L’évolution des #transistors : des Bell Labs à l’informatique moléculaire
Dans les années 1960 et 1970, l’électronique reposait sur des transistors à jonction. Les Bell Labs nous ont fourni ce design, et il est resté longtemps standard. Ensuite, le développement du silicium a fait de grands progrès dans les années 1970. Présentation des transistors à effet de champ métal-oxyde-semiconducteur (MOSFET). Les MOSFET utilisent le même principe de base, mais modifient l’emplacement du silicium. Le silicium de type N et le silicium de type P sont dopés avec divers métaux et oxydes. résultat? Les matériaux sont moins chers. Meilleure mise en page. Donnez plus de flexibilité aux ingénieurs.
Les ingénieurs ne se sont pas arrêtés là. Ils ont commencé à classer les transistors en fonction de tout, du matériau semi-conducteur à la puissance nominale. Pourquoi? En effet, chaque application nécessite des fonctions différentes. La fréquence de fonctionnement est importante. La structure est importante. Puis vint un grand pas en avant vers la fabrication. Les ingénieurs ont réalisé qu’ils pouvaient fabriquer simultanément des milliers de transistors sur une seule feuille de matériau semi-conducteur. L’ajout du condensateur et de la résistance complète le circuit intégré.
Nous les appelons des chips. Mais à l’intérieur de ces petites boîtes se trouvent des milliards de minuscules transistors.
Depuis les années 1960, la densité des transistors a doublé tous les 1,5 ans. Les ingénieurs continuent de regrouper les appareils dans des espaces plus petits. Aujourd’hui, les transistors au silicium disponibles dans le commerce mesurent moins de 45 nanomètres. Pour mettre cela en perspective, l’architecture de la carte graphique GF100 de NVIDIA compte plus de 3 milliards de transistors. Il s’agit de la puce la plus compacte jamais conçue.
Mais ces transistors modernes paraissent grands par rapport aux futurs transistors.
Des chercheurs de l’Université de Yale et de Corée du Sud ont construit le premier transistor moléculaire au monde. Fabriqué à partir d’une seule molécule de benzène. La taille n’est pas le seul avantage ici. L’efficacité est réelle. Les puces actuelles gaspillent beaucoup d’énergie sous forme de chaleur car elles ne fournissent pas l’énergie de manière pleinement efficace. Les transistors moléculaires ont le potentiel de résoudre ce problème. Ceux-ci peuvent améliorer considérablement l’efficacité énergétique des futurs appareils.
Les matériaux changent également. Le graphène devient un concurrent sérieux. Transporte les électrons beaucoup plus rapidement que le silicium. Selon certaines estimations, les processeurs à base de graphène pourraient fonctionner jusqu’à 1 000 fois plus vite que les produits à base de silicium actuels.
軌道は明確です。 トランジスタは今後も研究を推進していきます。 コンピュータはより高速になります. 携帯電話や音楽プレーヤーは、コストを下げながら超小型サイズに縮小されるでしょう。 この変化の全範囲を想像するのは困難です。 60年以上前に発明されました。
トランジスタの力はハードウェアを超えて広がります. 重要なのは、それがテクノロジーの状況をどのように変えるかです. 結局のところ、私たちの社会です。 これほど小さなコンポーネントではかなりの重量になります.
L’histoire du monde numérique d’aujourd’hui ne commence pas avec les smartphones ou les serveurs cloud. Tout a commencé en 1954 avec le crépitement d’une petite boîte en plastique.
Texas Instruments fait bien plus que simplement fabriquer des radios. Ils ont fourni les transistors qui ont rendu cela possible. Jusqu’alors, les appareils électroniques étaient gros, chauds et fragiles. Les tubes à vide dominaient les ondes radio. Ils avaient besoin de haute tension. Ils ont brûlé. Regency TR-1 a modifié les propriétés physiques des médias personnels. Il s’agissait du premier transistor fabriqué commercialement. Vous pouvez le glisser dans votre poche. Plus besoin de transporter un récepteur d’armoire.
Ce n’est pas seulement un nouveau gadget. Il s’agit d’une révolution matérielle.
Pourquoi les transistors sont plus importants que les radios
Considérez la différence de taille. Radio à tube à vide robuste. Le Regency pesait moins de 1 livre. La perte de poids n’est pas un hasard. C’était le résultat direct de la transition des tubes à vide au silicium à l’état solide.
Comment fonctionne un transistor ? Il agit comme un interrupteur. Ou un amplificateur. Il utilise des semi-conducteurs pour contrôler le courant. C’est le cœur de toute informatique moderne. Lorsque vous touchez l’écran, l’électricité circule à travers des milliards de minuscules transistors. Ils interprètent votre contact. Rendre l’image. Tout remonte à la percée de 1954.
Le Regency TR-1 est une preuve de concept. Texas Instruments a prouvé la chaîne d’approvisionnement. Ce partenariat témoigne de l’industrie des semi-conducteurs. Cela a déplacé les investissements. L’accent change. Du coup, tout le monde voulait être plus petit. Plus rapide. Un appareil de fonctionnement plus frais.
魔法の背後にある物理学
これがなぜそれほど重要なのかを理解するには、科学を調べる必要があります. 体の間に位置します。 ここではシリコンが王様です。
バージニア大学の仮想研究所の研究によると、 これらの材料の挙動は原子構造に依存します。 シリコンに他の元素をドーピングすると、電子の 流れを許可または遮断する領域が作成されます。 これがトランジスタの中にエレガントさがあります。 その実装は複雑です。
リージェンシーは当初ゲルマニウムトランジスタを使用していました. その後、シリコンが引き継ぎました。 シリコンはさらに豊富に含まれています。 より高い温度にも対応できます。 より安定しています。 この材料科学の変化により、今日私たちが当然と思っている小型化が可能になりました。 あなたのラップトップにはこれらのスイッチが何十億も搭載されています. それらはナノ秒以内に発射されます。
Repousser les limites : les transistors à molécule unique
Cette tendance ne s’est pas encore arrêtée. Il ne cesse de diminuer.
Fin 2009, les chercheurs avaient réalisé quelque chose qui ressemblait à de la science-fiction. Ils ont créé un transistor à molécule unique. Il ne s’agit pas de matériel en vrac. Il s’agissait d’une molécule agissant comme composant actif.
L’UPI a rendu compte de cette évolution en décembre 2009. L’impact est stupéfiant. Si les transistors peuvent être réduits à la taille d’une seule molécule, où s’arrête la réduction ? Cela remet en question les limites physiques de la loi de Moore. Il prédit un avenir où les circuits seront construits atome par atome.
Il ne s’agit pas seulement de réduire la taille des choses. Tout est question d’efficacité. Moins de chaleur. Consommation d’énergie réduite. Plus rapide. Le chemin depuis Regency TR-1 vers un commutateur à molécule unique est une ligne droite d’optimisation continue
