Strona główna / Maszyneria / Sześćdziesiąte urodziny tranzystora  
niedziela 16 grudzień 2007 | Łukasz Partyka
Sześćdziesiąte urodziny tranzystora  
Jeden z najważniejszych wynalazków XX wieku skonstruowano 16 grudnia 1947 roku w należących do AT&T Laboratoriach Bella w Murray Hill (USA). Tranzystor był przełomem w elektronice. Dziś w zwyczajnym procesorze komputera osobistego są ich setki milionów.
Tagi: procesor,

Kierownictwo koncernu AT&T zwlekało z zaprezentowaniem tranzystora światu, nim dowie się o nim rząd. Jednak po miesiącach zastanawiania się, czy informować urzędników, wysłano artykuł do czasopisma naukowego i pokazano wynalazek na konferencji prasowej. Odwrotna kolejność niosła ryzyko, że Pentagon utajni odkrycie i zyski dla firmy będą wątpliwe.

Trzej amerykańscy fizycy, którym zawdzięczamy ten wynalazek, William Bradford Shockley, John Bardeen i Walter Houser Brattain dostali w 1956 roku Nagrodę Nobla. Nim jednak do tego doszło, sporo strachu napędzili im trzej Niemcy, którzy również... wynaleźli tranzystor.

Pierwszy z nich dokonał tego już w 1928 roku. Osiadły w USA, a pochodzący ze Lwowa Lulius Edgar Lilienfeld wyprzedził jednak swoją epokę. Nie był w stanie skonstruować tego urządzenia, bo nie dysponował odpowiednimi półprzewodnikami. Nie było też wówczas zbytniego zainteresowania tranzystorem. Gdy zespół z Laboratoriów Bella chciał opatentować własny tranzystor ponad dwie dekady później, urzędnicy odrzucali ich niektóre wnioski ze względu na prawa Lilienfelda.

W dodatku wiosną 1948 roku pracujący we Francji Herbert Matare i Heinrich Welker skonstruowali i zaprezentowali "tranzystron", jeszcze zanim Ameryka ogłosiła własne odkrycie (i jego obowiązującą do dziś nazwę). Sława ich jednak ominęła, podobnie jak wyróżnienie Akademii Szwedzkiej.

Raz, dwa, raz, dwa, raz, raz...

Tranzystor może być wzmacniaczem sygnału, albo przełącznikiem. W latach czterdziestych ubiegłego stulecia taką rolę pełniły lampy próżniowe i gwałtownie rosło na nie zapotrzebowanie. Po swojej kuzynce żarówce odziedziczyły jednak tendencje do marnowania energii, rozgrzewania się i przepalania. Pierwszy całkowicie elektroniczny komputer cyfrowy ENIAC miał ich ponad 17 tysięcy i częściej był niesprawny niż sprawny, bo niemal codziennie kilka z nich trzeba było wymienić. Żeby temu zaradzić, inżynierowie postanowili nie wyłączać maszyny, a to kosztowało mnóstwo energii.

- Natura nie znosi lamp próżniowych - żartowano wówczas w Laboratoriach Bella. AT&T szukała lepszych i mniej zawodnych wzmacniaczy, które polepszyłyby jakość międzymiastowych rozmów telefonicznych. Tranzystor był rozwiązaniem tego problemu, ale początkowo nie było łatwo go wyprodukować. Tylko dwadzieścia procent z nich działało, gdy tymczasem lampy były coraz mniej zawodne.

Na początku lat pięćdziesiątych półprzewodniki trafiły jednak do telefonii, pojawiły się także w aparatach słuchowych, które zmniejszyły się dzięki temu do dyskretnych rozmiarów. Jako wzmacniacze tranzystorowe wręcz zrewolucjonizowały rynek odbiorników radiowych. Jeden z założycieli firmy Sony postanowił zalać rockandrollowe USA radiami kieszonkowymi. Gdy okazało się, że urządzenie jest jednak nieco za duże, kazał uszyć sprzedawcom koszule z odpowiednio dużymi kieszeniami.

W odróżnieniu od lamp, tranzystor szybko dał się zminiaturyzować, a razem z nim zmniejszyły się coraz liczniejsze i coraz bardziej złożone urządzenia elektroniczne.Nieśmiało zaczęto je również stosować w maszynach liczących, które ochrzczono komputerami drugiej generacji.

Samospełniająca się przepowiednia

Laboratoria Bella opracowały pierwszy krzemowy tranzystor i technologię jego masowej produkcji w 1954 roku. Jednak dopiero kilka lat później udało się skonstruować układ wielu tranzystorów na jednej krzemowej płytce. Pierwszy patent na obwód scalony otrzymał w 1961 roku Robert Noyce. Pierwsze mikroprocesory pojawiły się na rynku (a także w myśliwcach F-14) na początku lat siedemdziesiątych.

Przemysł (koncentrujący się już w słynnej Dolinie Krzemowej) był w stanie coraz gęściej upakować tranzystory. W 1965 roku Gordon Moore przewidział, że ich zagęszczenie będzie się podwajać co roku. Dekadę później skorygował swoją prognozę: liczba tranzystorów, którą potrafimy ścisnąć na danej powierzchni podwaja się co 24 miesiące. W tej postaci prawo Moore'a obowiązuje do dziś.

Trudno w to uwierzyć i od dawna eksperci oczekują, że producenci nie wytrzymają takiego tempa miniaturyzacji. Procesory dziś to już nanotechnologia. Na powierzchni paznokcia potrafimy pomieścić miliard tranzystorów, które działają w oszałamiającym tempie. Tymczasem popularny w połowie lat dziewięćdziesiątych procesor Pentium miał ich kilka milionów, a jego poprzednik z połowy lat siedemdziesiątych najwyżej kilka tysięcy.

Za dziesięć lat inżynierowie chcą zmieścić ich aż kilkanaście miliardów na jednym procesorze i równocześnie budować komputery dla nanorobotów, które swobodnie mogłyby poruszać się w naszym krwioobiegu. Prawdopodobnie będzie to jednak oznaczało rozstanie tranzystora z krzemem i innymi naturalnymi półprzewodnikami. Eksperci uważają, że uda się zejść z kilkudziesięciu nanometrów do kilku, ale poniżej dziesięciu nie będzie się to już nikomu opłacało. Udało się już tymczasem skonstruować organiczne tranzystory z nanorurek i gdy przemysł komputerowy dotrze do granic możliwości stosowanych materiałów, przesiądzie się prawdopodobnie na węgiel.

Artykuł jest przedrukiem z portalu gazeta.pl.

Podobne artykuły
zobacz więcej
Video
więcej
Video"
więcej
Facebook
więcej