La Transizione dei Transistor: Una Cronologia Storica dei Transistor

Anche se non sei un ingegnere elettrico, è probabile che tu comunque ami la tecnologia e tutto ciò che offre, sia per lavoro che per piacere. Tutti ci lasciamo coinvolgere dall'entusiasmo quando esce un nuovo processore e sentiamo cose come il fatto che Intel sta utilizzando una tecnologia a 14nm (nanometri) e ha oltre un miliardo di transistor di grafene. Ma di che tecnologia si tratta esattamente e per quale dispositivo?

Torniamo alle Basi

Per quanto complicato possa essere il mondo dell'ingegneria, capire cosa sia un transistor può essere sorprendentemente semplice. È semplicemente un interruttore che lascia passare la corrente o no. Parlando in termini digitali, ciò si traduce nell'essere un 1 o uno 0, acceso o spento.

Questa costante fluttuazione tra stati accesi e spenti è ciò che alimenta i computer di oggi, inclusi tutti i tuoi giochi, hardware e qualsiasi altra cosa che interagisca con un processo. Ma questa comprensione è solo l'inizio di ciò che costituisce il mondo nascosto di questa tecnologia. Scaviamo più a fondo.

FET - Transistor ad Effetto di Campo

Un FET è composto da tre componenti principali: il Gate (Cancello), il Drain (Drenaggio) e il Source (Sorgente). Quando viene applicata una tensione al gate, si crea un percorso sotto forma di campo elettrico per il flusso degli elettroni (noto anche come corrente). I MOSFET o Metal Oxide Semiconductor FET sono il tipo più popolare in quanto hanno un'alta impedenza di ingresso e una bassa impedenza di uscita. E poiché sono controllati dalla tensione, sono molto più veloci dei loro fratelli BJT controllati dalla corrente, rendendoli ideali per la logica.

BJT - Transistor a Giunzione Bipolare

Un transistor a giunzione bipolare è anch'esso composto da tre parti principali: la Base, l'Emitter (Emettitore) e il Collector (Collettore). Quando una piccola corrente viene applicata alla base, una corrente maggiore può fluire attraverso di essa. Esistono due tipi di BJT - NPN e PNP dove N e P si riferiscono ai semiconduttori di tipo N e di tipo P. I semiconduttori di tipo N utilizzano gli elettroni come portatori principali e i semiconduttori di tipo P utilizzano le lacune.

La Nascita e la Crescita di un Transistor

Il transistor è stato inventato da William Shockley, Walter Houser Brattain e John Bardeen che lavoravano per i Bell Labs nel lontano 1947. Questa invenzione è una delle più importanti nella storia dell'umanità ed è la nascita della tecnologia moderna.

La tecnologia avanza rapidamente, e dal primo transistor nel 1947 siamo rapidamente passati al primo circuito integrato (IC) nel 1958 e poi al primo microprocessore nel 1971. Il primo microprocessore era l'Intel^® 4004 che conteneva 2.300 transistor ed era delle dimensioni di una piccola unghia. Da qui in poi abbiamo assistito solo a miglioramenti dei dispositivi. Probabilmente avrai sentito parlare della legge di Moore, ma ristabiliamola velocemente:

“Il numero di vari transistor incorporati in un chip raddoppierà approssimativamente ogni 24 mesi.”

Puoi vedere dall'infografica sopra che abbiamo continuato a ridurre le dimensioni del transistor fin dalla sua concezione. Ma sembra che ultimamente siamo arrivati a un punto morto. Possiamo ancora ridurci, ma stiamo raggiungendo un limite fisico. Potresti aver sentito parlare della fine del silicio e dei transistor al silicio, ma questo è un argomento per un altro giorno.

Come siamo stati in grado di migliorare e aumentare il loro numero è passando verso l'alto, invece che verso l'esterno. I processori moderni sono passati dai transistor planari 2D ai transistor trigate 3D. Intel ha introdotto questi nella loro tecnologia a 22nm. Con questi nuovi progressi, i processori sono più veloci e allo stesso tempo consumano molto meno energia, il che è ottimo per un dispositivo mobile.

Cosa ci riserva il futuro

Anche se può sembrare che il progresso nella miniaturizzazione dei transistor stia rallentando, ciò non significa che sia la fine per il transistor. Come disse una volta il co-fondatore di Intel, Gordon Moore - "Tutto ciò che può essere fatto, può essere superato." Questo principio non è mai stato più vero per il design elettronico mentre ci muoviamo verso un futuro connesso in cui i prodotti di uso quotidiano vengono progettati con un nuovo livello di automazione, intelligenza e flessibilità. Al centro di questo cambiamento c'è Altium Designer^®, che offre supporto per le tecnologie di design ad alta velocità più avanzate e per le tecnologie rigido-flessibili.