Yeni ve orijinal TPA3116D2DADR Entegre devre IC Cips elektronik bileşenleri

Yarı iletken çipin ilk günlerinde ana karakter silikon değildi, germanyumdu.İlk transistör, germanyum bazlı bir transistördü ve ilk entegre devre çipi, bir germanyum çipiydi.
İlk transistör, bipolar transistörü (BJT) icat eden Bardeen ve Bratton tarafından icat edildi.İlk P/N bağlantı diyotu Shockley tarafından icat edildi ve Shockley tarafından tasarlanan bu bağlantı tipi, hemen BJT için standart yapı haline geldi ve bugün hizmete girdi.Üçü aynı yıl 1956'da Nobel Fizik Ödülü'ne de layık görüldü.
Bir transistör basitçe minyatür bir anahtar olarak anlaşılabilir.Yarı iletkenin özelliklerine bağlı olarak, yarı iletkenin fosforla ve P tipi yarı iletkenin bor ile katkılanmasıyla N tipi bir yarı iletken oluşturulabilir.N tipi ve P tipi yarı iletkenlerin kombinasyonu, elektronik çiplerde önemli bir yapı olan PN bağlantısını oluşturur;bu, belirli mantıksal işlemlerin gerçekleştirilmesine izin verir (geçitli, veya-geçitli, geçitsiz vb. gibi)
Ancak germanyumun, yarı iletkendeki birçok arayüz kusuru, zayıf termal stabilite ve yoğun oksitlerin eksikliği gibi çok zor bazı sorunları vardır.Üstelik germanyum, yerkabuğunda milyonda yalnızca 7 parça ile nadir bir elementtir ve germanyum cevherleri de oldukça dağınıktır.Bunun nedeni, germanyumun çok nadir bulunması ve konsantre olmaması nedeniyle, germanyum için hammadde maliyetinin yüksek kalmasıdır;nadir görülen şeylerdir ve hammaddelerin yüksek maliyeti, germanyum transistörlerini daha ucuz hale getirmez, bu nedenle, germanyum transistörlerini büyük ölçekte üretmek zordur.

Bu nedenle araştırmacılar bir seviye yukarı çıkıp silikon elementine baktılar.Germanyumun doğal eksikliklerinin hepsinin silikonun doğal avantajları olduğunu söyleyebilirsiniz.

Silikon, oksijenden sonra en çok bulunan ikinci elementtir, ancak temelde silikon monomerlerini doğada bulamazsınız;en yaygın bileşikleri silika ve silikatlardır.Bunlardan silika da kumun ana bileşenlerinden biridir.Ayrıca feldspat, granit ve kuvars gibi bileşiklerin tümü silika-oksijen bileşiklerine dayanmaktadır.

Silikon termal olarak kararlıdır, yoğun, yüksek dielektrik sabiti oksite sahiptir ve çok az arayüz kusuru olan bir silikon-silikon oksit arayüzü ile kolayca hazırlanabilir.

Silikon oksit suda çözünmez (germanyum oksit suda çözünür) ve çoğu asitte çözünmez; bu, baskılı devre kartları için kullanılan korozyon baskı tekniğine mükemmel bir uyum sağlar.Bu kombinasyonun ürünü, entegre devreler için günümüze kadar devam eden düz süreçtir.
Silikon kristal sütunlar

Silikonun zirveye yolculuğu
Başarısız bir girişim: Shockley'in henüz kimsenin silikon transistör yapmayı başaramadığı bir dönemde büyük bir pazar fırsatı gördüğü söyleniyor;bu nedenle 1956'da Kaliforniya'da kendi şirketini kurmak için Bell Laboratuvarlarından ayrıldı.Ne yazık ki Shockley iyi bir girişimci değildi ve iş yönetimi, akademik becerileriyle karşılaştırıldığında aptalca bir işti.Yani Shockley, germanyumu silikonla değiştirme hedefini kendisi yerine getiremedi ve hayatının geri kalanında sahne, Stanford Üniversitesi'ndeki podyumdu.Kuruluşundan bir yıl sonra, işe aldığı sekiz yetenekli genç topluca ondan ayrıldı ve germanyumu silikonla değiştirme tutkusunu tamamlayacak olanlar da "sekiz hain" oldu.

Silikon transistörün yükselişi

Eight Renegades, Fairchild Semiconductor'ı kurmadan önce, transistörler için baskın pazar germanyum transistörlerdi; 1957'de Amerika Birleşik Devletleri'nde yaklaşık 30 milyon transistör üretildi, yalnızca bir milyon silikon transistör ve yaklaşık 29 milyon germanyum transistör.Texas Instruments %20'lik pazar payıyla transistör pazarının devi haline geldi.
Sekiz Hain ve Fairchild Semiconductor

Pazarın en büyük müşterileri olan ABD hükümeti ve ordusu, çipleri çok sayıda roket ve füzelerde kullanmak, böylece değerli fırlatma yükünü artırmak ve kontrol terminallerinin güvenilirliğini artırmak istiyor.Ancak transistörler aynı zamanda yüksek sıcaklıkların ve şiddetli titreşimlerin neden olduğu zorlu çalışma koşullarıyla da karşı karşıya kalacak.

Konu sıcaklık olduğunda ilk kaybeden Almanya'dır: germanyum transistörler yalnızca 80°C'lik sıcaklıklara dayanabilirken, ordunun gereksinimleri 200°C'de bile kararlı çalışmadır.Bu sıcaklığa yalnızca silikon transistörler dayanabilir.
Geleneksel silikon transistör

Fairchild, silikon transistör yapma sürecini icat ederek onları basılı kitaplar kadar basit ve verimli hale getirdi ve fiyat açısından da germanyum transistörlerden çok daha ucuz hale getirdi.Fairchild'in silikon transistör yapma süreci aşağıdaki gibidir.

