Dějiny tranzistoru v kostce

Od vynálezu tranzistoru v roce 1947 se tato technologie vyvíjela velice rychlým tempem a připravila cestu pro další levnější a energeticky efektivnější výrobky.

Dějiny tranzistoru v kostce


Od vynálezu tranzistoru v roce 1947 se tato technologie vyvíjela velice rychlým tempem a připravila cestu pro další levnější a energeticky efektivnější výrobky. Pokračování tohoto vývoje, a to tempem udávaným Mooreovým zákonem, přineslo mnohé inovace; v poslední době to byl „napnutý křemík“ („strained silicon“ – představen v roce 2003) a high-k/metal gate (představena v roce 2007). Nyní se společnost Intel chystá přijít s další radikální změnou designu tranzistorů - křemíkové tranzistory totiž vstupují do třetího rozměru.

Společnost Intel totiž představila tranzistor Tri-Gate, v němž je tranzistorový kanál pozvednut do třetího rozměru. Tok proudu je kontrolován na třech stranách kanálu (nahoře, vlevo a vpravo), a nikoli jen shora, jako je tomu v konvenčních plochých tranzistorech. Výsledkem by měla být podstatně vyšší kontrola nad tranzistorem, maximalizace toku proudu v případě maximálního vytížení a naopak jeho minimalizace, když je tranzistor vypnutý.

Nyní se podívejme na dějiny tranzistoru a jeho klíčové milníky:

•    16. prosince 1947: William Shockley, John Bardeen a Walter Brattain z Bell Labs úspěšně vyrobili první tranzistor
•    1950: William Shockley vyvinul první bipolární tranzistor, tedy zařízení dnes nejčastěji označované jako tranzistor
•    18. října 1954: První tranzistorové rádio Regency TR1 bylo uvedeno na trh. Obsahovalo čtyři tranzistory z germania
•    25. dubna 1961: První patent získal Robert Noyce za integrovaný obvod. Původní tranzistory dostačovaly pro použití v rádiích a telefonech, ale pro potřeby elektroniky bylo zapotřebí něčeho menšího – integrovaného obvodu
•   1965: Je definován Mooreův zákon – Gordon Moore předvídá, že počet tranzistorů na čipu se bude každý rok zdvojnásobovat (o deset let později periodu upravil na dva roky). Tento svůj názor uveřejnil v článku v časopise Electronics Magazine. O tři roky společně s Bobem Noycem založili společnost Intel. Název je zkratkou sousloví „integrovaná elektronika“.
•    1969: Intel úspěšně vyvíjí první křemíkovou PMOS. Tyto tranzistory i nadále používají jako dielektrikum tradiční oxid křemičitý (SiO2), ovšem jsou zaváděny nové polykřemičité elektrody.
•    1971: Intel představuje první mikroprocesor – 4004. Obsahoval 250 tranzistorů a byl vyráběn technologií 10 mikronů na 6 cm silných destičkách.
•    1985: Na trh je uveden mikroprocesor Intel386 – ten obsahuje 275 000 tranzistorů, což je stokrát více, než měl původní 4004. Mikroprocesor byl 32bitový a zvládal multitasking, takže uměl provozovat více programů současně. Původně byl vyráběn za pomoci CMOS technologie 1,5 mikronu.
•    13. srpna 2002: Intel představil několik technologických novinek v chystané 90nm technologii včetně vysoce výkonných nízkoenergetických tranzistorů, technologii „strained silicon“, vysokorychlostní měděné spojení a nový dielektrický materiál low-k. Jde o první proces v odvětví, který implementuje „napnutý křemík“ do výroby.
•    29. ledna 2007: Intel představuje nové materiály pro tranzistory: high-k a metal gate. Ty budou použity pro výrobu izolačních stěn a přepínacích bran na stovkách milionů mikroskopických tranzistorů (45nm) uvnitř nové generace procesorů Intel Core2 Duo, Intel Core 2 Quad a Xeon – pod kódovým označením Penryn.
•    3. května 2011: Intel oznamuje, že do sériové výroby uvedl nový tranzistor Tri-Gate


Zajímavosti

•    První tranzistor, který v roce 1947 vyrobila společnost Bell Labs, byl tak velký, že se skládal dohromady ručně. Pro srovnání: na špendlíkovou hlavičku by se vešlo přes 100 milionů 22nm tranzistorů Tri-Gate.  
•    Do tečky na konci této věty by se vešlo přes 6 milionů 22nm tranzistorů Tri-Gate.
•    Brány 22nm tranzistoru Tri-Gate jsou tak malé, že do šířky lidského vlasu se jich vejdou 4 tisíce.
•    Kdyby se lidská obydlí zmenšovala jako tranzistory, nebyla by dnes viditelná bez mikroskopu.
•    Ve srovnání s prvním mikroprocesorem Intel, jímž byl model 4004 uvedený v roce 1971, pracuje 22nm CPU 4000krát rychleji a každý tranzistor spotřebuje 5000krát méně energie. Cena tranzistoru klesla zhruba 50 000krát.
•    22nm tranzistor se dokáže přepnout 100miliardkrát za sekundu. Kdybyste tolikrát chtěli rozsvítit a zhasnout, trvalo by vám to 2000 let.
•   Továrny společnosti Intel vyrábějí před 5 miliard tranzistorů každou sekundu. To je 150 000 000 000 000 000 tranzistorů ročně neboli přes 20 milionů tranzistorů na každého muže, ženu a dítě žijící na naší planetě.





Komentáře