Nové a originálne elektronické súčiastky TPA3116D2DADR Integrovaný obvod IC Čipy

V začiatkoch polovodičového čipu nebol hlavnou postavou kremík, ale germánium.Prvým tranzistorom bol germániový tranzistor a prvým čipom s integrovaným obvodom bol germániový čip.
Prvý tranzistor vynašli Bardeen a Bratton, ktorí vynašli bipolárny tranzistor (BJT).Prvú P/N prechodovú diódu vynašiel Shockley a okamžite sa tento typ prechodu navrhnutý Shockleym stal štandardnou štruktúrou pre BJT a je v prevádzke dodnes.V tom roku v roku 1956 im bola udelená aj Nobelova cena za fyziku.
Tranzistor možno jednoducho chápať ako miniatúrny spínač.V závislosti od vlastností polovodiča možno vytvoriť polovodič typu N dopovaním polovodiča fosforom a polovodič typu B bórom.Kombinácia polovodičov typu N a P tvorí PN prechod, dôležitú štruktúru v elektronických čipoch;to umožňuje vykonávať špecifické logické operácie (ako sú s-brány, alebo-brány, nebrány atď.)
Germánium má však niektoré veľmi zložité problémy, ako sú mnohé defekty rozhrania v polovodiči, zlá tepelná stabilita a nedostatok hustých oxidov.Germánium je navyše vzácny prvok, ktorého v zemskej kôre je len 7 častíc na milión a germániové rudy sú tiež veľmi rozptýlené.Je to preto, že germánium je veľmi zriedkavé a nie je koncentrované, že náklady na suroviny pre germánium zostávajú vysoké;veci sú zriedkavé a vysoké náklady na suroviny nerobia germániové tranzistory lacnejšie, takže je ťažké vyrábať germániové tranzistory vo veľkom meradle.

Výskumníci preto vyskočili o úroveň vyššie a pozreli sa na prvok kremík.Dalo by sa povedať, že všetky prirodzené nedostatky germánia sú prirodzené výhody kremíka.

Kremík je po kyslíku druhým najrozšírenejším prvkom, ale kremíkové monoméry v prírode v podstate nenájdete;jeho najbežnejšími zlúčeninami sú oxid kremičitý a kremičitany.Z nich je oxid kremičitý zase jednou z hlavných zložiek piesku.Okrem toho sú zlúčeniny ako živec, žula a kremeň založené na zlúčeninách oxidu kremičitého a kyslíka.

Kremík je tepelne stabilný, má hustý oxid s vysokou dielektrickou konštantou a možno ho ľahko pripraviť s rozhraním kremík-oxid kremíka s veľmi malým počtom medzifázových defektov.

Oxid kremičitý je nerozpustný vo vode (oxid germánia je rozpustný vo vode) a nerozpustný vo väčšine kyselín, čo sa jednoducho perfektne hodí k technike koróznej tlače používanej na dosky plošných spojov.Produktom tejto kombinácie je plochý proces pre integrované obvody, ktorý pokračuje dodnes.
Kryštály kremíka

Cesta kremíka na vrchol
Neúspešný podnik: Hovorí sa, že Shockley videl obrovskú trhovú príležitosť v čase, keď sa ešte nikomu nepodarilo vyrobiť kremíkový tranzistor;preto v roku 1956 opustil Bell Labs a založil si vlastnú spoločnosť v Kalifornii.Bohužiaľ, Shockley nebol dobrý podnikateľ a jeho obchodné vedenie bolo v porovnaní s jeho akademickými schopnosťami len hlúpa záležitosť.Samotný Shockley teda nenaplnil ambíciu nahradiť germánium kremíkom a javiskom do konca života bolo pódium na Stanfordskej univerzite.Rok po jej založení od neho hromadne prebehlo osem talentovaných mladíkov, ktorých naverboval, a práve „ôsmi zradcovia“ mali zavŕšiť ambíciu nahradiť germánium kremíkom.

Vzostup kremíkového tranzistora

Pred založením spoločnosti Eight Renegades Fairchild Semiconductor boli germániové tranzistory dominantným trhom pre tranzistory s takmer 30 miliónmi tranzistorov vyrobených v Spojených štátoch v roku 1957, iba s miliónom kremíkových tranzistorov a takmer 29 miliónmi germánskych tranzistorov.S 20% podielom na trhu sa Texas Instruments stal gigantom na trhu s tranzistormi.
Osem odpadlíkov a Fairchild Semiconductor

Najväčší zákazníci na trhu, americká vláda a armáda, chcú čipy používať vo veľkom počte v raketách a raketách, čím sa zvyšuje cenná štartovacia záťaž a zlepšuje spoľahlivosť riadiacich terminálov.Tranzistory však budú čeliť aj drsným prevádzkovým podmienkam spôsobeným vysokými teplotami a prudkými vibráciami.

Germánium ako prvé stráca, čo sa týka teploty: germániové tranzistory vydržia teploty len 80 °C, pričom armádne požiadavky sú na stabilnú prevádzku aj pri 200 °C.Tejto teplote vydržia iba kremíkové tranzistory.
Tradičný kremíkový tranzistor

Fairchild vynašiel proces výroby kremíkových tranzistorov, vďaka čomu sú také jednoduché a efektívne ako tlačené knihy a oveľa lacnejšie ako germániové tranzistory, pokiaľ ide o cenu.Fairchildov proces výroby kremíkových tranzistorov je hrubý nasledovne.