İlk olarak, bazen bir duvarı kaplayacak kadar büyük olan bir düzen elle çizilir ve ardından çizim fotoğraflanır ve genellikle her biri bir devre katmanını temsil eden üç tabakadan oluşan iki şeritten oluşan küçük yarı saydam bir tabakaya indirgenir.

İkinci olarak, dilimlenmiş ve cilalanmış pürüzsüz silikon levhaya ışığa duyarlı bir malzeme tabakası uygulanır ve devre desenini transillüminasyon tabakasından silikon levhaya korumak için UV/lazer kullanılır.

Üçüncüsü, transilüminasyon tabakasının karanlık kısmındaki alanlar ve çizgiler, silikon levha üzerinde açıkta kalmayan desenler bırakır;bu açıkta kalmayan desenler bir asit çözeltisiyle temizlenir ve ya yarı iletken yabancı maddeler eklenir (difüzyon tekniği) ya da metal iletkenler kaplanır.

Dördüncüsü, yukarıdaki üç adım her yarı saydam levha için tekrarlanarak, kadın işçiler tarafından mikroskop altında kesilip tellere bağlanan, paketlenip test edilen ve satılan silikon levhalar üzerinde çok sayıda transistör elde edilebiliyor.

Büyük miktarlarda mevcut olan silikon transistörler sayesinde Fairchild'in sekiz hain kurucusu, Texas Instruments gibi devlerin yanında durabilen şirketler arasında yer aldı.

Önemli adım - Intel
Germanyumun hakimiyetini özetleyen şey, entegre devrenin daha sonraki icadıydı.O zamanlar biri Texas Instruments'ın germanyum çipleri üzerindeki entegre devreler için, diğeri ise Fairchild'in silikon çipleri üzerindeki entegre devreler için olmak üzere iki teknoloji hattı vardı.İlk başta iki şirket, entegre devrelere ilişkin patentlerin mülkiyeti konusunda şiddetli bir anlaşmazlık yaşadı, ancak daha sonra Patent Ofisi, entegre devrelere ilişkin patentlerin her iki şirkete ait olduğunu tanıdı.
Ancak Fairchild'in süreci daha da ilerledikçe entegre devreler için standart haline geldi ve günümüzde de kullanılmaya devam ediyor.Daha sonra, entegre devrenin mucidi Noyce ve Moore Yasasının mucidi Moore, tesadüfen "Sekiz Hain"in üyesi olan Centron Semiconductor'dan ayrıldılar.Grove ile birlikte şu anda dünyanın en büyük yarı iletken çip şirketi olan Intel'i yarattılar.
Intel'in üç kurucusu, soldan sağa: Grove, Noyce ve Moore

Sonraki gelişmelerde Intel silikon çipleri öne çıkardı.Yarı iletken depolama ve CPU sektörünün kralı olmak için Texas Instruments, Motorola ve IBM gibi devleri geride bıraktı.

Intel sektördeki baskın oyuncu haline geldikçe, silikon da germanyumu sona erdirdi ve bir zamanlar Santa Clara Vadisi olan yer "Silikon Vadisi" olarak yeniden adlandırıldı.O zamandan bu yana silikon çipler, kamuoyunda yarı iletken çiplerin eşdeğeri haline geldi.

Bununla birlikte, germanyumun, yarı iletkenlerin birçok arayüz kusuru, zayıf termal stabilite ve yoğun oksitlerin eksikliği gibi çözülmesi çok zor bazı sorunları vardır.Üstelik germanyum, yerkabuğunda milyonda yalnızca 7 parça ile nadir bir elementtir ve germanyum cevherleri de oldukça dağınıktır.Bunun nedeni, germanyumun çok nadir bulunması ve konsantre olmaması nedeniyle, germanyum için hammadde maliyetinin yüksek kalmasıdır;nadir görülen şeylerdir ve hammaddelerin yüksek maliyeti, germanyum transistörlerini daha ucuz hale getirmez, bu nedenle, germanyum transistörlerini büyük ölçekte üretmek zordur.

Bu nedenle araştırmacılar bir seviye yukarı çıkıp silikon elementine baktılar.Germanyumun doğasında var olan tüm zayıflıkların, silikonun doğasında var olan güçlü yanları olduğunu söyleyebilirsiniz.

Silikon, oksijenden sonra en çok bulunan ikinci elementtir, ancak temelde silikon monomerlerini doğada bulamazsınız;en yaygın bileşikleri silika ve silikatlardır.Bunlardan silika da kumun ana bileşenlerinden biridir.Ayrıca feldspat, granit ve kuvars gibi bileşiklerin tümü silika-oksijen bileşiklerine dayanmaktadır.

Silikon termal olarak kararlıdır, yoğun, yüksek dielektrik sabiti oksite sahiptir ve çok az arayüz kusuru olan bir silikon-silikon oksit arayüzü ile kolayca hazırlanabilir.

Silikon oksit suda çözünmez (germanyum oksit suda çözünür) ve çoğu asitte çözünmez; bu, baskılı devre kartları için kullanılan korozyon baskı tekniğine mükemmel bir uyum sağlar.Bu birleşimin ürünü, günümüze kadar devam eden tümleşik devre düzlemsel sürecidir.