नवीन आणि मूळ TPA3116D2DADR इंटिग्रेटेड सर्किट IC चिप्स इलेक्ट्रॉनिक्स घटक

अर्धसंवाहक चिपच्या सुरुवातीच्या काळात, सिलिकॉन हे मुख्य पात्र नव्हते, जर्मेनियम होते.पहिला ट्रान्झिस्टर जर्मेनियम-आधारित ट्रान्झिस्टर होता आणि पहिली एकात्मिक सर्किट चिप जर्मेनियम चिप होती.
बायपोलर ट्रान्झिस्टरचा (बीजेटी) शोध लावणाऱ्या बार्डीन आणि ब्रॅटन यांनी पहिला ट्रान्झिस्टर शोधला होता.प्रथम P/N जंक्शन डायोडचा शोध शॉकलेने लावला होता आणि लगेचच, शॉकलेने डिझाइन केलेला हा जंक्शन प्रकार BJT साठी मानक रचना बनला आणि आज सेवा सुरू आहे.या तिघांना 1956 साली भौतिकशास्त्रातील नोबेल पारितोषिकही मिळाले होते.
एक ट्रान्झिस्टर फक्त एक सूक्ष्म स्विच म्हणून समजला जाऊ शकतो.सेमीकंडक्टरच्या गुणधर्मांवर अवलंबून, फॉस्फरससह अर्धसंवाहक आणि बोरॉनसह पी-प्रकार अर्धसंवाहक डोप करून एन-टाइप सेमीकंडक्टर तयार केला जाऊ शकतो.एन-टाइप आणि पी-टाइप सेमीकंडक्टरचे संयोजन पीएन जंक्शन बनवते, इलेक्ट्रॉनिक चिप्समधील एक महत्त्वाची रचना;हे विशिष्ट लॉजिक ऑपरेशन्स (जसे की गेट्स, किंवा गेट्स, नॉन-गेट्स इ.) करण्यास अनुमती देते.
तथापि, जर्मेनियममध्ये काही अत्यंत कठीण समस्या आहेत, जसे की सेमीकंडक्टरमधील अनेक इंटरफेस दोष, खराब थर्मल स्थिरता आणि दाट ऑक्साईडची कमतरता.शिवाय, जर्मेनियम हा दुर्मिळ घटक आहे, पृथ्वीच्या कवचामध्ये प्रति दशलक्ष फक्त 7 भाग आहेत आणि जर्मेनियम धातू देखील खूप विखुरलेल्या आहेत.जर्मेनियम अत्यंत दुर्मिळ असल्यामुळे आणि केंद्रित नसल्यामुळे जर्मेनियमसाठी कच्च्या मालाची किंमत जास्त राहते;गोष्टी दुर्मिळ आहेत, आणि कच्च्या मालाच्या उच्च किंमतीमुळे जर्मेनियम ट्रान्झिस्टर स्वस्त होत नाहीत, त्यामुळे मोठ्या प्रमाणावर जर्मेनियम ट्रान्झिस्टर तयार करणे कठीण आहे.

त्यामुळे संशोधकांनी एक पातळी वर जाऊन सिलिकॉन या घटकाकडे पाहिले.आपण असे म्हणू शकता की जर्मेनियमच्या सर्व मूळ कमतरता सिलिकॉनचे मूळ फायदे आहेत.

सिलिकॉन हा ऑक्सिजन नंतरचा दुसरा सर्वात मुबलक घटक आहे, परंतु आपल्याला मुळात निसर्गात सिलिकॉन मोनोमर सापडत नाहीत;त्याची सर्वात सामान्य संयुगे सिलिका आणि सिलिकेट्स आहेत.यापैकी, सिलिका हा वाळूच्या मुख्य घटकांपैकी एक आहे.याव्यतिरिक्त, फेल्डस्पार, ग्रॅनाइट आणि क्वार्ट्ज सारखी संयुगे सर्व सिलिका-ऑक्सिजन संयुगेवर आधारित आहेत.

सिलिकॉन थर्मलली स्थिर आहे, त्यात दाट, उच्च डायलेक्ट्रिक स्थिर ऑक्साईड आहे आणि सिलिकॉन-सिलिकॉन ऑक्साईड इंटरफेससह अगदी कमी इंटरफेसियल दोषांसह सहजपणे तयार केले जाऊ शकते.

