Der Wandel der Transistoren: Eine Zeitachse zur Geschichte der Transistoren

Auch wenn Sie kein Elektroingenieur sind, besteht die Chance, dass Sie Technologie und alles, was sie bietet, ob für die Arbeit oder das Vergnügen, trotzdem lieben. Wir alle lassen uns von der Begeisterung mitreißen, wenn ein neuer Prozessor herauskommt und hören Dinge wie, dass Intel eine 14nm (Nanometer) Technologie verwendet und über eine Milliarde Graphen-Transistoren verfügt. Aber was genau ist diese Technologie und für welches Gerät?

Zurück zu den Grundlagen

So kompliziert die Welt der Technik auch sein kann, zu verstehen, was ein Transistor ist, kann erstaunlich einfach sein. Es ist einfach ein Schalter, der Strom durchlässt oder nicht. Digital gesprochen, übersetzt sich dies als entweder eine 1 oder 0, an oder aus.

Diese ständige Fluktuation zwischen An- und Aus-Zuständen ist es, was die heutigen Computer antreibt, einschließlich all Ihrer Spiele, Hardware und allem anderen, das mit einem Prozess interagiert. Aber dieses Verständnis ist nur der Anfang dessen, was die verborgene Welt dieser Technologie ausmacht. Lassen Sie uns tiefer eintauchen.

FET - Feldeffekttransistor

Ein FET besteht aus drei Hauptkomponenten - dem Gate, Drain und Source. Wenn Spannung an das Gate angelegt wird, entsteht ein Weg in Form eines elektrischen Feldes, durch das Elektronen fließen können (auch bekannt als Strom). MOSFETs oder Metalloxid-Halbleiter-FET sind die beliebtesten Typen, da sie eine hohe Eingangsimpedanz und eine niedrige Ausgangsimpedanz haben. Und da sie spannungsgesteuert sind, sind sie viel schneller als ihre stromgesteuerten BJT-Brüder, was sie ideal für Logik macht.

BJT - Bipolarer Junction Transistor

Ein bipolarer Junction-Transistor besteht ebenfalls aus drei Hauptteilen - der Basis, dem Emitter und dem Kollektor. Wenn ein kleiner Strom an die Basis angelegt wird, kann ein größerer Strom durch sie fließen. Es gibt zwei Arten von BJTs - NPN und PNP, wobei N und P auf N-Typ- und P-Typ-Halbleiter verweisen. N-Typ-Halbleiter verwenden Elektronen als Hauptträger und P-Typ-Halbleiter verwenden Löcher.

Die Geburt und das Wachstum eines Transistors

Der Transistor wurde von William Shockley, Walter Houser Brattain und John Bardeen erfunden, die 1947 für Bell Labs arbeiteten. Diese Erfindung ist eine der wichtigsten in der Menschheitsgeschichte und markiert die Geburt der modernen Technologie.

Die Technologie entwickelt sich schnell, und vom ersten Transistor im Jahr 1947 ging es schnell zum ersten integrierten Schaltkreis (IC) im Jahr 1958 und dann zum ersten Mikroprozessor im Jahr 1971. Der erste Mikroprozessor war der Intel^® 4004, der 2.300 Transistoren beherbergte und die Größe eines kleinen Fingernagels hatte. Von hier aus gab es nur noch Verbesserungen der Geräte. Wahrscheinlich haben Sie schon von Moores Gesetz gehört, aber lassen Sie uns das schnell noch einmal festhalten:

„Die Anzahl verschiedener Transistoren, die in einem Chip verbaut sind, wird sich ungefähr alle 24 Monate verdoppeln.“

Wie Sie aus der obigen Infografik entnehmen können, haben wir seit der Erfindung des Transistors dessen Größe kontinuierlich verkleinert. Doch es scheint, als wären wir in letzter Zeit ins Stocken geraten. Wir können zwar noch kleiner werden, aber wir erreichen eine physische Grenze. Vielleicht haben Sie schon vom Ende des Siliziums und der Siliziumtransistoren gehört, aber das ist ein Thema für einen anderen Tag.

Wie wir es geschafft haben, ihre Anzahl zu verbessern und zu erhöhen, ist durch das Hochgehen, anstatt nach außen zu gehen. Moderne Prozessoren sind von 2D-Planar zu 3D-Trigate-Transistoren übergegangen. Intel führte diese in ihrer 22nm-Technologie ein. Mit diesen neuen Fortschritten sind Prozessoren schneller und verbrauchen gleichzeitig viel weniger Energie, was für ein mobiles Gerät großartig ist.

Was die Zukunft bringt

Während es scheinen mag, dass der Fortschritt der Transistorminiaturisierung sich verlangsamt, bedeutet das nicht, dass das Ende für den Transistor gekommen ist. Wie der Mitbegründer von Intel, Gordon Moore, einst sagte: „Was auch immer getan werden kann, kann übertroffen werden.“ Dieses Prinzip war nie wahrer für das Elektronikdesign, da wir in eine vernetzte Zukunft übergehen, in der alltägliche Produkte mit einem neuen Grad an Automatisierung, Intelligenz und Flexibilität entworfen werden. Im Kern dieser Veränderung steht Altium Designer^®, das Unterstützung für die fortschrittlichsten Hochgeschwindigkeitsdesigns und Rigid-Flex-Technologien von heute bietet.