مراحل تطور الترانزستور عبر التاريخ
تاريخ الترانزستور: من اخترع الأول وقصته
في نهر التكنولوجيا، كان ميلاد الترانزستور بمثابة قفزة جماعية للبشرية إلى عصر المعلومات. لقد كان هذا الجهاز الدقيق لأشباه الموصلات، بتطوره المذهل منذ التجارب المبكرة في القرن العشرين إلى عالم تكنولوجيا النانو في القرن الحادي والعشرين، شاهدًا على استكشاف البشرية وابتكارها في مجال الإلكترونيات. إن تطور الترانزستورات لم يغير علوم الكمبيوتر فحسب، بل ساهم أيضًا في تشكيل حياتنا الحديثة بشكل عميق. الآن، دعونا نعود بالزمن إلى الوراء لاستكشاف تاريخ تطور الترانزستور والتعمق في بعض القصص المثيرة للاهتمام من تلك الحقبة!
ولادة الترانزستور الأول
في عام 1929، قام المهندس ليلينفيلد بالغزوة الأولى في مجال الترانزستور، وحقق بعض التقدم. ومع ذلك، نظرًا للقيود في عملية التنقية، لم يكن من الممكن استخراج المواد الأساسية لتصنيع الترانزستور، مما جعل هذا اختراقًا نظريًا.
ظهر أول ترانزستور في عام 1947، واخترعه فريق مختبرات بيل المكون من شوكلي وباردين وبراتين. باستخدام الجرمانيوم كمادة شبه موصلة وتوظيف بنية نقطة الاتصال، على الرغم من أنها كانت قصيرة من حيث الحجم والتكامل واستهلاك الطاقة والأداء مقارنة بترانزستورات السيليكون الحديثة، كان لهذه التكنولوجيا تأثير هائل في ذلك الوقت، وفتحت أبواب التكامل بشكل غير مباشر وتقديم لمحة للعلماء عن الاحتمالات المستقبلية. تم تكريم مخترعي الترانزستور الأول، شوكلي، باردين، وبراتين، بجائزة نوبل في الفيزياء، وغالبًا ما يشار إلى شوكلي على أنه والد الترانزستور.
في الإلكترونيات الحديثة، تعد الدوائر المتكاملة واحدة من أكثر المواضيع التي تمت مناقشتها، حيث تعمل الترانزستورات كمكوناتها الأساسية. ويمكن القول أنه لولا ميلاد الترانزستور الأول، لما كانت هناك رقائق، ولما كنا في العصر الإلكتروني الذي نعيشه الآن.
تقوم الدوائر الرقمية، التي تتمحور حول اللغات المنطقية، ببناء وظائف منطقية للأجهزة. تعتمد هذه الوظائف على 0 و1، وتخدم الترانزستورات هذا الغرض بشكل مثالي، حيث تتحكم في فتحها وإغلاقها من خلال إشارات كهربائية لتحقيق إيقاف التشغيل والتشغيل، مما يمثل 0 و1.
ومع ذلك، هذه مجرد بداية القصة. من ترانزستورات نقطة الاتصال إلى ترانزستورات التأثير الميداني، ومن مواد السيليكون إلى أشباه الموصلات المركبة III-V، فإن رحلة تطوير الترانزستورات مليئة بالتقلبات والابتكارات.
القصة وراء الترانزستور
والد الترانزستور – ويليام شوكلي
ولد ويليام شوكلي في 13 فبراير 1910 في لندن بالمملكة المتحدة، وهاجر إلى الولايات المتحدة مع عائلته في سن الثالثة. نشأ في باسادينا، كاليفورنيا، وأكمل دراسته الجامعية وحصل على درجة الدكتوراه. حصل على درجة الدكتوراه في فيزياء الحالة الصلبة من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، حيث أصبح لاحقًا عضوًا في هيئة التدريس. خلال الحرب العالمية الثانية، انضم شوكلي إلى مختبرات بيل، حيث ساهم في المشاريع البحثية المتعلقة بالحرب وتعاون مع جون باردين ووالتر براتين في تطوير ترانزستور نقطة الاتصال. ومع ذلك، تجاوز طموحه هذا الإنجاز، حيث كان يهدف إلى إنشاء ترانزستورات أكثر تقدمًا وطرحها في السوق. مع نضوج تكنولوجيا تصنيع الرقائق، تحول التركيز إلى السيليكون، ومع ظهور أول راديو محمول يستخدم الترانزستورات، رأى شوكلي فرص العمل المستقبلية.
