Composants électroniques de puces IC de circuit intégré TPA3116D2DADR nouveaux et originaux

Au début des puces semi-conductrices, le silicium n’était pas le matériau principal, mais le germanium.Le premier transistor était un transistor à base de germanium et la première puce de circuit intégré était une puce au germanium.
Le premier transistor a été inventé par Bardeen et Bratton, qui ont inventé le transistor bipolaire (BJT).La première diode à jonction P/N a été inventée par Shockley et, immédiatement, ce type de jonction conçu par Shockley est devenu la structure standard du BJT et est en service aujourd'hui.Tous trois reçurent également le prix Nobel de physique cette année-là, en 1956.
Un transistor peut simplement être compris comme un interrupteur miniature.En fonction des propriétés du semi-conducteur, un semi-conducteur de type N peut être formé en dopant le semi-conducteur avec du phosphore et un semi-conducteur de type P avec du bore.La combinaison de semi-conducteurs de type N et de type P forme la jonction PN, une structure importante dans les puces électroniques ;cela permet d'effectuer des opérations logiques spécifiques (telles que des portes avec, des portes ou, des non-portes, etc.)
Le germanium présente cependant des problèmes très difficiles, tels que les nombreux défauts d'interface du semi-conducteur, la mauvaise stabilité thermique et le manque d'oxydes denses.De plus, le germanium est un élément rare, avec seulement 7 parties par million dans la croûte terrestre, et les minerais de germanium sont également très dispersés.C'est parce que le germanium est très rare et peu concentré que le coût des matières premières du germanium reste élevé ;les choses sont rares et le coût élevé des matières premières rend les transistors au germanium moins chers, il est donc difficile de produire des transistors au germanium à grande échelle.

Les chercheurs ont donc franchi un niveau supérieur et se sont penchés sur l’élément silicium.On pourrait dire que toutes les déficiences inhérentes au germanium sont les avantages inhérents au silicium.

Le silicium est le deuxième élément le plus abondant après l'oxygène, mais on ne trouve pratiquement pas de monomères de silicium dans la nature ;ses composés les plus courants sont la silice et les silicates.Parmi celles-ci, la silice est à son tour l’un des principaux composants du sable.De plus, des composés tels que le feldspath, le granit et le quartz sont tous à base de composés silice-oxygène.

Le silicium est thermiquement stable, possède un oxyde dense à constante diélectrique élevée et peut facilement être préparé avec une interface silicium-oxyde de silicium présentant très peu de défauts interfaciaux.

L'oxyde de silicium est insoluble dans l'eau (l'oxyde de germanium est soluble dans l'eau) et insoluble dans la plupart des acides, ce qui correspond tout simplement parfaitement à la technique d'impression par corrosion utilisée pour les circuits imprimés.Le produit de cette combinaison est le processus plat pour les circuits intégrés qui se poursuit encore aujourd'hui.
Colonnes de cristaux de silicium

Le parcours du silicium vers le sommet
Une entreprise ratée : on dit que Shockley a vu une énorme opportunité de marché à une époque où personne n'avait encore réussi à fabriquer un transistor en silicium ;c'est pourquoi il a quitté les Bell Labs en 1956 pour créer sa propre entreprise en Californie.Malheureusement, Shockley n'était pas un bon entrepreneur et sa gestion d'entreprise était une mission insensée par rapport à ses compétences académiques.Shockley lui-même n'a donc pas réalisé l'ambition de remplacer le germanium par du silicium, et la scène du reste de sa vie a été le podium de l'Université de Stanford.Un an après sa création, les huit jeunes talents qu'il avait recrutés le quittèrent en masse, et ce furent les « huit traîtres » qui allèrent mener à bien l'ambition de remplacer le germanium par le silicium.

L’essor du transistor au silicium

Avant que les Huit Renegades ne fondent Fairchild Semiconductor, les transistors au germanium constituaient le marché dominant des transistors, avec près de 30 millions de transistors fabriqués aux États-Unis en 1957, seulement un million de transistors au silicium et près de 29 millions de transistors au germanium.Avec 20 % de part de marché, Texas Instruments devient le géant du marché des transistors.
Huit Renégats et Fairchild Semiconductor

Les plus gros clients du marché, le gouvernement et l'armée américains, souhaitent utiliser ces puces en grand nombre dans des fusées et des missiles, augmentant ainsi la précieuse charge de lancement et améliorant la fiabilité des terminaux de contrôle.Mais les transistors seront également confrontés à des conditions de fonctionnement difficiles causées par des températures élevées et de violentes vibrations.

Le germanium est le premier perdant en matière de température : les transistors au germanium ne peuvent résister à des températures que de 80°C, alors que les exigences militaires sont d'un fonctionnement stable même à 200°C.Seuls les transistors en silicium peuvent supporter cette température.
Le transistor au silicium traditionnel

Fairchild a inventé le procédé de fabrication des transistors en silicium, les rendant aussi simples et efficaces que des livres imprimés et beaucoup moins chers que les transistors en germanium en termes de prix.Le processus de Fairchild pour fabriquer des transistors en silicium est le suivant.

