Pakeitė vakuumines lempas
Tranzistoriai yra elektros impulsais valdomi jungikliai, galintys kontroliuoti elektros grandinėje tekančią srovę – jie gali sustiprinti signalus arba veikti kaip greiti jungikliai. Pirmoji savybė pritaikoma komunikacijos įrenginiams, antroji – kompiuteriams.
Pirmieji kompiuteriai, radijo imtuvai buvo sukurti dar prieš atsirandant tranzistoriams – jų funkcijas atliko vakuuminės lempos. Išvaizda jos primena kaitrines šviesos lemputes.
Lempinių radijo imtuvų Lietuvoje šiandien galima nesunkiai rasti palėpėse, o lempinė garso technika yra garbinama muzikos gurmanų. Tačiau lempiniai kompiuteriai jau penktajame praėjusio amžiaus dešimtmetyje atsitrenkė į plėtros galimybių lubas.
Vakuuminės lempos buvo didelės, nepatikimos ir naudojo itin daug elektros energijos. Legendiniame ENIAC kompiuteryje, pradėjusiame veikti 1946 m., buvo beveik 18 tūkst. vakuuminių lempų. ENIAC svėrė apie 30 tonų, užėmė per 60 kv. m ploto ir vartojo didžiulį kiekį elektros energijos – didžiosios jos dalies reikdavo lempoms įšilti. Be to, jos nebuvo patikimos – kas dvi dienas perdegdavo bent viena lempa.
Todėl pramonė ieškojo naujų technologijų, kurios galėtų pakeisti vakuumines lempas.
Pritaikė klausos aparatui
Pirmasis tranzistorius, kuris buvo pademonstruotas „Bell Labs“ vadovybei – tai grubiai pagamintas 1,25 cm dydžio „daiktas“.
Tiesa, pirmasis – vadinamasis taškinis – tranzistorius gyvavo gana neilgai: 1950 m. W.Shockley sukūrė tranzistorių su bipoliarine jungtimi, kuris jau buvo panašus į dabar naudojamus.
Pirmasis komercinis gaminys, sukurtas 1952 m. naudojant tranzistorius, buvo klausos aparatas. 1954 m. pasirodė pirmas masinei rinkai skirtas tranzistorinis radijo imtuvas. 1954-aisiais sukurtas ir pirmas tranzistorinis kompiuteris. Jame buvo naudojami 800 tranzistorių, kurie tada buvo dešimtis kartų brangesni už vakuumines lempas.
Tranzistoriai tuo metu buvo gaminami kaip atskiros detalės ir tik paskui lituojami į elektrines grandines. Toks dizainas irgi pasiekė galimybių ribas, nes didėjant elektrinių detalių skaičiui schemos tapo pernelyg sudėtingos surinkti.
1958–1959 m. Jackas Kilby iš „Texas Instruments“ ir Robertas Noyce’as iš „Fairchild Camera“ sukūrė integruotąjį grandyną, kurio pagrindinė funkcija buvo gaminti vientisą schemą iškart su visais tranzistoriais bei kitais komponentais.
Toks dizainas leido padidinti grandyno našumą ir veikimo greitį. Integruotųjų grandynų gimimas pradėjo šiuolaikinių kompiuterių erą.
Mažėjimo dėsnis dar galios
1965 m. vienas „Intel“ įkūrėjų Gordonas Moore’as išdėstė prognozes, kad tranzistorių skaičius viename luste – mikroschemoje – dukart didės maždaug kas dvejus metus. Ši prognozė dabar vadinama Moore’o dėsniu, ir vis dar galioja.
Pirmųjų tranzistorių dydis buvo matuojamas centimetrais, o dabar jiems išmatuoti naudojami milijonus kartų mažesni dydžiai. Naujausias „Intel“ procesorius „Penryn“, praėjusią savaitę pasirodęs ir Lietuvoje, yra gaminamas naudojant 45 nanometrų (vienas nanometras yra viena milijardinė metro dalis) technologiją, o jame yra 820 mln. tranzistorių.
Tikimasi, kad kitą dešimtmetį procesorių gamyba pasieks ir 16 nanometrų technologiją. Palyginkime: atomo skersmuo, nelygu elementas, sudaro nuo maždaug 0,03 iki 0,3 nanometro.
Ieško naujų technologijų
Tačiau ši evoliucija nėra natūrali ir paprasta. Mokslininkai, siekdami dar labiau sumažinti tranzistorius, nuolat susiduria su sunkumais. Pagrindinė kliūtis – elektros srovės nuotėkiai, kurie atsiranda vis plonėjant izoliuojančiajam sluoksniui tranzistoriuje ir kurie gali padidinti suvartojamos energijos kiekį ar apskritai sugadinti visą grandyną.
Siekdama išspręsti šias problemas mikroschemų pramonė nuolat ieško kitokių medžiagų, kurios pasižymėtų geresnėmis ypatybėmis negu naudojamas silicio dioksidas. Viena tokių – hafnio junginys, naudojamas 45 nanometrų technologijos procesoriuose. Mokslininkai mano, kad kitas žingsnis šioje srityje – anglies nanovamzdeliai.
Drauge dairomasi kitų technologijų, kurios ateityje pakeistų dabartines elektronikos technologijas. Tarp jų yra vadinamosios kvantinės, sukinių technologijos.
