Почему без интегральных схем плохо жилось?

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Мнение | Наука и космос

Наверное для вас не станет новостью, что база для любой современной электроники — это транзисторы. Транзисторы бывают самыми разными и они совершенствуются, но наверное самый яркий момент в истории транзисторной электроники связан с переходом от ручных сборок к сборкам интегральным.

Красивая визуализация сборки
Автор: rawpixel.com Источник: ru.freepik.com

Полупроводниковые кремниевые транзисторы, будучи относительно недорогими и эффективными в работе, требовались в огромных количествах. Вот только процесс производства был не то, чтобы простой и эффективный. На предприятиях сотни низкооплачиваемых работников, проводили дни, сгорбившись над микроскопами в цехах и паяя эти кусочки кремния. Работали они в защитных костюмах и страдали от жары и духоты.

Процесс был одновременно дорогостоящим и малоэффективным, поскольку хрупкие соединения цепи неизбежно ломались или отсоединялись, что требовало повторного выполнения работы с самого начала. Альтернативы, однако, не существовало. Какой-то эффективный процесс сборки схемы подразумевал или новые подходы, или автоматизацию сборки посредством роботов. Но роботы тогда вряд ли бы справились со столь тонкой работой.

Ситуацию спас Джек Килби. Он впервые посетил сборочный цех в изнурительный жаркий июньский день. Как новому сотруднику ему не полагался летний отпуск, и когда тысячи работниц ушли на июльские каникулы, он оказался в полном одиночестве в своей лаборатории. Эта непривычная тишина натолкнула его на мысли о том, насколько абсурдно использовать столько людей для выполнения кропотливой монотонной работы. Без контроля со стороны начальства, у него появилось время развить и проработать идею, которая давно занимала его ум. Замышлял он не что иное, как первую интегральную схему.

Транзисторы были не единственными компонентами, подразумевающими ручную сборку в схему. Угольные резисторы и керамические конденсаторы также приходилось соединять бесчисленными медными проводками, придавая всей конструкции вид тарелки со спагетти. Всё это было ненадёжно и сложно собиралось.

Изобилие проводов и детали большого размера порой уничтожали сами себя. Громоздкие схемы раскачивались при движении и детали отваливались механически, на них накапливалась статика, они собирали пыль и конденсировали влагу. Потом всё это ржавело или покрывалось характерным налётом из цветных окислов.

Джек Килби использовал революционный подход. Вместо сборки отдельных элементов, он начал изготавливать все компоненты (резисторы, транзисторы и конденсаторы). Всё это формировалось из цельного куска полупроводникового материала. Зоны и участки этого фрагмента выполняли функцию конкретной детали.

Используя простую аналогию, можно сказать, что произошел переход от создания статуй путем скрепления множества отдельных фрагментов проволокой, к созданию скульптур, высеченных из единого куска мрамора. Это был переворот не только в технологии, но и в эстетике. Сборки стали выглядеть аккуратно и макрофакторы в виде вибраций и раскачиваний перестали вредить системе. Грязь на собиралась на платах, а вся система помещалось в один корпус.

Поскольку Килби не был уверен в пригодности кремния для изготовления резисторов и конденсаторов, он создал свой первый прототип на основе германия.

После доработки, интегральная схема избавила специалистов от изнурительной работы по сборке с паяльником. Поскольку все детали формировались из одного блока, отпала необходимость в ручной компоновке. Вскоре отпала и необходимость напрягать зрение. Новая технология позволила автоматизировать процесс травления и уменьшить размеры транзисторов до микроскопических, что стало первым шагом к созданию современных микрочипов.

Удивительно, но признание пришло к Килби не сразу. Лишь в 2000 году он был удостоен Нобелевской премии по физике за свое эпохальное изобретение. Впрочем, полезно узнать, что это изобретение связывается ещё и с именем Роберта Нойса, который разработал подобный подход параллельно и независимо от Килби.

Изображение в превью:
Автор: rawpixel.com
Источник: ru.freepik.com
Автор не входит в состав редакции iXBT.com (подробнее »)
Об авторе
Изучаю физику и стараюсь познать устройство мира с её помощью. Делюсь наработками и открытиями с вами. Кандидат наук, научный сотрудник и когда-то преподаватель. Автор научных статей в рецензируемых журналах. Рассказываю интересное про популярную науку и физику на YouTube, заходите в гости! Читайте мои статьи на этой страничке ixbt и в Telegram-канале!

2 комментария

i
Отличная история, жаль мало технических деталей, что за схемы были, и как быстро все это вошло в производство. Да, понятно, что можно и дипсик спросить для деталей, но ставить это бы хорошо дополнило.
112211529850381461918@google
Это кто такое сказал что плохо жилось?

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Technics RS-M95 (1979): как кварцевый прямой привод избавил кассетную деку от детонации

Включите запись сольного рояля на средней кассетной деке, задержите дыхание на протяжной ноте — и вы почти наверняка услышите легкое дрожание звука. Акустический рояль и классическая...

Магнитосфера Земли не выдержит экстремальный солнечный шторм: спутниковые замеры 40 лет искажали реальную силу космической погоды

В околоземном космическом пространстве непрерывно идет взаимодействие между магнитным полем Земли и солнечным ветром — потоком заряженных частиц, который выбрасывает Солнце....

Ученые стерли 50% синапсов в мозге мышей, но их память сохранилась: что на самом деле хранит наши воспоминания

Долгое время в нейробиологии доминировала гипотеза, согласно которой воспоминания закрепляются в мозге за счет физического роста и укрепления контактов между нервными клетками. Предполагалось, что...

Как один муравей заставляет сотни сородичей двигаться синхронно: физики смоделировали скрытые законы колонии

В поведении многих видов общественных насекомых существует особенность, которая долгое время оставалась нерешенной задачей для биологии и физики сложных систем. Речь идет о периодических всплесках...

A+++ больше не существует. Но в магазинах его до сих пор продают

A+++ давно исчез из новой системы энергоэффективности, но такие наклейки всё ещё встречаются в магазинах. Что на самом деле скрывается за привычными плюсами — и почему им уже нельзя верить?

Обзор Haylou Watch 3: обычные смарт-часы с AMOLED и автономностью до 15 дней

Haylou Watch 3 делает ставку на яркий AMOLED-дисплей, более 150 спортивных режимов, множество циферблатов и хорошую автономность до 15 дней. Но достаточно ли этого, чтобы заинтересовать...