Tout d’abord, un tracé est dessiné à la main, parfois si grand qu’il occupe un mur, puis le dessin est photographié et réduit à une minuscule feuille translucide, souvent composée de deux lignes de trois feuilles, chacune représentant une couche de circuits.

Deuxièmement, une couche de matériau sensible à la lumière est appliquée sur la tranche de silicium lisse tranchée et polie, et le laser UV est utilisé pour protéger le motif de circuit de la feuille de transillumination sur la tranche de silicium.

Troisièmement, les zones et les lignes dans la partie sombre de la feuille de transillumination laissent des motifs non exposés sur la tranche de silicium ;ces motifs non exposés sont nettoyés avec une solution acide, et soit des impuretés semi-conductrices sont ajoutées (technique de diffusion), soit des conducteurs métalliques sont plaqués.

Quatrièmement, en répétant les trois étapes ci-dessus pour chaque tranche translucide, un grand nombre de transistors peuvent être obtenus sur des tranches de silicium, qui sont découpées par des ouvrières au microscope, puis connectées à des fils, puis emballées, testées et vendues.

Grâce aux transistors en silicium disponibles en grande quantité, les huit fondateurs renégats de Fairchild faisaient partie des entreprises qui pouvaient rivaliser avec des géants tels que Texas Instruments.

L'impulsion importante - Intel
C’est l’invention ultérieure du circuit intégré qui résume la domination du germanium.À l'époque, il existait deux lignes technologiques, une pour les circuits intégrés sur puces en germanium de Texas Instruments et une pour les circuits intégrés sur puces en silicium de Fairchild.Au début, les deux sociétés ont eu un violent différend sur la propriété des brevets sur les circuits intégrés, mais plus tard, l'Office des brevets a reconnu la propriété des brevets sur les circuits intégrés par les deux sociétés.
Cependant, à mesure que le procédé de Fairchild était plus avancé, il est devenu la norme pour les circuits intégrés et continue d'être utilisé aujourd'hui.Plus tard, Noyce, l'inventeur du circuit intégré, et Moore, l'inventeur de la loi de Moore, quittèrent Centron Semiconductor, qui, soit dit en passant, étaient tous deux membres des « Huit traîtres ».Avec Grove, ils ont créé ce qui est aujourd'hui la plus grande entreprise de puces semi-conductrices au monde, Intel.
Les trois fondateurs d'Intel, de gauche à droite : Grove, Noyce et Moore

Dans les développements ultérieurs, Intel a poussé les puces de silicium.Il a battu des géants tels que Texas Instruments, Motorola et IBM pour devenir le roi du secteur du stockage et des processeurs à semi-conducteurs.

À mesure qu'Intel est devenu l'acteur dominant de l'industrie, le silicium a également mis fin au germanium, et ce qui était autrefois la vallée de Santa Clara a été rebaptisée « Silicon Valley ».Depuis lors, les puces de silicium sont devenues l’équivalent des puces semi-conductrices aux yeux du public.

Le germanium présente cependant des problèmes très difficiles à résoudre, tels que les nombreux défauts d'interface des semi-conducteurs, une mauvaise stabilité thermique et le manque d'oxydes denses.De plus, le germanium est un élément rare, avec seulement 7 parties par million dans la croûte terrestre, et les minerais de germanium sont également très dispersés.C'est parce que le germanium est très rare et peu concentré que le coût des matières premières du germanium reste élevé ;les choses sont rares et le coût élevé des matières premières rend les transistors au germanium moins chers, il est donc difficile de produire des transistors au germanium à grande échelle.

Les chercheurs ont donc franchi un niveau supérieur et se sont penchés sur l’élément silicium.On pourrait dire que toutes les faiblesses inhérentes au germanium sont les atouts inhérents au silicium.

Le silicium est le deuxième élément le plus abondant après l'oxygène, mais on ne trouve pratiquement pas de monomères de silicium dans la nature ;ses composés les plus courants sont la silice et les silicates.Parmi celles-ci, la silice est à son tour l’un des principaux composants du sable.De plus, des composés tels que le feldspath, le granit et le quartz sont tous à base de composés silice-oxygène.

Le silicium est thermiquement stable, possède un oxyde dense à constante diélectrique élevée et peut facilement être préparé avec une interface silicium-oxyde de silicium présentant très peu de défauts interfaciaux.

L'oxyde de silicium est insoluble dans l'eau (l'oxyde de germanium est soluble dans l'eau) et insoluble dans la plupart des acides, ce qui correspond tout simplement parfaitement à la technique d'impression par corrosion utilisée pour les circuits imprimés.Le produit de cette combinaison est le processus planaire de circuit intégré qui se poursuit encore aujourd’hui.