为什么硅是制造处理器的材料
在1950年代,技术界找到了硅的可靠合作伙伴,从那时起-已有70多年的历史-继续使用它。 可以说,由于有了硅,我们不再拥有像房间那么大的计算机,而是拥有今天知道的PC,有些甚至可以放到手掌中。 这种材料是留下旧电路设计,使其小型化,使其更快且更实惠的原因。
为什么用硅制造处理器?
集成电路的发展通过将计算机的不同电子电路放置在称为“芯片”的单片半导体金属中来改善了它们的状况。 因此,集成电路留下了旧的易碎的真空管,并通过大量减小其尺寸而允许其大量生产。
在元素周期表中,硅属于碳,锗,锡,铅和的族。 标识为“是”,它是已知宇宙中第八大最丰富的元素,即使我们仅谈论地球,也有28.2%的地壳包含该元素。 因此,结论是硅是最常见的材料之一,因此也是其中一种。 最简单,最便宜的原料 获得。
在芯片制造中使用硅的优势
硅是准金属,因此具有某些金属特性,但它本身并不是真正的金属。 在这里,我们发现了它与计算机行业的关系:这是一个好习惯 半导体 因此,它允许电流通过,但是与金属不同,流量可以轻松控制。 换句话说,金属可以自然地传导电子,并且不能(或很难)使该特性失活,而诸如塑料或木材的绝缘材料则不允许电流通过。 就其本身而言,像硅这样的半导体允许电流通过,同时充当绝缘体。
到目前为止,我们已经具有三个优点:丰富,价格便宜,并且还可以自然地充当半导体,因此它不需要出色的技术即可使其满足人类的需求(很容易纯化) 。 它在很宽的温度范围内也能很好地工作,并且可以进行化学改性以改变其电性能。 这样,它能够处理所需的电量。
例如,这使得可以从“关闭”模式切换到“开启”模式,反之亦然,或者允许电流选择性地通过某些晶体管,而不会烧坏电路,而且还可以在室温下进行。 此外,只有这种材料才能用于设计全部都在同一设备内的许多不同类型的组件。
组成PC处理器的微型晶体管需要隔离的区域,并且可以精确地控制电流的流动,所有这些都是由硅提供的,并且只需进行最少的纯化处理,并且还是在温度下性能良好的材料。 氛围,既丰富又便宜。 这就是为什么在它开始在行业中使用70年后,今天它仍然会继续使用并将持续很长一段时间的原因。
未来的处理器将使用哪种材料?
硅在技术进步的历史上已经占有重要地位,但发展不会停止,一切都有其局限性。 正在设计高性能处理器,其中电子的移动速度甚至比硅中的移动速度还要快。 另一方面,为了使芯片更强大,更高效,晶体管每次都会变小,并且在其物理和化学性质允许的范围内,硅将继续有用,但是正如我们之前所说的,所有东西都有限制。
为了说明这一点,现在公司使用纳米芯片,硅将不再能够长时间满足这些需求,并且将需要对其他材料(可能是硅和其他金属的合金)进行研究。 从真空管电路设计到现代晶体管时代的道路已经由硅建成,但是未来显然超出了它的范围,将需要其他材料。