim Državama 1957., samo milijunom silicijskih tranzistora i gotovo 29 milijuna germanijskih tranzistora.S 20% tržišnog udjela Texas Instruments postao je div na tržištu tranzistora.
Eight Renegades i Fairchild Semiconductor

Najveći kupci na tržištu, američka vlada i vojska, žele koristiti čipove u velikom broju u raketama i projektilima, povećavajući vrijedno opterećenje za lansiranje i poboljšavajući pouzdanost kontrolnih terminala.Ali tranzistori će se također suočiti s teškim radnim uvjetima uzrokovanim visokim temperaturama i snažnim vibracijama.

Germanij prvi gubi kada je riječ o temperaturi: germanijski tranzistori mogu izdržati temperaturu od samo 80°C, dok su zahtjevi vojske stabilan rad i na 200°C.Samo silikonski tranzistori mogu izdržati ovu temperaturu.
Tradicionalni silicijski tranzistor

Fairchild je izumio proces izrade silicijevih tranzistora, čineći ih jednostavnim i učinkovitim poput tiskanih knjiga i mnogo jeftinijima od germanijskih tranzistora u smislu cijene.Fairchildov postupak za izradu silicijskih tranzistora je grub kako slijedi.

Prvo se nacrta rukom, ponekad toliko velik da zauzme zid, a zatim se crtež fotografira i svede na maleni proziran list, često s dvije trake od po tri lista, od kojih svaka predstavlja sloj strujnog kruga.

Drugo, sloj materijala osjetljivog na svjetlost nanosi se na izrezanu i poliranu glatku silikonsku pločicu, a UV/laser se koristi za zaštitu uzorka kruga od transiluminacijske ploče na silikonsku pločicu.

Treće, područja i linije u tamnom dijelu transiluminacijske ploče ostavljaju neeksponirane uzorke na silicijskoj pločici;ti neeksponirani obrasci se čiste otopinom kiseline i dodaju se nečistoće poluvodiča (tehnika difuzije) ili se metalni vodiči presvlače.

Četvrto, ponavljanjem tri gornja koraka za svaku prozirnu pločicu, veliki broj tranzistora može se dobiti na silikonskim pločicama, koje režu radnice pod mikroskopom i zatim spajaju na žice, zatim pakiraju, testiraju i prodaju.

Sa silicijskim tranzistorima dostupnim u velikim količinama, osam odmetnutih osnivača Fairchilda bili su među tvrtkama koje su mogle stati uz bok takvim divovima kao što je Texas Instruments.

Važan poticaj - Intel
Bio je kasniji izum integriranog kruga koji je sažeo dominaciju germanija.U to su vrijeme postojale dvije tehnološke linije, jedna za integrirane sklopove na germanijskim čipovima tvrtke Texas Instruments i jedna za integrirane sklopove na silicijskim čipovima tvrtke Fairchild.Najprije su se dvije tvrtke žestoko posvađale oko vlasništva nad patentima na integriranim krugovima, no kasnije je Patentni ured objema tvrtkama priznao vlasništvo nad patentima na integriranim krugovima.
Međutim, kako je Fairchildov proces bio napredniji, postao je standard za integrirane sklopove i nastavlja se koristiti i danas.Kasnije su Noyce, izumitelj integriranog kruga, i Moore, izumitelj Mooreovog zakona, napustili Centron Semiconductor, koji su, usput rečeno, obojica bili članovi "Osam izdajnika".Zajedno s Groveom stvorili su ono što je danas najveća svjetska tvrtka za proizvodnju poluvodičkih čipova, Intel.
Tri osnivača Intela, slijeva: Grove, Noyce i Moore

U daljnjem razvoju, Intel je gurao silikonske čipove.Pobijedio je takve divove kao što su Texas Instruments, Motorola i IBM i postao kralj sektora pohrane poluvodiča i CPU-a.

Kako je Intel postao dominantan igrač u industriji, silicij je također završio s germanijem, a ono što je nekoć bila dolina Santa Clara preimenovano je u "Silicijsku dolinu".Od tada su silicijski čipovi u percepciji javnosti postali ekvivalenti poluvodičkih čipova.

Međutim, germanij ima neke vrlo teške probleme za riješiti, kao što su mnogi defekti sučelja poluvodiča, loša toplinska stabilnost i nedostatak gustih oksida.Štoviše, germanij je rijedak element, sa samo 7 dijelova na milijun u zemljinoj kori, a rude germanija također su vrlo raspršene.Zbog toga što je germanij vrlo rijedak i nije koncentriran, cijena sirovina za germanij ostaje visoka;stvari su rijetke, a visoka cijena sirovina ne čini germanijeve tranzistore ništa jeftinijima, pa je teško proizvesti germanijeve tranzistore u velikoj mjeri.

Istraživači su stoga skočili na višu razinu i pogledali element silicij.Moglo bi se reći da su sve inherentne slabosti germanija inherentne snage silicija.

Silicij je drugi najzastupljeniji element nakon kisika, ali u osnovi ne možete pronaći monomere silicija u prirodi;njegovi najčešći spojevi su silicij i silikati.Među njima, silika je pak jedna od glavnih komponenti pijeska.Osim toga, svi spojevi kao što su feldspat, granit i kvarc temelje se na spojevima silicijevog dioksida i kisika.

Silicij je toplinski stabilan, ima gust oksid s visokom dielektričnom konstantom i može se lako pripremiti s međusklopom silicij-silicijev oksid s vrlo malo grešaka na međufazi.

Silicijev oksid je netopljiv u vodi (germanijev oksid je topiv u vodi) i netopljiv u većini kiselina, što jednostavno savršeno odgovara tehnici ispisa protiv korozije koja se koristi za tiskane ploče.Proizvod ove kombinacije je planarni proces integriranog kruga koji traje do danas.