har du någonsin hört talas om Silicon Valley? Den del av Kalifornien där processorer är utformade och startups verkar blomstra hela tiden. Men har du någonsin slutat tänka på varför det heter Silicon Valley? Eller varför exakt verkar detta kisel vara så universellt använt för datorchips? Istället för något annat material som koppar, grafit eller järn.
Tja, kisel har ett antal egenskaper som gör det ovanligt bland andra kemiska element. Du ser, för närvarande vet forskare om endast 118 element. Från dessa 118 kända element klassificeras endast 6 som metalloider. Kisel är en av metalloiderna.
dessa metalloider uppvisar metallliknande egenskaper men är inte sanna metaller. Vanligtvis har de ett silverglänsande utseende som äkta metaller. Men istället för att vara formbar är de ofta ganska spröda. Det betyder att de lätt kan bryta ihop som glas.
Läs också: Vad är galliumnitrid (GaN) Tech i Modern elektronik
Halvledarförmåga
och även om metalloider kan leda elektricitet som metaller, är de inte lika bra på det. Det är där ordet halvledare kommer ifrån. Denna halvledare är särskilt mycket viktig för elektronikens arbete. Kom ihåg att datorer och annan elektronik som använder mikrochips behöver el för att fungera.
men hela deras driftsprincip är beroende av att kunna låta elektricitet passera genom vissa transistorer selektivt. En normal metallisk ledare som koppar skulle låta elektroner passera för lätt. Betyder alldeles för många transistorer skulle lysa upp på en gång. Det betyder att din CPU inte skulle kunna bearbeta instruktioner korrekt.
Läs också: Vad är en SoC (System på ett Chip) och hur skiljer det sig från CPU?
Varför är kisel bättre än andra halvledare för datorchips?
vi har fortfarande inte svarat på frågan om varför kisel specifikt? Det är istället för någon annan halvledare som Germanium. Tja, även om Silicon Valley kan vara en dyr plats att bo, är faktiskt kisel ganska billigt. Kisel är också ganska lätt att hitta i jordskorpan. Faktum är att kisel är ett av de vanligaste elementen i universum.
så det är helt möjligt att rymdfarandecivilisationer i någon avlägsen galax också använder Kiselprocessorer. Dessutom har kisel andra fördelar som att kunna fungera bra vid ett brett temperaturområde. Kisel kan också lätt dopas med andra kemikalier som är nödvändiga för att mikroprocessorer ska fungera.
till exempel är det ganska lätt att bilda ett isolerande skikt av kiseldioxid bara genom att fästa kisel i en het ugn. Dessa är nödvändiga eftersom de små transistorerna i en CPU behöver isolerade områden för att ytterligare styra och styra flödet av el med Precision. Så det är silicons mångsidighet som gör det till ett naturligt val.
Läs också: DDR5 SDRAM kommer: Utgivningsdatum och specifikationer
är kisel perfekt för datorchips och elektronik?
även om kisel har visat sig vara extremt användbart är det långt ifrån perfekt. Även om det är billigt och rikligt, finns det en avvägning med hur snabbt det kan leda El. Andra halvledare kan flytta elektronerna snabbare.
det betyder att de kan användas för att göra processorer med högre prestanda, om än till en högre kostnad. Det finns en annan begränsning av kisel som betyder att det inte kommer att vara det universella materialet i våra datorchips för mycket längre. Du ser, transistorer fortsätter att bli mindre och mindre för att göra våra marker kraftfullare och mer energieffektiva.
men vi kommer till den punkt där kisel inte kan göras mycket mindre än vad vi redan har på grund av dess kemiska egenskaper. Faktum är att Intel meddelade att för sina 7nm-chips som skulle kunna släppas runt 2021 kommer de att använda något annat än kisel. För att uttrycka det i sammanhang är 7 nm bara cirka 35 atomer breda.
vi har faktiskt en omfattande artikel som täcker ett sådant material som kallas galliumnitrid (GaN) som är slated för att ersätta kisel i elektronik. Medan mindre transistorer och snabbare processorer kan kräva mer exotiska material, är det ingen tvekan om att vägen till morgondagens framtid var belagd med kisel.