Hai mai sentito parlare della Silicon Valley? Quella parte della California in cui le CPU sono progettate e le startup sembrano prosperare tutto il tempo. Ma hai mai smesso di pensare al motivo per cui si chiama Silicon Valley? O perché esattamente questo silicio sembra essere così universalmente utilizzato per i chip dei computer? Invece di qualche altro materiale come rame, grafite o ferro.
Bene, il silicio ha una serie di proprietà che lo rendono insolito tra gli altri elementi chimici. Vedete, al momento, gli scienziati conoscono solo 118 elementi. Da questi 118 elementi noti, solo 6 sono classificati come metalloidi. Il silicio è uno dei metalloidi.
Questi metalloidi presentano caratteristiche simili ai metalli ma non sono veri metalli. Di solito, hanno un aspetto argenteo e lucido come veri metalli. Ma invece di essere malleabili, sono spesso piuttosto fragili. Significa che possono rompersi facilmente come il vetro.
Leggi anche: Cos’è la tecnologia del nitruro di gallio (GaN) nell’elettronica moderna
Semiconduttività
E sebbene i metalloidi possano condurre elettricità come i metalli, non sono altrettanto bravi a farlo. Che è da dove viene la parola semiconduttore. Questa semiconduttività è particolarmente importante per il funzionamento dell’elettronica. Ricorda che i computer e altri dispositivi elettronici che utilizzano microchip hanno bisogno di elettricità per funzionare.
Tuttavia, il loro intero principio di funzionamento si basa sulla capacità di far passare l’elettricità attraverso determinati transistor in modo selettivo. Un normale conduttore metallico come il rame lascerebbe passare gli elettroni troppo facilmente. Significa che troppi transistor si accenderebbero contemporaneamente. Ciò significa che la CPU non sarebbe in grado di elaborare correttamente le istruzioni.
Leggi anche: Cos’è un SoC (System on a Chip) e in che modo è diverso dalla CPU?
Perché il silicio è migliore di altri semiconduttori per i chip di computer?
Non abbiamo ancora risposto alla domanda sul perché il silicio in particolare? Questo è invece di qualche altro semiconduttore come il germanio. Beh, anche se Silicon Valley potrebbe essere un posto costoso per vivere, Silicio reale è abbastanza a buon mercato. Inoltre, il silicio è abbastanza facile da trovare nella crosta terrestre. In effetti, il silicio è uno degli elementi più comuni nell’universo.
Quindi è del tutto possibile che le civiltà spaziali in qualche galassia lontana stiano usando anche CPU al silicio. Inoltre, il silicio ha altri vantaggi come essere in grado di funzionare bene a una vasta gamma di temperature. Il silicio può anche essere facilmente drogato con altre sostanze chimiche necessarie per il funzionamento dei microprocessori.
Ad esempio, è abbastanza facile formare uno strato isolante di biossido di silicio semplicemente attaccando il silicio in un forno caldo. Questi sono necessari perché i piccoli transistor in una CPU hanno bisogno di aree isolate per controllare ulteriormente e dirigere il flusso di elettricità con precisione. Quindi è la versatilità del silicio che lo rende una scelta naturale.
Leggi anche: DDR5 SDRAM is Coming: Release Date and Specs
Il silicio è perfetto per i chip di computer e l’elettronica?
Anche se il silicio ha dimostrato di essere estremamente utile, è tutt’altro che perfetto. Sebbene sia economico e abbondante, c’è un compromesso con quanto velocemente può condurre l’elettricità. Altri semiconduttori sono in grado di spostare gli elettroni più velocemente.
Ciò significa che potrebbero essere utilizzati per realizzare processori a prestazioni più elevate, anche se a un costo maggiore. C’è un’altra limitazione del silicio che significa che non sarà il materiale universale nei nostri chip per computer per troppo tempo. Vedete, i transistor continuano a diventare sempre più piccoli per rendere i nostri chip più potenti e più efficienti dal punto di vista energetico.
Tuttavia, stiamo arrivando al punto in cui il silicio non può essere reso molto più piccolo di quello che già abbiamo a causa delle sue proprietà chimiche. Infatti, Intel ha annunciato che per i suoi chip 7nm che potrebbero essere rilasciati intorno al 2021, utilizzeranno qualcosa di diverso dal silicio. Per metterlo nel contesto, 7 nm è largo solo circa 35 atomi.
In realtà abbiamo un articolo completo che copre uno di questi materiali chiamato nitruro di gallio (GaN) che è previsto per sostituire il silicio nell’elettronica. Mentre transistor più piccoli e CPU più veloci potrebbero richiedere materiali più esotici, non c’è dubbio che il percorso verso questo futuro di domani sia stato lastricato di silicio.