نیا اور اصل TPA3116D2DADR انٹیگریٹڈ سرکٹ IC چپس الیکٹرانکس اجزاء

سیمی کنڈکٹر چپ کے ابتدائی دنوں میں، سلکان مرکزی کردار نہیں تھا، جرمینیم تھا.پہلا ٹرانزسٹر جرمینیئم پر مبنی ٹرانجسٹر تھا اور پہلی انٹیگریٹڈ سرکٹ چپ جرمینیئم چپ تھی۔
پہلا ٹرانزسٹر بارڈین اور بریٹن نے ایجاد کیا تھا، جنہوں نے بائی پولر ٹرانزسٹر (BJT) ایجاد کیا تھا۔پہلا P/N جنکشن ڈائیوڈ شاکلے نے ایجاد کیا تھا اور فوراً ہی، شاکلی کے ذریعے ڈیزائن کیا گیا یہ جنکشن قسم BJT کے لیے معیاری ڈھانچہ بن گیا اور آج خدمت میں ہے۔ان تینوں کو اسی سال 1956 میں فزکس کا نوبل انعام بھی دیا گیا تھا۔
ایک ٹرانجسٹر کو صرف ایک چھوٹے سوئچ کے طور پر سمجھا جا سکتا ہے۔سیمی کنڈکٹر کی خصوصیات پر منحصر ہے، فاسفورس کے ساتھ سیمی کنڈکٹر اور بوران کے ساتھ پی قسم کے سیمی کنڈکٹر کو ڈوپ کرکے ایک N قسم کا سیمی کنڈکٹر بنایا جا سکتا ہے۔N-type اور P-type سیمی کنڈکٹرز کا امتزاج PN جنکشن بناتا ہے، جو الیکٹرانک چپس میں ایک اہم ڈھانچہ ہے۔یہ مخصوص منطقی کارروائیوں کو انجام دینے کی اجازت دیتا ہے (جیسے دروازے کے ساتھ، یا دروازے، غیر دروازے، وغیرہ)
تاہم، جرمینیم میں کچھ بہت مشکل مسائل ہیں، جیسے سیمی کنڈکٹر میں انٹرفیس کے بہت سے نقائص، خراب تھرمل استحکام، اور گھنے آکسائیڈز کی کمی۔مزید برآں، جرمینیم ایک نایاب عنصر ہے، جس کے زمین کی پرت میں فی ملین کے صرف 7 حصے ہیں، اور جرمینیم دھاتیں بھی بہت بکھری ہوئی ہیں۔اس کی وجہ یہ ہے کہ جرمینیم بہت نایاب ہے اور اس پر توجہ نہیں دی جاتی ہے کہ جرمینیم کے خام مال کی قیمت زیادہ رہتی ہے۔چیزیں نایاب ہیں، اور خام مال کی زیادہ قیمت جرمینیم ٹرانزسٹر کو سستا نہیں بناتی، اس لیے بڑے پیمانے پر جرمینیم ٹرانزسٹر تیار کرنا مشکل ہے۔

اس لیے محققین نے ایک سطح کو چھلانگ لگا کر عنصر سلکان کو دیکھا۔آپ کہہ سکتے ہیں کہ جرمینیم کی تمام موروثی خامیاں سلکان کے موروثی فوائد ہیں۔

سلیکون آکسیجن کے بعد دوسرا سب سے زیادہ پرچر عنصر ہے، لیکن آپ بنیادی طور پر فطرت میں سلکان مونومر نہیں پا سکتے ہیں۔اس کے سب سے عام مرکبات سلکا اور سلیکیٹس ہیں۔ان میں سے، سلکا بدلے میں ریت کے اہم اجزاء میں سے ایک ہے۔اس کے علاوہ، مرکبات جیسے کہ فیلڈ اسپار، گرینائٹ، اور کوارٹز سبھی سیلیکا آکسیجن مرکبات پر مبنی ہیں۔

