czy kiedykolwiek słyszałeś o Dolinie Krzemowej? Ta część Kalifornii, gdzie procesory są projektowane, a startupy wydają się cały czas kwitnąć. Ale czy kiedykolwiek zastanawiałeś się, dlaczego to się nazywa Dolina Krzemowa? Albo dlaczego ten krzem wydaje się być tak uniwersalnie używany do chipów komputerowych? Zamiast innych materiałów, takich jak miedź, grafit lub żelazo.
Cóż, krzem ma wiele właściwości, które czynią go niezwykłym wśród innych pierwiastków chemicznych. W tej chwili naukowcy znają tylko 118 pierwiastków. Spośród tych 118 znanych pierwiastków tylko 6 jest klasyfikowanych jako metaloidy. Krzem jest jednym z metaloidów.
te metaloidy wykazują cechy podobne do metalu, ale nie są prawdziwymi metalami. Zwykle mają srebrzysty błyszczący wygląd jak prawdziwe metale. Ale zamiast być plastyczne, często są dość kruche. Co oznacza, że mogą się łatwo rozpadać jak szkło.
Przeczytaj także: Co To jest Azotek galu (Gan) Tech we współczesnej elektronice
Półprzewodnictwo
i chociaż metaloidy mogą przewodzić elektryczność jak metale, nie są w tym tak dobre. Stąd pochodzi słowo półprzewodnik. To półprzewodnictwo jest szczególnie ważne dla pracy elektroniki. Pamiętaj, że komputery i inne urządzenia elektroniczne, które używają mikroczipów, potrzebują energii elektrycznej do działania.
jednak cała ich zasada działania polega na możliwości selektywnego przepuszczania prądu przez określone Tranzystory. Normalny metaliczny przewodnik, taki jak miedź, przepuszczałby elektrony zbyt łatwo. Oznacza to, że zbyt wiele tranzystorów świeci się na raz. Oznacza to, że procesor nie będzie w stanie poprawnie przetwarzać instrukcji.
Czytaj także: co to jest SoC (System na chipie) i czym się różni od procesora?
dlaczego krzem jest lepszy od innych półprzewodników do układów komputerowych?
nadal nie odpowiedzieliśmy na pytanie, dlaczego konkretnie krzem? To jest zamiast jakiegoś innego półprzewodnika, takiego jak German. Cóż, chociaż Dolina Krzemowa może być drogim miejscem do życia, prawdziwy krzem jest dość tani. Ponadto krzem jest dość łatwy do znalezienia w skorupie ziemskiej. W rzeczywistości krzem jest jednym z najczęstszych pierwiastków we wszechświecie.
jest więc całkiem możliwe, że cywilizacje dzielące przestrzeń kosmiczną w jakiejś odległej galaktyce również używają procesorów krzemowych. Dodatkowo krzem ma inne zalety, takie jak możliwość dobrej pracy w szerokim zakresie temperatur. Krzem może być również łatwo domieszkowany innymi chemikaliami, które są niezbędne do działania mikroprocesorów.
na przykład dość łatwo jest utworzyć warstwę izolacyjną dwutlenku krzemu, przyklejając Silikon do gorącego pieca. Są one konieczne, ponieważ małe tranzystory w procesorze potrzebują izolowanych obszarów do dalszej kontroli i precyzyjnego kierowania przepływem energii elektrycznej. Tak więc wszechstronność krzemu sprawia, że jest to naturalny wybór.
Czytaj także: nadchodzi DDR5 SDRAM: Data premiery i specyfikacja
czy silikon jest idealny do układów komputerowych i elektroniki?
chociaż krzem okazał się niezwykle przydatny, jest daleki od doskonałości. Chociaż jest tani i obfity, istnieje kompromis z tym, jak szybko może przewodzić energię elektryczną. Inne Półprzewodniki są w stanie poruszać elektrony wokół szybciej.
oznacza to, że można je wykorzystać do produkcji procesorów o wyższej wydajności, choć po wyższych kosztach. Jest jeszcze jedno ograniczenie krzemu, które oznacza, że nie będzie to uniwersalny materiał w naszych układach komputerowych zbyt długo. Widzisz, Tranzystory stają się coraz mniejsze, aby nasze układy były mocniejsze i bardziej energooszczędne.
jednak dochodzimy do punktu, w którym krzem nie może być znacznie mniejszy niż to, co już mamy, ze względu na jego właściwości chemiczne. W rzeczywistości Intel ogłosił, że dla swoich układów 7nm, które mogą zostać wydane około 2021 roku, będą używać czegoś innego niż krzem. Aby ująć to w kontekście, 7 nm ma tylko około 35 atomów szerokości.
w rzeczywistości mamy obszerny artykuł obejmujący jeden taki materiał o nazwie Azotek galu (Gan), który ma zastąpić krzem w elektronice. Podczas gdy mniejsze Tranzystory i szybsze procesory mogą wymagać bardziej egzotycznych materiałów, nie ma wątpliwości, że droga do tej przyszłości została wyłożona silikonem.