Semi-conducteurs utilisés dans les ordinateurs

Semi-conducteurs ont été introduits à des ordinateurs pour résoudre les problèmes communs dans les appareils informatiques analogiques. La plupart de ces problèmes étaient liés à des tubes à vide, une composante fondamentale des ordinateurs analogiques. Les tubes seraient souvent des fuites, et les métaux utilisés pour transmettre des électrons au sein de leur seraient souvent brûler. Semi-conducteurs ne souffrent pas de ces questions. Matériaux semi-conducteurs effectuent des électrons d'une manière totalement différente que les métaux, les obligeant à éviter l'épuisement. Contrairement à tubes à vide, des semi-conducteurs n'a pas besoin de se réchauffer sur de longues périodes de temps avant de les utiliser. En outre, ils doivent beaucoup moins d'espace que d'une série de tubes à vide. Le premier transistor à base de semi-conducteurs a été faite en 1947. Le premier circuit intégré basé sur la technologie des semi-conducteurs, suivie peu de temps après, en 1959.

Tous les semi-conducteurs ne sont pas adaptés pour une utilisation dans les ordinateurs. Le matériau qui est devenue la norme pour un circuit semi-conducteur est du silicium. Le silicium est l'élément le plus abondant dans la croûte de la terre, et est accessible de presque partout sur la terre. Cela rend silicium bon marché, entraînant une baisse du coût des ordinateurs et autres appareils technologiques. Certains ordinateurs utilisent d'autres matériaux semi-conducteurs d'atteindre des vitesses de conduction des électrons rapides. Un exemple est le germanium avec une faible concentration d'impuretés d'arsenic. Bien que ce matériau permet d'obtenir des vitesses de conduction, son coût est nettement plus élevé que le silicium.

Matériaux semi-conducteurs comme le silicium ne peuvent être utilisés dans les ordinateurs si elles démontrent une bonne gamme de propriétés, qui nécessitent des matériaux semi-conducteurs de haute pureté. Faire ces matériaux implique l'utilisation de procédés de fabrication spécialisés. Tranches de silicium pur sont découpés à partir de cristaux géants qui sont cultivés artificiellement dans des fours à des températures élevées. Ces cristaux sont exempts d'impuretés qui pourraient endommager les propriétés souhaitables de la matière semi-conductrice. Une fois que le cristal a été cultivé dans un lingot importante, plaquettes minces sont découpées, polies et nettoyées. Une des raisons pour lesquelles le coût des ordinateurs continue à décliner est un effort continu pour améliorer le processus de fabrication des matériaux semi-conducteurs.

Les scientifiques cherchent constamment des moyens d'améliorer les semi-conducteurs utilisés dans les ordinateurs. Matériaux scientifiques cherchent des moyens d'améliorer directement les propriétés des matériaux. Par exemple, il est maintenant courant d'ajouter de faibles concentrations d'ions d'impureté pour augmenter le taux de conduction. Les ingénieurs électriciens essaient d'utiliser des semi-conducteurs à de nouvelles façons d'améliorer les performances de calcul. Modification de la forme de dispositifs semi-conducteurs pourrait réduire la chaleur générée à l'intérieur des pièces d'ordinateurs, ce qui permet des ordinateurs plus rapides et plus efficaces. Les chercheurs doivent équilibrer améliorations de la performance avec des hausses de coûts lors de l'examen ce qui est pratique pour une utilisation quotidienne.