सिलिकॉन ऑक्साईड पाण्यात अघुलनशील आहे (जर्मेनियम ऑक्साईड पाण्यात विरघळणारे आहे) आणि बहुतेक ऍसिडमध्ये अघुलनशील आहे, जे मुद्रित सर्किट बोर्डसाठी वापरल्या जाणाऱ्या गंज छपाई तंत्रासाठी एक परिपूर्ण जुळणी आहे.या संयोजनाचे उत्पादन म्हणजे एकात्मिक सर्किट्सची सपाट प्रक्रिया जी आजपर्यंत सुरू आहे.
सिलिकॉन क्रिस्टल स्तंभ

सिलिकॉनचा शिखरावरचा प्रवास
एक अयशस्वी उपक्रम: असे म्हटले जाते की सिलिकॉन ट्रान्झिस्टर बनविण्यात अद्याप कोणीही यशस्वी झाले नव्हते अशा वेळी शॉकलीने मोठ्या बाजारपेठेची संधी पाहिली;म्हणूनच त्यांनी कॅलिफोर्नियामध्ये स्वतःची कंपनी सुरू करण्यासाठी 1956 मध्ये बेल लॅब सोडले.दुर्दैवाने, शॉकली चांगला उद्योजक नव्हता आणि त्याच्या शैक्षणिक कौशल्याच्या तुलनेत त्याचे व्यवसाय व्यवस्थापन मूर्खपणाचे काम होते.म्हणून शॉकलीने स्वत: जर्मेनियमच्या जागी सिलिकॉनची महत्त्वाकांक्षा पूर्ण केली नाही आणि आयुष्यभर स्टॅनफोर्ड विद्यापीठातील व्यासपीठ हाच मंच होता.त्याच्या स्थापनेनंतर एका वर्षानंतर, त्याने ज्या आठ प्रतिभावान तरुणांची भरती केली होती, त्यांनी सामूहिकपणे त्याच्यापासून दूर गेले आणि हे "आठ देशद्रोही" होते ज्यांना सिलिकॉनने जर्मेनियम बदलण्याची महत्त्वाकांक्षा पूर्ण करायची होती.

सिलिकॉन ट्रान्झिस्टरचा उदय

Eight Renegades ने Fairchild Semiconductor ची स्थापना करण्यापूर्वी, ट्रान्झिस्टरसाठी जर्मेनियम ट्रान्झिस्टर प्रबळ बाजारपेठ होते, 1957 मध्ये युनायटेड स्टेट्समध्ये सुमारे 30 दशलक्ष ट्रान्झिस्टर तयार झाले, फक्त एक दशलक्ष सिलिकॉन ट्रान्झिस्टर आणि जवळपास 29 दशलक्ष जर्मेनियम ट्रान्झिस्टर.20% मार्केट शेअरसह, टेक्सास इन्स्ट्रुमेंट्स ट्रान्झिस्टर मार्केटमध्ये महाकाय बनले.
आठ रेनेगेड्स आणि फेअरचाइल्ड सेमीकंडक्टर

बाजारातील सर्वात मोठे ग्राहक, यूएस सरकार आणि सैन्य, रॉकेट आणि क्षेपणास्त्रांमध्ये मोठ्या प्रमाणात चिप्स वापरू इच्छित आहेत, मौल्यवान प्रक्षेपण भार वाढवतात आणि नियंत्रण टर्मिनलची विश्वासार्हता सुधारतात.परंतु उच्च तापमान आणि हिंसक कंपनांमुळे ट्रान्झिस्टरला कठोर ऑपरेटिंग परिस्थितीचा सामना करावा लागेल.

