નવા અને મૂળ TPA3116D2DADR ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ IC ચિપ્સ ઇલેક્ટ્રોનિક્સ ઘટકો

સેમિકન્ડક્ટર ચિપના શરૂઆતના દિવસોમાં, સિલિકોન મુખ્ય પાત્ર ન હતું, જર્મેનિયમ હતું.પ્રથમ ટ્રાન્ઝિસ્ટર જર્મેનિયમ આધારિત ટ્રાન્ઝિસ્ટર હતું અને પ્રથમ સંકલિત સર્કિટ ચિપ જર્મેનિયમ ચિપ હતી.
પ્રથમ ટ્રાન્ઝિસ્ટરની શોધ બાર્ડીન અને બ્રેટન દ્વારા કરવામાં આવી હતી, જેમણે બાયપોલર ટ્રાન્ઝિસ્ટર (BJT) ની શોધ કરી હતી.સૌપ્રથમ P/N જંકશન ડાયોડની શોધ શોકલે દ્વારા કરવામાં આવી હતી અને તરત જ, શોકલી દ્વારા ડિઝાઇન કરાયેલ આ જંકશન પ્રકાર BJT માટે પ્રમાણભૂત માળખું બની ગયું હતું અને આજે સેવામાં છે.આ ત્રણેયને 1956માં તે વર્ષે ભૌતિકશાસ્ત્રનું નોબેલ પુરસ્કાર પણ એનાયત કરવામાં આવ્યો હતો.
ટ્રાંઝિસ્ટરને લઘુચિત્ર સ્વીચ તરીકે સમજી શકાય છે.સેમિકન્ડક્ટરના ગુણધર્મો પર આધાર રાખીને, ફોસ્ફરસ સાથે સેમિકન્ડક્ટર અને બોરોન સાથે પી-ટાઈપ સેમિકન્ડક્ટરને ડોપ કરીને એન-ટાઈપ સેમિકન્ડક્ટરની રચના કરી શકાય છે.એન-ટાઈપ અને પી-ટાઈપ સેમિકન્ડક્ટર્સનું મિશ્રણ PN જંકશન બનાવે છે, જે ઈલેક્ટ્રોનિક ચિપ્સમાં મહત્વનું માળખું છે;આ ચોક્કસ તર્ક ક્રિયાઓ કરવા માટે પરવાનગી આપે છે (જેમ કે સાથે-ગેટ, અથવા-ગેટ્સ, નોન-ગેટ્સ, વગેરે.)
જો કે, જર્મેનિયમમાં કેટલીક ખૂબ જ મુશ્કેલ સમસ્યાઓ છે, જેમ કે સેમિકન્ડક્ટરમાં ઇન્ટરફેસની ઘણી ખામીઓ, નબળી થર્મલ સ્થિરતા અને ગાઢ ઓક્સાઇડનો અભાવ.તદુપરાંત, જર્મેનિયમ એક દુર્લભ તત્વ છે, પૃથ્વીના પોપડામાં માત્ર 7 ભાગ પ્રતિ મિલિયન છે, અને જર્મેનિયમ અયસ્ક પણ ખૂબ જ વેરવિખેર છે.તે એટલા માટે છે કારણ કે જર્મેનિયમ ખૂબ જ દુર્લભ છે અને કેન્દ્રિત નથી કે જર્મેનિયમ માટે કાચા માલની કિંમત ઊંચી રહે છે;વસ્તુઓ દુર્લભ છે, અને કાચા માલની ઊંચી કિંમત જર્મેનિયમ ટ્રાન્ઝિસ્ટરને સસ્તી બનાવતી નથી, તેથી મોટા પાયે જર્મનિયમ ટ્રાન્ઝિસ્ટરનું ઉત્પાદન કરવું મુશ્કેલ છે.

સંશોધકો, તેથી, એક સ્તર ઉપર ગયા અને તત્વ સિલિકોન તરફ જોયું.તમે કહી શકો છો કે જર્મેનિયમની તમામ સહજ ખામીઓ સિલિકોનના સ્વાભાવિક ફાયદા છે.

