Komponen elektronik Chip IC sirkuit terpadu TPA3116D2DADR baru dan asli

Pada masa awal chip semikonduktor, silikon bukanlah karakter utama, melainkan germanium.Transistor pertama adalah transistor berbasis germanium dan chip sirkuit terpadu pertama adalah chip germanium.
Transistor pertama ditemukan oleh Bardeen dan Bratton, yang menemukan transistor bipolar (BJT).Dioda sambungan P/N pertama ditemukan oleh Shockley dan, jenis sambungan yang dirancang oleh Shockley ini segera menjadi struktur standar untuk BJT dan masih digunakan hingga saat ini.Ketiganya juga dianugerahi Hadiah Nobel Fisika tahun itu pada tahun 1956.
Transistor secara sederhana dapat dipahami sebagai saklar mini.Tergantung pada sifat semikonduktornya, semikonduktor tipe-N dapat dibentuk dengan mendoping semikonduktor dengan fosfor dan semikonduktor tipe-P dengan boron.Kombinasi semikonduktor tipe-N dan tipe-P membentuk sambungan PN, sebuah struktur penting dalam chip elektronik;ini memungkinkan operasi logika tertentu dilakukan (seperti gerbang-dengan, gerbang-or, gerbang-non-gerbang, dll.)
Germanium, bagaimanapun, memiliki beberapa masalah yang sangat sulit, seperti banyaknya cacat antarmuka pada semikonduktor, stabilitas termal yang buruk, dan kurangnya oksida padat.Selain itu, germanium merupakan unsur langka, hanya terdapat 7 bagian per juta di kerak bumi, dan bijih germanium juga sangat tersebar.Hal ini disebabkan karena germanium sangat langka dan tidak terkonsentrasi sehingga harga bahan baku germanium masih tinggi;barang langka, dan mahalnya bahan baku membuat transistor germanium tidak murah, sehingga sulit untuk memproduksi transistor germanium dalam skala besar.

Oleh karena itu, para peneliti melompat satu tingkat dan mengamati unsur silikon.Bisa dibilang semua kekurangan yang melekat pada germanium adalah kelebihan yang melekat pada silikon.

Silikon adalah unsur paling melimpah kedua setelah oksigen, tetapi pada dasarnya Anda tidak dapat menemukan monomer silikon di alam;senyawanya yang paling umum adalah silika dan silikat.Dari jumlah tersebut, silika merupakan salah satu komponen utama pasir.Selain itu, senyawa seperti feldspar, granit, dan kuarsa semuanya berbahan dasar senyawa silika-oksigen.

Silikon stabil secara termal, memiliki oksida konstanta dielektrik yang padat dan tinggi, dan dapat dengan mudah dibuat dengan antarmuka silikon-silikon oksida dengan sedikit cacat antarmuka.

Silikon oksida tidak larut dalam air (germanium oksida larut dalam air) dan tidak larut dalam sebagian besar asam, yang sangat cocok dengan teknik pencetakan korosi yang digunakan pada papan sirkuit cetak.Produk dari kombinasi ini adalah proses datar untuk sirkuit terpadu yang berlanjut hingga saat ini.
Kolom kristal silikon

Perjalanan Silicon menuju puncak
Usaha yang gagal: Shockley dikatakan melihat peluang pasar yang sangat besar pada saat belum ada orang yang berhasil membuat transistor silikon;itulah sebabnya dia meninggalkan Bell Labs pada tahun 1956 untuk memulai perusahaannya sendiri di California.Sayangnya, Shockley bukanlah pengusaha yang baik dan manajemen bisnisnya hanyalah tugas yang bodoh jika dibandingkan dengan kemampuan akademisnya.Jadi Shockley sendiri tidak memenuhi ambisinya untuk menggantikan germanium dengan silikon, dan panggung seumur hidupnya adalah podium di Universitas Stanford.Setahun setelah pendiriannya, delapan pemuda berbakat yang dia rekrut membelot darinya secara massal, dan "delapan pengkhianat" itulah yang menyelesaikan ambisi mengganti germanium dengan silikon.

Munculnya transistor silikon

Sebelum Eight Renegades mendirikan Fairchild Semiconductor, transistor germanium merupakan pasar transistor yang dominan, dengan hampir 30 juta transistor diproduksi di Amerika Serikat pada tahun 1957, hanya satu juta transistor silikon dan hampir 29 juta transistor germanium.Dengan pangsa pasar 20%, Texas Instruments menjadi raksasa di pasar transistor.
Delapan Renegades dan Semikonduktor Fairchild

Pelanggan terbesar pasar, pemerintah dan militer AS, ingin menggunakan chip tersebut dalam jumlah besar dalam roket dan rudal, sehingga meningkatkan muatan peluncuran yang berharga dan meningkatkan keandalan terminal kendali.Namun transistor juga akan menghadapi kondisi pengoperasian yang keras yang disebabkan oleh suhu tinggi dan getaran yang hebat.

Germanium adalah yang pertama kalah dalam hal suhu: transistor germanium hanya mampu menahan suhu 80°C, sedangkan persyaratan militer adalah untuk pengoperasian yang stabil bahkan pada suhu 200°C.Hanya transistor silikon yang dapat menahan suhu ini.
Transistor silikon tradisional

Fairchild menemukan proses pembuatan transistor silikon, menjadikannya sederhana dan efisien seperti buku cetak dan jauh lebih murah daripada transistor germanium dalam hal harga.Proses Fairchild untuk membuat transistor silikon secara kasar adalah sebagai berikut.