سلیکون تھرمل طور پر مستحکم ہے، اس میں گھنے، ہائی ڈائی الیکٹرک مستقل آکسائیڈ ہے، اور بہت کم انٹرفیشل نقائص کے ساتھ آسانی سے سلکان-سلیکون آکسائیڈ انٹرفیس کے ساتھ تیار کیا جا سکتا ہے۔

سلیکون آکسائیڈ پانی میں اگھلنشیل ہے (جرمینیم آکسائیڈ پانی میں گھلنشیل ہے) اور زیادہ تر تیزابوں میں اگھلنشیل ہے، جو پرنٹ شدہ سرکٹ بورڈز کے لیے استعمال ہونے والی سنکنرن پرنٹنگ تکنیک کے لیے بالکل موزوں ہے۔اس امتزاج کی پیداوار مربوط سرکٹس کے لیے فلیٹ عمل ہے جو آج تک جاری ہے۔
سلیکن کرسٹل کالم

سلیکون کا سب سے اوپر کا سفر
ایک ناکام منصوبہ: کہا جاتا ہے کہ شاکلی نے ایک ایسے وقت میں مارکیٹ کا ایک بہت بڑا موقع دیکھا جب ابھی تک کوئی بھی سلیکون ٹرانزسٹر بنانے میں کامیاب نہیں ہوا تھا۔اسی لیے اس نے کیلیفورنیا میں اپنی کمپنی شروع کرنے کے لیے 1956 میں بیل لیبز کو چھوڑ دیا۔بدقسمتی سے، شاکلی ایک اچھا کاروباری نہیں تھا اور اس کی تعلیمی صلاحیتوں کے مقابلے اس کا کاروباری انتظام ایک احمقانہ کام تھا۔لہٰذا شاکلی نے خود جرمینیم کو سلیکان سے بدلنے کی خواہش پوری نہیں کی، اور اس کی باقی زندگی کا مرحلہ سٹینفورڈ یونیورسٹی کا پوڈیم رہا۔اس کے قیام کے ایک سال بعد، اس نے جن آٹھ باصلاحیت نوجوانوں کو بھرتی کیا تھا، وہ اس سے الگ ہو گئے، اور یہ وہ "آٹھ غدار" تھے جنہوں نے جرمینیئم کو سلیکون سے بدلنے کے عزائم کو پورا کرنا تھا۔

سلکان ٹرانجسٹر کا عروج

ایٹ رینیگیڈز نے فیئر چائلڈ سیمی کنڈکٹر کی بنیاد رکھی اس سے پہلے، جرمینیئم ٹرانزسٹرز ٹرانزسٹروں کی غالب مارکیٹ تھی، 1957 میں ریاستہائے متحدہ میں تقریباً 30 ملین ٹرانزسٹر تیار کیے گئے، صرف ایک ملین سلیکون ٹرانزسٹر اور تقریباً 29 ملین جرمینیئم ٹرانزسٹر۔20% مارکیٹ شیئر کے ساتھ، Texas Instruments ٹرانجسٹر مارکیٹ میں بڑا بن گیا۔
ایٹ رینیگیڈز اور فیئر چائلڈ سیمی کنڈکٹر

مارکیٹ کے سب سے بڑے صارفین، امریکی حکومت اور فوج، بڑی تعداد میں چپس کو راکٹوں اور میزائلوں میں استعمال کرنا چاہتے ہیں، قیمتی لانچ لوڈ کو بڑھانا اور کنٹرول ٹرمینلز کی وشوسنییتا کو بہتر بنانا۔لیکن ٹرانجسٹروں کو اعلی درجہ حرارت اور پرتشدد کمپن کی وجہ سے سخت آپریٹنگ حالات کا بھی سامنا کرنا پڑے گا۔

جب درجہ حرارت کی بات آتی ہے تو جرمینیم سب سے پہلے ہارنے والا ہے: جرمینیم ٹرانجسٹر صرف 80 ° C کے درجہ حرارت کو برداشت کر سکتا ہے، جبکہ فوج کی ضروریات 200 ° C پر بھی مستحکم آپریشن کے لیے ہیں۔صرف سلیکون ٹرانزسٹر اس درجہ حرارت کو برداشت کر سکتے ہیں۔
روایتی سلکان ٹرانجسٹر