तापमानाचा विचार केल्यास जर्मेनियम हे पहिलेच हरवलेले आहे: जर्मेनियम ट्रान्झिस्टर केवळ 80°C तापमानाचा सामना करू शकतात, तर लष्कराच्या गरजा 200°C वरही स्थिर ऑपरेशनसाठी असतात.केवळ सिलिकॉन ट्रान्झिस्टर हे तापमान सहन करू शकतात.
पारंपारिक सिलिकॉन ट्रान्झिस्टर

फेअरचाइल्डने सिलिकॉन ट्रान्झिस्टर बनवण्याची प्रक्रिया शोधून काढली, ते छापील पुस्तकांइतके सोपे आणि कार्यक्षम आणि किंमतीच्या बाबतीत जर्मेनियम ट्रान्झिस्टरपेक्षा खूपच स्वस्त.सिलिकॉन ट्रान्झिस्टर बनवण्याची फेअरचाइल्डची प्रक्रिया खालीलप्रमाणे ढोबळ आहे.

प्रथम, एक लेआउट हाताने काढला जातो, कधीकधी इतका मोठा की तो एक भिंत घेतो, आणि नंतर रेखाचित्र छायाचित्रित केले जाते आणि एका लहान अर्धपारदर्शक शीटमध्ये कमी केले जाते, बहुतेक वेळा तीन शीटच्या दोन लेनसह, प्रत्येक सर्किटरीचा एक थर दर्शवितो.

दुसरे म्हणजे, कापलेल्या आणि पॉलिश केलेल्या गुळगुळीत सिलिकॉन वेफरवर प्रकाश-संवेदनशील सामग्रीचा एक थर लावला जातो आणि यूव्ही/लेसरचा वापर सर्किट पॅटर्नला ट्रान्सिल्युमिनेशन शीटपासून सिलिकॉन वेफरवर संरक्षित करण्यासाठी केला जातो.

तिसरे म्हणजे, ट्रान्सिल्युमिनेशन शीटच्या गडद भागातील क्षेत्रे आणि रेषा सिलिकॉन वेफरवर उघड न केलेले नमुने सोडतात;हे उघड न झालेले नमुने आम्ल द्रावणाने स्वच्छ केले जातात आणि एकतर अर्धसंवाहक अशुद्धी जोडल्या जातात (प्रसरण तंत्र) किंवा धातूचे कंडक्टर प्लेट केलेले असतात.

चौथे, प्रत्येक अर्धपारदर्शक वेफरसाठी वरील तीन चरणांची पुनरावृत्ती केल्यास, सिलिकॉन वेफर्सवर मोठ्या प्रमाणात ट्रान्झिस्टर मिळू शकतात, जे महिला कामगारांनी सूक्ष्मदर्शकाखाली कापले आणि नंतर तारांना जोडले, नंतर पॅकेज, चाचणी आणि विक्री केली.

सिलिकॉन ट्रान्झिस्टर मोठ्या प्रमाणात उपलब्ध असल्याने, टेक्सास इन्स्ट्रुमेंट्स सारख्या दिग्गजांच्या बरोबरीने उभ्या राहू शकतील अशा कंपन्यांमध्ये फेअरचाइल्डचे आठ रिनेगेड संस्थापक होते.

महत्त्वाचा धक्का - इंटेल
एकात्मिक सर्किटचा हा नंतरचा शोध होता ज्याने जर्मेनियमच्या वर्चस्वाचा सारांश दिला.त्या वेळी, दोन तंत्रज्ञान ओळी होत्या, एक टेक्सास इन्स्ट्रुमेंट्सच्या जर्मेनियम चिप्सवरील एकात्मिक सर्किट्ससाठी आणि एक फेअरचाइल्डच्या सिलिकॉन चिप्सवरील एकात्मिक सर्किटसाठी.सुरुवातीला, दोन्ही कंपन्यांमध्ये एकात्मिक सर्किट्सवरील पेटंटच्या मालकीवरून जोरदार वाद झाला, परंतु नंतर पेटंट कार्यालयाने दोन्ही कंपन्यांच्या एकात्मिक सर्किट्सवरील पेटंटची मालकी मान्य केली.
तथापि, फेअरचाइल्डची प्रक्रिया अधिक प्रगत असल्याने, ती एकात्मिक सर्किट्ससाठी मानक बनली आणि आजही वापरली जात आहे.नंतर, एकात्मिक सर्किटचे शोधक नॉयस आणि मूरच्या कायद्याचे शोधक मूर यांनी सेंट्रॉन सेमीकंडक्टर सोडले, जे प्रसंगोपात, "आठ देशद्रोही" चे सदस्य होते.ग्रोव्हसह, त्यांनी आता जगातील सर्वात मोठी सेमीकंडक्टर चिप कंपनी, इंटेल तयार केली.
इंटेलचे तीन संस्थापक, डावीकडून: ग्रोव्ह, नॉयस आणि मूर

