ประวัติทรานซิสเตอร์ (Transistors Timeline)
ไมโครชิปอันประกอบไปด้วยทรานซิสเตอร์นับล้านคือส่วนประกอบพื้นฐานของเครื่องใช้ไฟฟ้าทุกเครื่องในปัจจุบัน หรือมีจำนวนรวมกันมากกว่าดาวในทางช้างเผือกเสียอีก
ในแต่ละปีจะมีทรานซิสเตอร์จำนวนกว่าสิบล้านล้านตัวถูกผลิตขึ้นเพื่อตอบสนองประชากรโลกเจ็ดพันล้านคน เหตุผลของตัวเลขจำนวนมหาศาลนี้คือทรานซิสเตอร์ได้กลายเป็นองค์ประกอบที่สำคัญที่สุดของวงจรอิเล็กทรอนิกส์ โดยไมโครชิปที่สามารถพบได้ในเครื่องใช้อิเล็กทรอนิกส์ทุกเครื่องจะประกอบไปด้วยทรานซิสเตอร์ตั้งแต่หนึ่งพันถึงหนึ่งล้านตัว ในวงจรอนาล็อกพวกมันจะทำหน้าที่ในการคงค่าหรือขยายแรงดันไฟฟ้า ส่วนในวงจรดิจิตอลนั้นจะทำหน้าที่เป็นสวิตช์เปิด-ปิดวงจรอันนำมาซึ่งข้อมูลแบบไบนารี (1 และ 0) นั่นเอง
คิดค้น: กระแสควบคุมกระแส
หลักการทำงานของทราสซิสเตอร์ที่ใช้กระแสไฟฟ้าควบคุมกระแสไฟฟ้านี้ถูกค้นพบในช่วงศตวรรษที่ 19 โดยก่อนหน้านี้มีเพียงหลอดสุญญากาศเท่านั้นที่สามารถทำหน้าที่ดังกล่าวนี้ได้โดยใช้เทคนิคการป้อนกระแสเข้าไปยังโลหะขั้วลบที่ถูกทำให้มีความร้อนในระดับหนึ่งจนทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกมายังโลหะขั้วบวก ด้วยการป้อนศักย์ไฟฟ้าซึ่งทำให้เกิดการไหลของกระแสได้ อย่างไรก็ดี การควบคุมกระแสไฟฟ้าภายในหลอดสุญญากาศที่ต้องอาศัยอุณหภูมิที่แม่นยำนั้นเป็นเรื่องที่อ่อนไหว ยุ่งยาก และมีค่าใช้จ่ายสูงมาก
ในขณะที่เทคนิคการควบคุมกระแสไฟฟ้าของทรานซิสเตอร์ในปัจจุบันนั้นจะใช้วัสดุที่เป็นสารกึ่งตัวนำ (ที่นิยมและใช้อย่างแพร่หลายคือซิลิกอน) โดยภายในนั้นอิเล็กตรอนจะวิ่งจาก “Source” ไปยัง “Drain” ผ่านบริเวณช่องแคบๆ ที่เรียกว่า “Gate” โดยมีแรงดันไฟฟ้าเป็นตัวควบคุม ซึ่งโครงสร้างการทำงานนี้มีความเหมาะสมสำหรับการผลิตเพื่อใช้งานในระดับอุตสาหกรรมมากกว่าหลอดสุญญากาศมาก
ยิ่งเล็กยิ่งดี: ลดขนาดโครงสร้าง
ทรานซิสเตอร์เป็นที่นิยมมากตั้งแต่ปี 1950 เนื่องจากเป็นครั้งแรกที่มีการเปิดตัวเครื่องรับวิทยุแบบพกพา จากนั้นนักฟิสิกส์ชาวอเมริกันและเป็นหนึ่งในผู้ร่วมก่อตั้งบริษัทอินเทล Robert Noyce ได้ปักหมุดจุดเริ่มต้นของกระบวนการลดขนาดโครงสร้างของทรานซิสเตอร์ลงอย่างรวดเร็วในปี 1959 ด้วยการจดสิทธิบัตรสำหรับวงจรรวมแบบโมโนลิธิค (Monolithic Integrated Circuit) โดยแนวคิดในการผลิตวงจรที่รวมเอาทรานซิสเตอร์หลายๆ ตัวเข้าไว้ด้วยกันบนแผ่นซิลิกอนทรงกลมนั้นถือเป็นแม่แบบของไมโครอิเล็กทรอนิสก์สมัยใหม่
นับตั้งแต่มีการคิดค้นวงจรรวม (IC) สำเร็จในปี 1958 ทิศทางการพัฒนาของมันก็เป็นไปตามคำกล่าวของ Gordon E. Moore ผู้ร่วมก่อตั้งบริษัทอินเทล หรือที่รู้จักกันในชื่อกฏของมัวร์ (Moore’s Law) ที่ว่าจำนวนของทรานซิสเตอร์บนวงจรรวมจะเพิ่มเป็นสองเท่าทุก ๆ สองปี ซึ่งกฏนี้พิสูจน์ให้เห็นแล้วกว่าครึ่งศตวรรษ เหตุผลก็คือขนาดของทรานซิสเตอร์นั้นสามารถลดลงได้ตลอดเวลา Moore ยังได้คาดการณ์ถึงจุดสิ้นสุดของรูปแบบการลดขนาดในลักษณะนี้ในปี 2025 ที่ซึ่งการลดขนาดโครงสร้างจะถึงขีดจำกัดของฟิสิกส์ อย่างไรก็ตาม ในขณะนี้ก็มีการหาทางออกไว้เป็นที่เรียบร้อยแล้ว (อ่านข้อมูลเพิ่มเติมจากบทความเรื่อง “เมื่อเทคโนโลยีมาถึงขีดจำกัด” ใน CHIP ฉบับ 05/2554 หน้า 54) และทรานซิสเตอร์ในโลกใบนี้ก็จะเพิ่มสูงขึ้นในแบบที่ไม่มีใครคาดการณ์ได้
อ้างอิงhttp://chip.in.th/post/179/%E0%B8%9B%E0%B8%A3%E0%B8%B0%E0%B8%A7%E0%B8%B1%E0%B8%95%E0%B8%B4%E0%B8%97%E0%B8%A3%E0%B8%B2%E0%B8%99%E0%B8%8B%E0%B8%B4%E0%B8%AA%E0%B9%80%E0%B8%95%E0%B8%AD%E0%B8%A3%E0%B9%8C-Transistors-Timeline
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น