فیئر چائلڈ نے سلکان ٹرانزسٹر بنانے کا عمل ایجاد کیا، جس سے وہ چھپی ہوئی کتابوں کی طرح سادہ اور کارآمد اور قیمت کے لحاظ سے جرمینیئم ٹرانزسٹروں سے بہت سستا ہے۔سلیکون ٹرانزسٹر بنانے کے لیے فیئر چائلڈ کا عمل درج ذیل ہے۔

سب سے پہلے، ایک ترتیب ہاتھ سے تیار کی جاتی ہے، بعض اوقات اتنی بڑی ہوتی ہے کہ یہ دیوار کو لے لیتی ہے، اور پھر ڈرائنگ کو فوٹو گرافی کرکے ایک چھوٹی پارباسی شیٹ تک کم کر دیا جاتا ہے، اکثر تین شیٹس کی دو لین کے ساتھ، ہر ایک سرکٹری کی ایک تہہ کی نمائندگی کرتا ہے۔

دوم، ہلکے حساس مواد کی ایک تہہ کو کٹے ہوئے اور پالش ہموار سلکان ویفر پر لگایا جاتا ہے، اور UV/لیزر کا استعمال سرکٹ پیٹرن کو ٹرانسلیومیشن شیٹ سے سلکان ویفر پر محفوظ کرنے کے لیے کیا جاتا ہے۔

تیسرا، ٹرانس الیومینیشن شیٹ کے تاریک حصے میں علاقے اور لکیریں سلیکون ویفر پر بے نقاب پیٹرن چھوڑتی ہیں۔ان بے نقاب پیٹرن کو تیزاب کے محلول سے صاف کیا جاتا ہے، اور یا تو سیمی کنڈکٹر کی نجاستیں شامل کی جاتی ہیں (ڈفیوژن تکنیک) یا دھاتی کنڈکٹر چڑھایا جاتا ہے۔

چہارم، ہر پارباسی ویفر کے لیے اوپر کے تین مراحل کو دہرانے سے، سیلیکون ویفرز پر بڑی تعداد میں ٹرانزسٹر حاصل کیے جاسکتے ہیں، جنہیں خواتین کارکنان ایک خوردبین کے نیچے کاٹتے ہیں اور پھر تاروں سے جوڑتے ہیں، پھر پیک، ٹیسٹ اور فروخت کرتے ہیں۔

بڑی مقدار میں دستیاب سلیکون ٹرانزسٹرز کے ساتھ، فیئر چائلڈ کے آٹھ ریگیڈ بانی ان کمپنیوں میں شامل تھے جو ٹیکساس انسٹرومینٹس جیسے بڑے بڑے اداروں کے ساتھ کھڑے ہو سکتے تھے۔

اہم دھکا - انٹیل
یہ انٹیگریٹڈ سرکٹ کے بعد کی ایجاد تھی جس نے جرمینیم کے غلبے کا خلاصہ کیا۔اس وقت، دو ٹیکنالوجی لائنیں تھیں، ایک ٹیکساس انسٹرومینٹس کے جرمینیئم چپس پر مربوط سرکٹس کے لیے اور ایک فیئر چائلڈ کے سلکان چپس پر مربوط سرکٹس کے لیے۔پہلے تو دونوں کمپنیوں کے درمیان انٹیگریٹڈ سرکٹس پر پیٹنٹ کی ملکیت پر شدید جھگڑا ہوا لیکن بعد میں پیٹنٹ آفس نے دونوں کمپنیوں کے انٹیگریٹڈ سرکٹس پر پیٹنٹ کی ملکیت کو تسلیم کر لیا۔
تاہم، جیسا کہ فیئر چائلڈ کا عمل زیادہ ترقی یافتہ تھا، یہ مربوط سرکٹس کا معیار بن گیا اور آج بھی استعمال ہو رہا ہے۔بعد میں، انٹیگریٹڈ سرکٹ کے موجد نوائس اور مور کے قانون کے موجد مور نے سینٹرون سیمی کنڈکٹر کو چھوڑ دیا، جو اتفاق سے، دونوں "آٹھ غدار" کے رکن تھے۔Grove کے ساتھ مل کر، انہوں نے بنایا جو اب دنیا کی سب سے بڑی سیمی کنڈکٹر چپ کمپنی، Intel ہے۔
انٹیل کے تین بانی، بائیں سے: گرو، نوائس اور مور