Najprv sa rozloženie nakreslí rukou, niekedy také veľké, že zaberie stenu, a potom sa kresba odfotografuje a zredukuje na malý priesvitný list, často s dvoma pruhmi po troch listoch, z ktorých každý predstavuje vrstvu obvodov.

Po druhé, na narezaný a vyleštený hladký kremíkový plátok sa nanesie vrstva svetlocitlivého materiálu a UV/laser sa použije na ochranu vzoru obvodu pred presvetľovacím plátom na kremíkový plátok.

Po tretie, oblasti a čiary v tmavej časti presvetľovacieho plátu zanechávajú neexponované vzory na kremíkovej doštičke;tieto neexponované vzory sa vyčistia roztokom kyseliny a buď sa pridajú polovodičové nečistoty (difúzna technika), alebo sa pokovujú kovové vodiče.

Po štvrté, opakovaním troch vyššie uvedených krokov pre každý priesvitný plátok je možné získať veľké množstvo tranzistorov na kremíkových plátkoch, ktoré pracovníčky rozrežú pod mikroskopom a potom ich spoja s drôtmi, potom zabalia, testujú a predávajú.

S kremíkovými tranzistormi dostupnými vo veľkých množstvách patrilo osem odpadlíkových zakladateľov Fairchildu medzi spoločnosti, ktoré mohli stáť po boku takých gigantov ako Texas Instruments.

Dôležitý tlak - Intel
Bol to následný vynález integrovaného obvodu, ktorý zhrnul dominanciu germánia.V tom čase existovali dve technologické línie, jedna pre integrované obvody na germániových čipoch od Texas Instruments a jedna pre integrované obvody na kremíkových čipoch od Fairchild.Spočiatku mali tieto dve spoločnosti ostrý spor o vlastníctvo patentov na integrované obvody, no neskôr patentový úrad uznal vlastníctvo patentov na integrované obvody oboma spoločnosťami.
Keďže bol Fairchildov proces pokročilejší, stal sa štandardom pre integrované obvody a používa sa dodnes.Neskôr Noyce, vynálezca integrovaného obvodu, a Moore, vynálezca Mooreovho zákona, opustili Centron Semiconductor, ktorí boli mimochodom obaja členmi „ôsmich zradcov“.Spolu s Grove vytvorili spoločnosť Intel, ktorá je dnes najväčšou svetovou spoločnosťou vyrábajúcou polovodičové čipy.
Traja zakladatelia Intelu zľava: Grove, Noyce a Moore

V ďalšom vývoji Intel presadil kremíkové čipy.Porazil takých gigantov ako Texas Instruments, Motorola a IBM a stal sa kráľom v sektore polovodičových úložísk a CPU.

Keď sa Intel stal dominantným hráčom v tomto odvetví, kremík tiež skončil s germániom a to, čo bolo kedysi Santa Clara Valley, bolo premenované na „Silicon Valley“.Odvtedy sa kremíkové čipy stali vo vnímaní verejnosti ekvivalentom polovodičových čipov.

Germánium má však niekoľko veľmi ťažko riešiteľných problémov, ako sú mnohé defekty rozhrania polovodičov, zlá tepelná stabilita a nedostatok hustých oxidov.Germánium je navyše vzácny prvok, ktorého v zemskej kôre je len 7 častíc na milión a germániové rudy sú tiež veľmi rozptýlené.Je to preto, že germánium je veľmi zriedkavé a nie je koncentrované, že náklady na suroviny pre germánium zostávajú vysoké;veci sú zriedkavé a vysoké náklady na suroviny nerobia germániové tranzistory lacnejšie, takže je ťažké vyrábať germániové tranzistory vo veľkom meradle.

Výskumníci preto vyskočili o úroveň vyššie a pozreli sa na prvok kremík.Dalo by sa povedať, že všetky inherentné slabé stránky germánia sú inherentné silné stránky kremíka.

Kremík je po kyslíku druhým najrozšírenejším prvkom, ale kremíkové monoméry v prírode v podstate nenájdete;jeho najbežnejšími zlúčeninami sú oxid kremičitý a kremičitany.Z nich je oxid kremičitý zase jednou z hlavných zložiek piesku.Okrem toho sú zlúčeniny ako živec, žula a kremeň založené na zlúčeninách oxidu kremičitého a kyslíka.

Kremík je tepelne stabilný, má hustý oxid s vysokou dielektrickou konštantou a možno ho ľahko pripraviť s rozhraním kremík-oxid kremíka s veľmi malým počtom medzifázových defektov.

Oxid kremičitý je nerozpustný vo vode (oxid germánia je rozpustný vo vode) a nerozpustný vo väčšine kyselín, čo sa jednoducho perfektne hodí k technike koróznej tlače používanej na dosky plošných spojov.Produktom tejto kombinácie je planárny proces integrovaného obvodu, ktorý pokračuje dodnes.