ઓક્સિજન પછી સિલિકોન એ બીજું સૌથી વધુ વિપુલ તત્વ છે, પરંતુ તમે મૂળભૂત રીતે પ્રકૃતિમાં સિલિકોન મોનોમર્સ શોધી શકતા નથી;તેના સૌથી સામાન્ય સંયોજનો સિલિકા અને સિલિકેટ્સ છે.આમાંથી, સિલિકા બદલામાં રેતીના મુખ્ય ઘટકોમાંનું એક છે.વધુમાં, ફેલ્ડસ્પાર, ગ્રેનાઈટ અને ક્વાર્ટઝ જેવા સંયોજનો બધા સિલિકા-ઓક્સિજન સંયોજનો પર આધારિત છે.

સિલિકોન થર્મલી સ્થિર હોય છે, તેમાં ગાઢ, ઉચ્ચ ડાઇલેક્ટ્રિક કોન્સ્ટન્ટ ઓક્સાઇડ હોય છે, અને બહુ ઓછા ઇન્ટરફેસિયલ ખામીઓ સાથે સિલિકોન-સિલિકોન ઓક્સાઇડ ઇન્ટરફેસ સાથે સરળતાથી તૈયાર કરી શકાય છે.

સિલિકોન ઓક્સાઇડ પાણીમાં અદ્રાવ્ય છે (જર્મેનિયમ ઓક્સાઇડ પાણીમાં દ્રાવ્ય છે) અને મોટાભાગના એસિડમાં અદ્રાવ્ય છે, જે પ્રિન્ટેડ સર્કિટ બોર્ડ માટે વપરાતી કાટ પ્રિન્ટીંગ ટેકનિક માટે એકદમ યોગ્ય છે.આ સંયોજનનું ઉત્પાદન એ એકીકૃત સર્કિટ માટેની સપાટ પ્રક્રિયા છે જે આજ સુધી ચાલુ છે.
સિલિકોન ક્રિસ્ટલ કૉલમ

ટોચ પર સિલિકોનની યાત્રા
નિષ્ફળ સાહસ: એવું કહેવાય છે કે શોકલેએ એવા સમયે બજારની વિશાળ તક જોઈ હતી જ્યારે સિલિકોન ટ્રાન્ઝિસ્ટર બનાવવામાં હજુ સુધી કોઈ સફળ થયું ન હતું;તેથી જ તેણે કેલિફોર્નિયામાં પોતાની કંપની શરૂ કરવા માટે 1956માં બેલ લેબ્સ છોડી દીધી.કમનસીબે, શોકલી એક સારા ઉદ્યોગસાહસિક નહોતા અને તેમની શૈક્ષણિક કુશળતાની સરખામણીમાં તેમનું બિઝનેસ મેનેજમેન્ટ મૂર્ખનું કામ હતું.તેથી શોકલીએ પોતે જર્મેનિયમને સિલિકોન સાથે બદલવાની મહત્વાકાંક્ષા પૂર્ણ કરી ન હતી, અને તેમના બાકીના જીવનનો સ્ટેજ સ્ટેનફોર્ડ યુનિવર્સિટીમાં પોડિયમ હતો.તેની સ્થાપનાના એક વર્ષ પછી, તેણે જે આઠ પ્રતિભાશાળી યુવાનોની ભરતી કરી હતી તે તેમની પાસેથી સામૂહિક રીતે ખંડિત થઈ ગયા હતા, અને તે "આઠ દેશદ્રોહી" હતા જેમણે જર્મેનિયમને સિલિકોન સાથે બદલવાની મહત્વાકાંક્ષા પૂર્ણ કરવાની હતી.

