L’evoluzione dei #transistor: dai Bell Labs al calcolo molecolare
Negli anni ’60 e ’70 l’elettronica si basava sui transistor a giunzione. I Bell Labs ci hanno fornito questo progetto che è rimasto standard per molto tempo. Successivamente, lo sviluppo del silicio ha fatto grandi progressi negli anni ’70. Presentazione dei transistor a effetto di campo semiconduttori a ossido di metallo (MOSFET). I MOSFET utilizzano lo stesso principio di base, ma cambiano il posizionamento del silicio. Il silicio di tipo N e il silicio di tipo P sono drogati con vari metalli e ossidi. risultato? I materiali sono più economici. Disposizione migliore. Offri agli ingegneri maggiore flessibilità.
Gli ingegneri non si sono fermati qui. Hanno iniziato a classificare i transistor in base a qualsiasi cosa, dal materiale dei semiconduttori alla potenza nominale. Perché? Questo perché ogni applicazione richiede funzioni diverse. La frequenza operativa è importante. La struttura è importante. Poi è arrivato il grande passo avanti nel settore manifatturiero. Gli ingegneri si resero conto che potevano produrre migliaia di transistor contemporaneamente su un unico foglio di materiale semiconduttore. L’aggiunta del condensatore e del resistore completa il circuito integrato.
Le chiamiamo patatine. Ma all’interno di queste piccole scatole ci sono miliardi di minuscoli transistor.
Dagli anni ’60, la densità dei transistor è raddoppiata ogni anno e mezzo. Gli ingegneri continuano a stipare i dispositivi in spazi più piccoli. Oggi, i transistor al silicio disponibili in commercio hanno una dimensione inferiore a 45 nanometri. Per metterlo in prospettiva, l’architettura della scheda grafica NVIDIA GF100 ha oltre 3 miliardi di transistor. Questo è il chip più compatto di sempre.
Ma questi transistor moderni sembrano grandi rispetto ai transistor futuri.
Ricercatori dell’Università di Yale e della Corea del Sud hanno costruito il primo transistor molecolare al mondo. Realizzato da una singola molecola di benzene. Le dimensioni non sono l’unica vittoria qui. L’efficienza è reale. I chip attuali sprecano molta energia sotto forma di calore perché non forniscono energia in modo pienamente efficiente. I transistor molecolari hanno il potenziale per risolvere questo problema. Questi possono migliorare significativamente l’efficienza energetica dei futuri dispositivi.
Cambiano anche i materiali. Il grafene sta diventando un serio contendente. Trasporta gli elettroni molto più velocemente del silicio. Secondo alcune stime, i processori basati sul grafene potrebbero funzionare fino a 1.000 volte più velocemente degli attuali prodotti in silicio.
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。 もっと安い。 より信頼性が高くなります。 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. しかし、それはこの単純な装置から始まります。 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。
La storia del mondo digitale di oggi non inizia con gli smartphone o i server cloud. Tutto cominciò nel 1954 con il crepitio di una piccola scatola di plastica.
Texas Instruments non si limita a produrre radio. Hanno fornito i transistor che lo hanno reso possibile. Fino ad allora, i dispositivi elettronici erano grandi, caldi e fragili. I tubi a vuoto dominavano le onde radio. Avevano bisogno dell’alta tensione. Si sono bruciati. Regency TR-1 ha cambiato le proprietà fisiche dei supporti personali. Questo è stato il primo prodotto a transistor fabbricato commercialmente. Puoi infilarlo in tasca. Non è più necessario portare con sé un ricevitore da armadio.
Questo non è solo un nuovo gadget. Questa è una rivoluzione hardware.
Perché i transistor sono più importanti delle radio
Considera la differenza di dimensioni. Radio a valvole per carichi pesanti. Il Regency pesava meno di 1 libbra. La perdita di peso non è un incidente. Questo è stato il risultato diretto della transizione dai tubi a vuoto al silicio allo stato solido.
Come funziona un transistor? Funziona come un interruttore. O un amplificatore. Utilizza semiconduttori per controllare la corrente. Questo è il nucleo di tutta l’informatica moderna. Quando tocchi lo schermo, l’elettricità scorre attraverso miliardi di minuscoli transistor. Interpretano il tuo tocco. Rendering dell’immagine. Tutto risale alla svolta del 1954.
Il Regency TR-1 è una prova di concetto. Texas Instruments ha dimostrato la catena di fornitura. Questa partnership è una testimonianza dell’industria dei semiconduttori. Ha spostato gli investimenti. Il focus cambia. All’improvviso tutti volevano essere più piccoli. Più veloce. Un dispositivo operativo più fresco.
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。 半導体は導体と絶縁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. ??? 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.
Superare i confini: transistor a molecola singola
Questa tendenza non si è ancora fermata. Continua a diventare sempre più piccolo.
Entro la fine del 2009, i ricercatori avevano realizzato qualcosa che sembrava uscito dalla fantascienza. Hanno creato un transistor a singola molecola. Questo non è materiale sfuso. Questa era una molecola che fungeva da componente attivo.
L’UPI ha riferito di questo sviluppo nel dicembre 2009. L’impatto è sconcertante. Se i transistor possono essere ridotti alle dimensioni di una singola molecola, dove finisce la contrazione? Sfida i limiti fisici della Legge di Moore. Prevede un futuro in cui i circuiti saranno costruiti atomo per atomo.
Non si tratta solo di rendere le cose più piccole. È tutta una questione di efficienza. Meno calore. Consumo energetico inferiore. Più veloce. Il percorso dal Regency TR-1 al passaggio a una singola molecola è una linea retta di ottimizzazione continua
