har du nogensinde hørt om Silicon Valley? Den del af Californien, hvor CPU ‘ er er designet og startups synes at blomstre hele tiden. Men har du nogensinde stoppet for at tænke over, hvorfor det hedder Silicon Valley? Eller hvorfor synes dette silicium at være så universelt brugt til computerchips? I stedet for noget andet materiale som kobber, grafit eller jern.
nå, silicium har en række egenskaber, der gør det usædvanligt blandt andre kemiske elementer. Du ser, i øjeblikket kender forskere kun 118 elementer. Fra disse 118 kendte elementer klassificeres kun 6 som metalloider. Silicium er en af metalloiderne.
disse metalloider udviser metallignende egenskaber, men er ikke ægte metaller. Normalt har de et sølvfarvet skinnende udseende som ægte metaller. Men i stedet for at være formbar, er de ofte ret sprøde. Det betyder, at de let kan gå i stykker som glas.
Læs også: Hvad er galliumnitrid (GaN) Tech i moderne elektronik
halvleder
og selvom metalloider kan lede elektricitet som metaller, er de ikke så gode til det. Det er her ordet halvleder kommer fra. Denne halvledningsevne er især meget vigtig for elektronikens arbejde. Husk, at computere og anden elektronik, der bruger mikrochips, har brug for elektricitet til at fungere.
men hele deres driftsprincip er afhængig af at kunne lade elektricitet passere gennem visse transistorer selektivt. En normal metallisk leder som kobber ville lade elektroner igennem for let. Betyder alt for mange transistorer ville lyse op på en gang. Dette betyder, at din CPU ikke ville være i stand til at behandle instruktioner korrekt.
Læs også: Hvad er et SoC (System på en Chip), og hvordan adskiller det sig fra CPU ‘ en?
Hvorfor er silicium bedre end andre halvledere til computerchips?
vi har stadig ikke besvaret spørgsmålet om hvorfor silicium specifikt? Det er i stedet for en anden halvleder som Germanium. Selvom Silicon Valley måske er et dyrt sted at bo, er faktisk silicium ret billigt. Silicium er også ret nemt at finde i jordskorpen. Faktisk er silicium et af de mest almindelige elementer i universet.
så det er helt muligt, at rumfarende civilisationer i nogle fjerne galakser også bruger silicium CPU ‘ er. Derudover har silicium andre fordele, såsom at kunne fungere godt ved en lang række temperaturer. Silicium kan også let doteres med andre kemikalier, der er nødvendige for, at mikroprocessorer kan fungere.
for eksempel er det ret nemt at danne et isolerende lag af silica ved blot at stikke silicium i en varm ovn. Disse er nødvendige, fordi de små transistorer i en CPU har brug for isolerede områder for yderligere at kontrollere og styre strømmen af elektricitet med præcision. Så det er siliciums alsidighed, der gør det til et naturligt valg.
Læs også: DDR5 SDRAM kommer: udgivelsesdato og specifikationer
er silicium perfekt til computerchips og elektronik?
selvom silicium har vist sig at være yderst nyttigt, er det langt fra perfekt. Selvom det er billigt og rigeligt, er der en afvejning med, hvor hurtigt det kan lede elektricitet. Andre halvledere er i stand til at bevæge elektronerne hurtigere rundt.
det betyder, at de kunne bruges til at lave processorer med højere ydeevne, omend til en højere pris. Der er en anden begrænsning af silicium, der betyder, at det ikke vil være det universelle materiale i vores computerchips for meget længere. Du ser, transistorer bliver stadig mindre og mindre for at gøre vores chips mere kraftfulde og mere energieffektive.
men vi kommer til det punkt, hvor silicium ikke kan gøres meget mindre end det, vi allerede har på grund af dets kemiske egenskaber. Faktisk meddelte Intel, at for sine 7Nm-chips, der kunne frigives omkring 2021, vil de bruge noget andet end silicium. For at sætte det i sammenhæng er 7 nm kun omkring 35 atomer brede.
vi har faktisk en omfattende artikel, der dækker et sådant materiale kaldet galliumnitrid (GaN), der er beregnet til at erstatte silicium i elektronik. Mens mindre transistorer og hurtigere CPU ‘ er muligvis kræver mere eksotiske materialer, er der ingen tvivl om, at vejen til denne fremtid i morgen var brolagt med silicium.