સિલિકોન ટ્રાંઝિસ્ટરનો ઉદય

એઈટ રેનેગેડ્સે ફેરચાઈલ્ડ સેમિકન્ડક્ટરની સ્થાપના કરી તે પહેલાં, 1957માં યુનાઈટેડ સ્ટેટ્સમાં ઉત્પાદિત લગભગ 30 મિલિયન ટ્રાન્ઝિસ્ટર, માત્ર 10 લાખ સિલિકોન ટ્રાન્ઝિસ્ટર અને લગભગ 29 મિલિયન જર્મેનિયમ ટ્રાન્ઝિસ્ટર સાથે, જર્મેનિયમ ટ્રાન્ઝિસ્ટર ટ્રાંઝિસ્ટર માટે પ્રબળ બજાર હતું.20% માર્કેટ શેર સાથે, ટેક્સાસ ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટ્સ ટ્રાંઝિસ્ટર માર્કેટમાં વિશાળ બની ગયું.
આઈ રેનેગેડ્સ અને ફેરચાઈલ્ડ સેમિકન્ડક્ટર

બજારના સૌથી મોટા ગ્રાહકો, યુએસ સરકાર અને સૈન્ય, રોકેટ અને મિસાઇલોમાં મોટી સંખ્યામાં ચિપ્સનો ઉપયોગ કરવા માંગે છે, મૂલ્યવાન લોંચ લોડમાં વધારો કરે છે અને નિયંત્રણ ટર્મિનલ્સની વિશ્વસનીયતામાં સુધારો કરે છે.પરંતુ ટ્રાન્ઝિસ્ટર ઊંચા તાપમાન અને હિંસક સ્પંદનોને કારણે કઠોર ઓપરેટિંગ પરિસ્થિતિઓનો પણ સામનો કરશે.

જ્યારે તાપમાનની વાત આવે છે ત્યારે જર્મેનિયમ ગુમાવનાર પ્રથમ છે: જર્મેનિયમ ટ્રાન્ઝિસ્ટર માત્ર 80 ° સે તાપમાનનો સામનો કરી શકે છે, જ્યારે સૈન્યની જરૂરિયાતો 200 ° સે પર પણ સ્થિર કામગીરી માટે છે.માત્ર સિલિકોન ટ્રાંઝિસ્ટર આ તાપમાનનો સામનો કરી શકે છે.
પરંપરાગત સિલિકોન ટ્રાંઝિસ્ટર

ફેરચાઇલ્ડે સિલિકોન ટ્રાન્ઝિસ્ટર બનાવવાની પ્રક્રિયાની શોધ કરી હતી, જે તેમને પ્રિન્ટેડ પુસ્તકો જેટલા સરળ અને કાર્યક્ષમ બનાવે છે અને કિંમતની દ્રષ્ટિએ જર્મેનિયમ ટ્રાન્ઝિસ્ટર કરતાં ઘણી સસ્તી છે.સિલિકોન ટ્રાન્ઝિસ્ટર બનાવવા માટે ફેરચાઇલ્ડની પ્રક્રિયા નીચે મુજબ રફ છે.

સૌપ્રથમ, લેઆઉટ હાથ વડે દોરવામાં આવે છે, કેટલીકવાર એટલો મોટો હોય છે કે તે દિવાલને પકડી લે છે, અને પછી ચિત્રને ફોટોગ્રાફ કરવામાં આવે છે અને એક નાની અર્ધપારદર્શક શીટમાં ઘટાડવામાં આવે છે, ઘણીવાર ત્રણ શીટની બે લેન સાથે, દરેક સર્કિટરીના સ્તરને રજૂ કરે છે.

બીજું, કાતરી અને પોલિશ્ડ સ્મૂથ સિલિકોન વેફર પર પ્રકાશ-સંવેદનશીલ સામગ્રીનો એક સ્તર લાગુ કરવામાં આવે છે, અને યુવી/લેસરનો ઉપયોગ સિલિકોન વેફર પર ટ્રાન્સિલ્યુમિનેશન શીટમાંથી સર્કિટ પેટર્નને સુરક્ષિત કરવા માટે થાય છે.