في عام 1955، عاد شوكلي إلى مسقط رأسه، وادي سانتا كلارا، بدعم من مؤسسة بيكمان المرموقة نظرًا لمكانته العالية في المجتمع العلمي. وسرعان ما اجتذب مجموعة من الأفراد الموهوبين والمهرة تقنيًا. في هذه اللحظة، كان الأمر كما لو أن نجمًا جديدًا كان يشرق في سماء أشباه الموصلات في وادي السيليكون. ومع ذلك، كما هو الحال في العديد من قصص الحياة، حدثت تطورات غير متوقعة خلال هذه العملية.
ثمانية خائنة
ونحن نعلم جميعا أن صعود وادي السيليكون يرتبط ارتباطا وثيقا بالأحداث التي شملت الثمانية الخونة، ومن بينهم شوكلي. على الرغم من كونه عالمًا بارزًا في أبحاث الترانزستور، إلا أن شوكلي لم يكن مدير أعمال ماهرًا. أدى هذا في النهاية إلى حدث مهم يُعرف باسم “الثمانية الخونة”، والذي شارك فيه ن. نويس، ر. مور، ج. بلانك، إي. كلينر، ج. هويرني، ج. لاست، إس. كان هذا الحدث بمثابة تحول كبير في وادي السيليكون.
فيرتشايلد لأشباه الموصلات
بعد تأمين رأس المال الاستثماري، قام الثمانية الخائنون بسرعة بتأسيس شركة فيرتشايلد لأشباه الموصلات. في ظل نموذج الإدارة الجديد، ازدهرت شركة Fairchild Semiconductor، وحققت الربحية في أقل من ستة أشهر وحصلت على براءتي اختراع مهمتين: المعالجة المستوية وتكنولوجيا الدوائر المتكاملة.
خلال هذه الفترة، كانت شركة فيرتشايلد لأشباه الموصلات نابضة بالحياة، حيث ظهرت صناعة أشباه الموصلات كمنجم ذهب ضخم. استكشفت الشركة الفرص بنشاط، وخلال فترة قصيرة، أصبحت مربحة. ومع ذلك، امتلك المستثمر شيرمان فيرتشايلد غالبية الأسهم، وفي الوقت نفسه، تم إعادة توجيه أرباح الشركة إلى الساحل الشرقي لدعم شركة فيرتشايلد لمعدات التصوير الفوتوغرافي. وقد تسبب هذا في حالة من عدم الارتياح بين موظفي شركة فيرتشايلد لأشباه الموصلات، مما أدى إلى موجة جديدة من المغادرين لمشاريع ريادة الأعمال. وفي الوقت نفسه، كانت صناعة الترانزستور تتقدم بسرعة.
الجدول الزمني لتطوير الترانزستور
1926: اكتشاف تأثير الانبعاث الحراري وضع الأساس لأبحاث أشباه الموصلات المستقبلية.
1945: قدم مفهوم ترانزستور التأثير الميداني التوجيه لتصاميم الترانزستورات المستقبلية.
1947: تم اختراع أول ترانزستور نقطة الاتصال.
1951: أدى اختراع ترانزستورات زرنيخيد الغاليوم إلى تحسين كفاءة الترانزستور.
1952: تم تقديم أول راديو ترانزستور متاح تجاريًا.
1954: ظهرت ترانزستورات السيليكون، لتحل محل ترانزستورات الجرمانيوم باعتبارها الاتجاه السائد.
1956: اقترحت “خطة كيلبي” الإلكترونيات الدقيقة وتكنولوجيا الدوائر المتكاملة.
1960: وضع مفهوم ترانزستور التأثير الميداني لأشباه الموصلات وأكسيد المعدن الأساس لتقنية CMOS اللاحقة.
1965: تنبأ “قانون مور” بتضاعف اتجاه تكامل الترانزستور كل 18 إلى 24 شهرًا.
1971: تم إصدار أول معالج دقيق تجاري في العالم، Intel 4004، إيذانًا ببداية عصر المعالجات الدقيقة.
1983: خفضت تقنية MOSFET حجم الترانزستور إلى 1 ميكرون، مما أدى إلى تحسين التكامل والأداء.
2010: قامت تقنية MOSFET بتخفيض الحجم إلى 22 نانومتر.
عشرينيات القرن الحادي والعشرين: أصبحت تقنية FinFET وتقنيات المعالجة المتقدمة (مثل 7 نانومتر و5 نانومتر) سائدة.
أنت قد تكون مهتم