بعد میں ہونے والی پیشرفتوں میں، انٹیل نے سلیکون چپس کو آگے بڑھایا۔اس نے ٹیکساس انسٹرومنٹس، موٹرولا، اور آئی بی ایم جیسے جنات کو شکست دے کر سیمی کنڈکٹر اسٹوریج اور سی پی یو سیکٹر کا بادشاہ بن گیا ہے۔

جیسا کہ Intel صنعت میں غالب کھلاڑی بن گیا، سلیکون نے جرمینیئم کو بھی ختم کر دیا، اور جو کبھی سانتا کلارا ویلی تھی اس کا نام بدل کر "سلیکون ویلی" رکھ دیا گیا۔تب سے، سلیکون چپس عوامی خیال میں سیمی کنڈکٹر چپس کے برابر بن گئے ہیں۔

تاہم، جرمینیم کو حل کرنے کے لیے کچھ بہت مشکل مسائل ہیں، جیسے سیمی کنڈکٹرز کے انٹرفیس کے بہت سے نقائص، خراب تھرمل استحکام، اور گھنے آکسائیڈ کی کمی۔مزید برآں، جرمینیم ایک نایاب عنصر ہے، جس کے زمین کی پرت میں فی ملین کے صرف 7 حصے ہیں، اور جرمینیم دھاتیں بھی بہت بکھری ہوئی ہیں۔اس کی وجہ یہ ہے کہ جرمینیم بہت نایاب ہے اور اس پر توجہ نہیں دی جاتی ہے کہ جرمینیم کے خام مال کی قیمت زیادہ رہتی ہے۔چیزیں نایاب ہیں، اور خام مال کی زیادہ قیمت جرمینیم ٹرانزسٹر کو سستا نہیں بناتی، اس لیے بڑے پیمانے پر جرمینیم ٹرانزسٹر تیار کرنا مشکل ہے۔

اس لیے محققین نے ایک سطح کو چھلانگ لگا کر عنصر سلکان کو دیکھا۔آپ کہہ سکتے ہیں کہ جرمینیم کی تمام موروثی کمزوریاں سلکان کی موروثی طاقتیں ہیں۔

سلیکون آکسیجن کے بعد دوسرا سب سے زیادہ پرچر عنصر ہے، لیکن آپ بنیادی طور پر فطرت میں سلکان مونومر نہیں پا سکتے ہیں۔اس کے سب سے عام مرکبات سلکا اور سلیکیٹس ہیں۔ان میں سے، سلکا بدلے میں ریت کے اہم اجزاء میں سے ایک ہے۔اس کے علاوہ، مرکبات جیسے کہ فیلڈ اسپار، گرینائٹ، اور کوارٹز سبھی سیلیکا آکسیجن مرکبات پر مبنی ہیں۔

سلیکون تھرمل طور پر مستحکم ہے، اس میں گھنے، ہائی ڈائی الیکٹرک مستقل آکسائیڈ ہے، اور بہت کم انٹرفیشل نقائص کے ساتھ آسانی سے سلکان-سلیکون آکسائیڈ انٹرفیس کے ساتھ تیار کیا جا سکتا ہے۔

سلیکون آکسائیڈ پانی میں اگھلنشیل ہے (جرمینیم آکسائیڈ پانی میں گھلنشیل ہے) اور زیادہ تر تیزابوں میں اگھلنشیل ہے، جو پرنٹ شدہ سرکٹ بورڈز کے لیے استعمال ہونے والی سنکنرن پرنٹنگ تکنیک کے لیے بالکل موزوں ہے۔اس امتزاج کی پیداوار انٹیگریٹڈ سرکٹ پلانر عمل ہے جو آج تک جاری ہے۔