ત્રીજે સ્થાને, ટ્રાન્સિલ્યુમિનેશન શીટના ઘેરા ભાગમાં વિસ્તારો અને રેખાઓ સિલિકોન વેફર પર અસ્પષ્ટ પેટર્ન છોડી દે છે;આ અનએક્સપોઝ્ડ પેટર્નને એસિડ સોલ્યુશન વડે સાફ કરવામાં આવે છે, અને કાં તો સેમિકન્ડક્ટરની અશુદ્ધિઓ ઉમેરવામાં આવે છે (પ્રસરણ તકનીક) અથવા ધાતુના વાહકને પ્લેટેડ કરવામાં આવે છે.

ચોથું, દરેક અર્ધપારદર્શક વેફર માટે ઉપરના ત્રણ પગલાંનું પુનરાવર્તન કરવાથી, સિલિકોન વેફર પર મોટી સંખ્યામાં ટ્રાન્ઝિસ્ટર મેળવી શકાય છે, જેને મહિલા કામદારો દ્વારા માઇક્રોસ્કોપ હેઠળ કાપવામાં આવે છે અને પછી વાયર સાથે જોડવામાં આવે છે, પછી તેને પેકેજ, પરીક્ષણ અને વેચવામાં આવે છે.

મોટા જથ્થામાં સિલિકોન ટ્રાંઝિસ્ટર ઉપલબ્ધ હોવાથી, ફેરચાઈલ્ડના આઠ પાખંડી સ્થાપકો એવી કંપનીઓમાં સામેલ હતા કે જેઓ ટેક્સાસ ઈન્સ્ટ્રુમેન્ટ્સ જેવા દિગ્ગજોની સાથે રહી શકે.

મહત્વપૂર્ણ દબાણ - ઇન્ટેલ
તે સંકલિત સર્કિટની અનુગામી શોધ હતી જેણે જર્મેનિયમના વર્ચસ્વનો સારાંશ આપ્યો.તે સમયે, ત્યાં બે ટેક્નોલોજી લાઇન હતી, એક ટેક્સાસ ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટ્સમાંથી જર્મેનિયમ ચિપ્સ પર સંકલિત સર્કિટ માટે અને એક ફેરચાઇલ્ડની સિલિકોન ચિપ્સ પર સંકલિત સર્કિટ માટે.શરૂઆતમાં, બંને કંપનીઓમાં સંકલિત સર્કિટ પર પેટન્ટની માલિકી અંગે ઉગ્ર વિવાદ થયો હતો, પરંતુ બાદમાં પેટન્ટ ઑફિસે બંને કંપનીઓ દ્વારા સંકલિત સર્કિટ પર પેટન્ટની માલિકીને માન્યતા આપી હતી.
જો કે, ફેરચાઈલ્ડની પ્રક્રિયા વધુ અદ્યતન હોવાથી, તે સંકલિત સર્કિટ માટે પ્રમાણભૂત બની ગઈ અને આજે પણ તેનો ઉપયોગ ચાલુ છે.પાછળથી, એકીકૃત સર્કિટના શોધક નોયસ અને મૂરેના કાયદાના શોધક મૂરે સેન્ટ્રોન સેમિકન્ડક્ટરને છોડી દીધા, જેઓ આકસ્મિક રીતે, બંને "આઠ દેશદ્રોહી" ના સભ્યો હતા.ગ્રોવ સાથે મળીને, તેઓએ વિશ્વની સૌથી મોટી સેમિકન્ડક્ટર ચિપ કંપની, ઇન્ટેલની રચના કરી.
ઇન્ટેલના ત્રણ સ્થાપકો, ડાબેથી: ગ્રોવ, નોયસ અને મૂર

અનુગામી વિકાસમાં, ઇન્ટેલે સિલિકોન ચિપ્સને દબાણ કર્યું.તેણે ટેક્સાસ ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટ્સ, મોટોરોલા અને IBM જેવા દિગ્ગજોને હરાવી સેમિકન્ડક્ટર સ્ટોરેજ અને CPU સેક્ટરનો રાજા બન્યો છે.

