Przejście tranzystorów: Oś czasu historii tranzystora

Nawet jeśli nie jesteś inżynierem elektrykiem, prawdopodobnie i tak kochasz technologię i wszystko, co oferuje, czy to w pracy, czy dla przyjemności. Wszyscy emocjonujemy się, gdy pojawia się nowy procesor i słyszymy takie rzeczy, jak to, że Intel używa technologii 14nm (nanometrów) i ma ponad miliard tranzystorów z grafenu. Ale co dokładnie to za technologia i do jakiego urządzenia?

Wróćmy do podstaw

Jak skomplikowany by nie był świat inżynierii, zrozumienie, czym jest tranzystor, może być zaskakująco proste. To po prostu przełącznik, który pozwala prądowi przepływać przez siebie lub nie. Mówiąc cyfrowo, przekłada się to na bycie albo 1 albo 0, włączonym lub wyłączonym.

Ta ciągła fluktuacja między stanami włączonym i wyłączonym to co napędza dzisiejsze komputery, w tym wszystkie twoje gry, sprzęt i cokolwiek innego, co wchodzi w interakcję z procesem. Ale to zrozumienie to dopiero początek tego, co tworzy ukryty świat tej technologii. Zanurzmy się głębiej.

FET - Tranzystor Polowy

FET składa się z trzech głównych komponentów - Bramki, Drenu i Źródła. Gdy napięcie jest dodawane do bramki, tworzy ścieżkę w formie pola elektrycznego dla przepływu elektronów (znane również jako prąd). MOSFETy, czyli tranzystory polowe z metalowym tlenkiem, są najpopularniejszym typem, ponieważ mają wysoką impedancję wejściową i niską impedancję wyjściową. Ponieważ są sterowane napięciem, są znacznie szybsze niż ich bracia sterowane prądem - tranzystory BJT, co czyni je idealnymi do logiki.

BJT - Bipolarny Tranzystor Złączowy

\n\nBipolarny tranzystor złączowy również składa się z trzech głównych części - Bazy, Emitera i Kolektora. Gdy mały prąd jest przyłożony do bazy, przez nią może przepływać większy prąd. Istnieją dwa typy BJT - NPN i PNP, gdzie N i P odnoszą się do półprzewodników typu N i typu P. Półprzewodniki typu N używają elektronów jako głównego nośnika, a półprzewodniki typu P używają dziur.

Powstanie i rozwój tranzystora

Tranzystor został wynaleziony przez Williama Shockleya, Waltera Housera Brattaina i Johna Bardeena, którzy pracowali dla Bell Labs już w 1947 roku. To wynalazek jest jednym z najważniejszych w historii ludzkości i jest narodzinami nowoczesnej technologii.

Technologia rozwija się szybko, i od pierwszego tranzystora w 1947 roku szybko przeszliśmy do pierwszego układu scalonego (IC) w 1958 roku, a następnie do pierwszego mikroprocesora w 1971 roku. Pierwszym mikroprocesorem był Intel^® 4004, który zawierał 2,300 tranzystorów i miał rozmiar małego paznokcia. Stąd mieliśmy tylko poprawę urządzeń. Prawdopodobnie słyszeliście o prawie Moore'a, ale pozwólcie, że szybko je przypomnimy:

„Liczba różnych tranzystorów umieszczonych w chipie będzie mniej więcej podwajać się co 24 miesiące.”

Można zauważyć na powyższej infografice, że od momentu powstania tranzystora nieustannie zmniejszamy jego rozmiar. Jednak wydaje się, że ostatnio proces ten zwolnił. Nadal możemy zmniejszać rozmiar, ale zbliżamy się do fizycznej granicy. Mogłeś słyszeć o końcu ery krzemu i tranzystorów krzemowych, ale to temat na inny dzień.

Jak udało nam się poprawić i zwiększyć ich liczbę, to przez przechodzenie w górę, zamiast na zewnątrz. Współczesne procesory odeszły od 2D planarnych na rzecz tranzystorów 3D trigate. Intel wprowadził je w swojej technologii 22nm. Dzięki tym nowym postępom, procesory są szybsze i jednocześnie zużywają znacznie mniej energii, co jest świetne dla urządzeń mobilnych.

Co przynosi przyszłość

Chociaż może się wydawać, że postęp w miniaturyzacji tranzystorów zwalnia, to nie oznacza, że dla tranzystora nadchodzi koniec. Jak współzałożyciel Intela, Gordon Moore, kiedyś powiedział - "Co można zrobić, można zrobić lepiej." Ta zasada nigdy nie była bardziej prawdziwa dla projektowania elektroniki, gdy wchodzimy w przyszłość połączoną, gdzie codzienne produkty są projektowane z nowym poziomem automatyzacji, inteligencji i elastyczności. W centrum tej zmiany jest Altium Designer^®, który oferuje wsparcie dla dzisiejszych najbardziej zaawansowanych technologii projektowania wysokich prędkości oraz technologii sztywno-elastycznych.