اختراع رقاقة السيليكون

هل تعلم أن شريحة السيليكون المستخدمة في الإلكترونيات اليوم هي في الواقع مكون عسكري معاد تصميمه؟ على الرغم من أنه تم إنشاؤه في الأصل لغرض مختلف تمامًا ، فقد وجد هذا المكون طريقه الآن إلى العديد من الإلكترونيات الحديثة. في هذه المقالة ، سوف نستكشف تاريخ رقاقة السيليكون ، من أصولها في الجيش إلى استخدامها الحديث في الإلكترونيات.

اختراع رقاقة السيليكون

رقاقة السيليكون هي في الواقع اختراع عسكري ، تم إنشاؤه لحل مشكلة معينة. في الحرب العالمية الثانية ، واجه الحلفاء مشكلة كبيرة في جهودهم للحفاظ على سرية الاتصالات الألمانية من دول المحور. في الأساس ، كان الحلفاء يعترضون جميع عمليات الإرسال اللاسلكية الألمانية وكانوا قادرين على فك وفهم معظمها. ومع ذلك ، واجه الحلفاء مشكلة في قراءة الرسائل الألمانية المشفرة أو "الواضحة". والسبب في ذلك ، كما قد تكون خمنت ، هو أن الألمان كانوا يستخدمون نظام تشفير متطورًا.

جرب الحلفاء عددًا من الأساليب المختلفة لكسر التشفير الألماني ، لكنهم فشلوا جميعًا في النهاية. مع استمرار الحرب ، تحول تركيز الحلفاء على فك الرموز الألمانية أكثر فأكثر إلى الجهود المبذولة لبناء آلة يمكنها "فك رموز" الرسائل الألمانية.

التاريخ المبكر لشريحة السيليكون

بدأت قصة رقاقة السيليكون في أوائل القرن العشرين ، عندما بدأ الباحثون في ألمانيا والولايات المتحدة وأماكن أخرى في تجربة أشباه الموصلات. كان هؤلاء الباحثون يحاولون تصميم موصل كهربائي أكثر كفاءة من المعادن المستخدمة في الأسلاك في ذلك الوقت. في عام 1907 ، قدم عالم فيزياء ألماني يُدعى فيلهلم شالماير براءة اختراع لما أسماه "موصل كهربائي جديد". أطلق على هذا الموصل الجديد اسم "السيليكون" ، وظل اسمه عالقًا.

على مدى السنوات العشر التالية أو نحو ذلك ، بدأ العديد من الباحثين والعلماء في تجربة استخدام السيليكون لبناء المكونات والأجهزة الكهربائية. ومع ذلك ، كان المهندس الألماني روبرت أسور هو الذي ينسب إليه اختراع أول شريحة سيليكون. في عام 1915 ، حصل Assor على براءة اختراع لـ "طريقة جديدة ومحسنة لتصنيع أجهزة أشباه الموصلات". غالبًا ما تُعتبر شريحة السيليكون الأولى هذه بحجم طابع البريد ، على الرغم من أنه من المهم ملاحظة أن المكونات الموجودة في رقائق السيليكون المبكرة كانت أصغر.

الثورة الرقمية وشريحة السيليكون

وجدت شريحة السيليكون طريقها إلى الأجهزة الإلكترونية خلال الحرب العالمية الثانية ، عندما بدأ الجيش الألماني في استخدامها في تصميم أنابيب الراديو. تم استخدام هذه الأنابيب اللاسلكية لنقل واستقبال إشارات الراديو. كان السيليكون أقل تكلفة وأكثر وفرة من الجرمانيوم ، الذي كان يستخدم في الجيل السابق من الأنابيب ، لذلك بدأ الجيش الألماني في استخدام المزيد من السيليكون في أنابيبه.

بعد الحرب ، استولت قوات الحلفاء على عدد من الوثائق العلمية الألمانية التي تشرح خصائص السيليكون وكيف يمكن استخدامه في المكونات الإلكترونية. أدت هذه المعرفة إلى زيادة هائلة في إنتاج مكونات السيليكون للأجهزة الإلكترونية.

رقاقة السيليكون في الإنتاج اليوم

يمكن أن يتراوح حجم رقاقة السيليكون الحديثة من بضع بوصات مربعة إلى حجم الغرفة. أكثر أنواع رقائق السيليكون شيوعًا في الإنتاج اليوم هو لوحة دوائر صغيرة بها دوائر متكاملة (ICs). هذه الدوائر المتكاملة هي اللبنات الأساسية للإلكترونيات الحديثة. يؤدون مجموعة كبيرة من الوظائف ، بما في ذلك العمل كمفاتيح ومضخمات وأجهزة تخزين الذاكرة.

هناك العديد من أنواع الدوائر المتكاملة (ICs) ، ولكن أكثرها شيوعًا مذكورة أدناه.

الترانزستورات - هذه هي المفاتيح الموجودة على رقاقة السيليكون ، مما يسمح لها بتوصيل الكهرباء.

الثنائيات - هذه هي "المكونات النشطة" التي تسمح للترانزستور بتشغيل وإيقاف الكهرباء.

المقاومات - تسمح لك بضبط تدفق الكهرباء.

المكثفات - تقوم بتخزين الكهرباء وإعادة إطلاقها في الدائرة عند الحاجة.

المحاثات - تعمل على إبطاء سرعة الإشارات الإلكترونية التي تمر عبرها.

أين تذهب رقاقة السيليكون؟

بالنظر إلى المستقبل ، يمكننا أن نرى أن شريحة السيليكون ستصبح أكثر أهمية في صناعة الإلكترونيات. تستمر تكلفة الرقائق في الانخفاض ، كما أن عدد الوظائف التي يمكن تعبئتها في شريحة واحدة آخذ في الازدياد. علاوة على ذلك ، فإن عدد الوظائف التي يمكن إنجازها بشريحة واحدة يتزايد باطراد.

ما مدى قوة شريحة السيليكون؟

تعتبر شريحة السيليكون ذات الدوائر المتكاملة بالتأكيد أقوى من شريحة بدونها. على سبيل المثال ، يمكن لشريحة سيليكون واحدة مع دوائر متكاملة أن تتطابق مع قدرة معالجة الطاقة لمصدر طاقة متطور. في الواقع ، يمكن لشريحة سيليكون واحدة عادةً أن تتعامل مع طاقة أكبر مما يمكن أن توفره العديد من مصادر الطاقة التقليدية.

استنتاج

لعبت شريحة السيليكون دورًا رئيسيًا في تطوير الإلكترونيات الحديثة. تم تطويره في الأصل من أجل غرضًا مختلفًا تمامًا ، لكن مكوناته العسكرية التي أعيد تصميمها جعلت منه جزءًا مهمًا من العديد من الأجهزة الإلكترونية الحديثة.

كان اختراع شريحة السيليكون خطوة مهمة إلى الأمام في مجال الإلكترونيات ، وسيزداد استخدامها المستمر بمرور الوقت.