ઈન્ટેલ ઉદ્યોગમાં પ્રબળ ખેલાડી બની જતાં, સિલિકોન પણ જર્મેનિયમનો અંત આવ્યો, અને જે એક સમયે સાન્ટા ક્લેરા વેલી હતી તેનું નામ બદલીને "સિલિકોન વેલી" રાખવામાં આવ્યું.ત્યારથી, સિલિકોન ચિપ્સ જાહેર ધારણામાં સેમિકન્ડક્ટર ચિપ્સની સમકક્ષ બની ગઈ છે.

જર્મેનિયમમાં, જોકે, ઉકેલવા માટે કેટલીક ખૂબ જ મુશ્કેલ સમસ્યાઓ છે, જેમ કે સેમિકન્ડક્ટર્સની ઘણી ઇન્ટરફેસ ખામીઓ, નબળી થર્મલ સ્થિરતા અને ગાઢ ઓક્સાઇડનો અભાવ.તદુપરાંત, જર્મેનિયમ એક દુર્લભ તત્વ છે, પૃથ્વીના પોપડામાં માત્ર 7 ભાગ પ્રતિ મિલિયન છે, અને જર્મેનિયમ અયસ્ક પણ ખૂબ જ વેરવિખેર છે.તે એટલા માટે છે કારણ કે જર્મેનિયમ ખૂબ જ દુર્લભ છે અને કેન્દ્રિત નથી કે જર્મેનિયમ માટે કાચા માલની કિંમત ઊંચી રહે છે;વસ્તુઓ દુર્લભ છે, અને કાચા માલની ઊંચી કિંમત જર્મેનિયમ ટ્રાન્ઝિસ્ટરને સસ્તી બનાવતી નથી, તેથી મોટા પાયે જર્મનિયમ ટ્રાન્ઝિસ્ટરનું ઉત્પાદન કરવું મુશ્કેલ છે.

સંશોધકો, તેથી, એક સ્તર ઉપર ગયા અને તત્વ સિલિકોન તરફ જોયું.તમે કહી શકો કે જર્મેનિયમની તમામ સહજ નબળાઈઓ સિલિકોનની સહજ શક્તિઓ છે.

ઓક્સિજન પછી સિલિકોન એ બીજું સૌથી વધુ વિપુલ તત્વ છે, પરંતુ તમે મૂળભૂત રીતે પ્રકૃતિમાં સિલિકોન મોનોમર્સ શોધી શકતા નથી;તેના સૌથી સામાન્ય સંયોજનો સિલિકા અને સિલિકેટ્સ છે.આમાંથી, સિલિકા બદલામાં રેતીના મુખ્ય ઘટકોમાંનું એક છે.વધુમાં, ફેલ્ડસ્પાર, ગ્રેનાઈટ અને ક્વાર્ટઝ જેવા સંયોજનો બધા સિલિકા-ઓક્સિજન સંયોજનો પર આધારિત છે.

સિલિકોન થર્મલી સ્થિર હોય છે, તેમાં ગાઢ, ઉચ્ચ ડાઇલેક્ટ્રિક કોન્સ્ટન્ટ ઓક્સાઇડ હોય છે, અને બહુ ઓછા ઇન્ટરફેસિયલ ખામીઓ સાથે સિલિકોન-સિલિકોન ઓક્સાઇડ ઇન્ટરફેસ સાથે સરળતાથી તૈયાર કરી શકાય છે.

સિલિકોન ઓક્સાઇડ પાણીમાં અદ્રાવ્ય હોય છે (જર્મેનિયમ ઓક્સાઇડ પાણીમાં દ્રાવ્ય હોય છે) અને મોટાભાગના એસિડમાં અદ્રાવ્ય હોય છે, જે પ્રિન્ટેડ સર્કિટ બોર્ડ માટે વપરાતી કાટ પ્રિન્ટીંગ ટેકનિક માટે એકદમ યોગ્ય છે.આ સંયોજનનું ઉત્પાદન એ એકીકૃત સર્કિટ પ્લાનર પ્રક્રિયા છે જે આજ સુધી ચાલુ છે.