Pertama, sebuah tata letak digambar dengan tangan, terkadang begitu besar sehingga memenuhi dinding, dan kemudian gambar tersebut difoto dan direduksi menjadi lembaran tembus pandang kecil, seringkali dengan dua jalur yang terdiri dari tiga lembar, masing-masing mewakili lapisan sirkuit.

Kedua, lapisan bahan peka cahaya diterapkan pada wafer silikon halus yang diiris dan dipoles, dan UV/laser digunakan untuk melindungi pola sirkuit dari lembar transiluminasi ke wafer silikon.

Ketiga, area dan garis di bagian gelap lembaran transiluminasi meninggalkan pola yang tidak terpapar pada wafer silikon;pola-pola yang tidak terpapar ini dibersihkan dengan larutan asam, dan pengotor semikonduktor ditambahkan (teknik difusi) atau konduktor logam dilapisi.

Keempat, mengulangi tiga langkah di atas untuk setiap wafer tembus cahaya, sejumlah besar transistor dapat diperoleh pada wafer silikon, yang dipotong oleh pekerja perempuan di bawah mikroskop dan kemudian disambungkan ke kabel, kemudian dikemas, diuji, dan dijual.

Dengan tersedianya transistor silikon dalam jumlah besar, delapan pendiri Fairchild yang membangkang termasuk di antara perusahaan yang dapat berdiri berdampingan dengan raksasa seperti Texas Instruments.

Dorongan penting - Intel
Penemuan selanjutnya dari sirkuit terpadulah yang menyimpulkan dominasi germanium.Saat itu terdapat dua lini teknologi, satu untuk sirkuit terintegrasi pada chip germanium dari Texas Instruments dan satu lagi untuk sirkuit terintegrasi pada chip silikon dari Fairchild.Pada mulanya kedua perusahaan ini berselisih sengit mengenai kepemilikan paten sirkuit terpadu, namun kemudian Kantor Paten mengakui kepemilikan paten sirkuit terpadu oleh kedua perusahaan.
Namun, seiring dengan kemajuan proses Fairchild, proses tersebut menjadi standar untuk sirkuit terpadu dan terus digunakan hingga saat ini.Belakangan, Noyce, penemu sirkuit terpadu, dan Moore, penemu Hukum Moore, meninggalkan Centron Semiconductor, yang kebetulan keduanya merupakan anggota "Delapan Pengkhianat".Bersama Grove, mereka menciptakan perusahaan chip semikonduktor terbesar di dunia, Intel.
Tiga pendiri Intel, dari kiri: Grove, Noyce, dan Moore

Pada perkembangan selanjutnya, Intel mendorong chip silikon.Ia telah mengalahkan raksasa seperti Texas Instruments, Motorola, dan IBM untuk menjadi raja di sektor penyimpanan semikonduktor dan CPU.

Ketika Intel menjadi pemain dominan dalam industri ini, silikon juga mengakhiri germanium, dan tempat yang dulunya Lembah Santa Clara diubah namanya menjadi "Lembah Silikon".Sejak itu, chip silikon menjadi setara dengan chip semikonduktor dalam persepsi publik.

Germanium, bagaimanapun, memiliki beberapa masalah yang sangat sulit untuk dipecahkan, seperti banyaknya cacat antarmuka semikonduktor, stabilitas termal yang buruk, dan kurangnya oksida padat.Selain itu, germanium merupakan unsur langka, hanya terdapat 7 bagian per juta di kerak bumi, dan bijih germanium juga sangat tersebar.Hal ini disebabkan karena germanium sangat langka dan tidak terkonsentrasi sehingga harga bahan baku germanium masih tinggi;barang langka, dan mahalnya bahan baku membuat transistor germanium tidak murah, sehingga sulit untuk memproduksi transistor germanium dalam skala besar.

Oleh karena itu, para peneliti melompat satu tingkat dan mengamati unsur silikon.Bisa dibilang semua kelemahan yang melekat pada germanium adalah kelebihan yang melekat pada silikon.

Silikon adalah unsur paling melimpah kedua setelah oksigen, tetapi pada dasarnya Anda tidak dapat menemukan monomer silikon di alam;senyawanya yang paling umum adalah silika dan silikat.Dari jumlah tersebut, silika merupakan salah satu komponen utama pasir.Selain itu, senyawa seperti feldspar, granit, dan kuarsa semuanya berbahan dasar senyawa silika-oksigen.

Silikon stabil secara termal, memiliki oksida konstanta dielektrik yang padat dan tinggi, dan dapat dengan mudah dibuat dengan antarmuka silikon-silikon oksida dengan sedikit cacat antarmuka.

Silikon oksida tidak larut dalam air (germanium oksida larut dalam air) dan tidak larut dalam sebagian besar asam, yang sangat cocok dengan teknik pencetakan korosi yang digunakan pada papan sirkuit cetak.Produk dari kombinasi ini adalah proses planar sirkuit terpadu yang berlanjut hingga saat ini.