त्यानंतरच्या घडामोडींमध्ये, इंटेलने सिलिकॉन चिप्सला धक्का दिला.टेक्सास इन्स्ट्रुमेंट्स, मोटोरोला आणि IBM सारख्या दिग्गजांना मागे टाकून सेमीकंडक्टर स्टोरेज आणि CPU क्षेत्राचा राजा बनला आहे.

इंटेल उद्योगातील प्रबळ खेळाडू बनल्यामुळे, सिलिकॉनने जर्मेनियम देखील संपवला आणि एकेकाळी सांता क्लारा व्हॅलीचे नाव बदलून "सिलिकॉन व्हॅली" असे ठेवण्यात आले.तेव्हापासून, सिलिकॉन चिप्स लोकांच्या धारणामध्ये सेमीकंडक्टर चिप्सच्या समतुल्य बनल्या आहेत.

तथापि, जर्मेनियममध्ये काही अत्यंत कठीण समस्या आहेत, जसे की अर्धसंवाहकांचे इंटरफेस दोष, खराब थर्मल स्थिरता आणि दाट ऑक्साईडची कमतरता.शिवाय, जर्मेनियम हा दुर्मिळ घटक आहे, पृथ्वीच्या कवचामध्ये प्रति दशलक्ष फक्त 7 भाग आहेत आणि जर्मेनियम धातू देखील खूप विखुरलेल्या आहेत.जर्मेनियम अत्यंत दुर्मिळ असल्यामुळे आणि केंद्रित नसल्यामुळे जर्मेनियमसाठी कच्च्या मालाची किंमत जास्त राहते;गोष्टी दुर्मिळ आहेत, आणि कच्च्या मालाच्या उच्च किंमतीमुळे जर्मेनियम ट्रान्झिस्टर स्वस्त होत नाहीत, त्यामुळे मोठ्या प्रमाणावर जर्मेनियम ट्रान्झिस्टर तयार करणे कठीण आहे.

त्यामुळे संशोधकांनी एक पातळी वर जाऊन सिलिकॉन या घटकाकडे पाहिले.आपण असे म्हणू शकता की जर्मेनियमच्या सर्व अंगभूत कमकुवतपणा सिलिकॉनच्या अंतर्निहित शक्ती आहेत.

सिलिकॉन हा ऑक्सिजन नंतरचा दुसरा सर्वात मुबलक घटक आहे, परंतु आपल्याला मुळात निसर्गात सिलिकॉन मोनोमर सापडत नाहीत;त्याची सर्वात सामान्य संयुगे सिलिका आणि सिलिकेट्स आहेत.यापैकी, सिलिका हा वाळूच्या मुख्य घटकांपैकी एक आहे.याव्यतिरिक्त, फेल्डस्पार, ग्रॅनाइट आणि क्वार्ट्ज सारखी संयुगे सर्व सिलिका-ऑक्सिजन संयुगेवर आधारित आहेत.

सिलिकॉन थर्मलली स्थिर आहे, त्यात दाट, उच्च डायलेक्ट्रिक स्थिर ऑक्साईड आहे आणि सिलिकॉन-सिलिकॉन ऑक्साईड इंटरफेससह अगदी कमी इंटरफेसियल दोषांसह सहजपणे तयार केले जाऊ शकते.

सिलिकॉन ऑक्साईड पाण्यात अघुलनशील आहे (जर्मेनियम ऑक्साईड पाण्यात विरघळणारे आहे) आणि बहुतेक ऍसिडमध्ये अघुलनशील आहे, जे मुद्रित सर्किट बोर्डसाठी वापरल्या जाणाऱ्या गंज छपाई तंत्रासाठी एक परिपूर्ण जुळणी आहे.या संयोजनाचे उत्पादन म्हणजे एकात्मिक सर्किट प्लानर प्रक्रिया जी आजपर्यंत सुरू आहे.