Транзистор можно назвать самым важным электронным компонентом XX-го века. Он стал основой цифровой революции, которая позволила перейти от громоздких радиоламп к компактным микросхемам. Если в среднем радиолампа весила 30–100 г и потребляла до 10 Вт, то у современных транзисторов по 5/3-нм процессу ничтожно малая масса (около 10⁻¹⁴) г и очень скромные аппетиты — около 10⁻⁹–10⁻⁶ Вт. Например, в процессоре Apple M3 работают 25 миллиардов транзисторов, он весит менее грамма и в пике потребляет до 16 Вт.
Подобрали для вас несколько коротких познавательных видео про транзисторы. Посмотрим (в буквальном смысле), как развивались и устроены эти ДНК современного цифрового мира с 1947 года. Давайте познакомимся с Уолтером Браттейном и Джоном Бардином:
📺Кто и как изобрёл первые транзисторы (EN)
Cуперкомпьютер размером с песчинку
Первый программируемый компьютер ENIAC занимал помещение в 140 м2, весил около 27 тонн и содержал 17,5 тысяч радиоламп. Именно последние потребляли львиную долю всей энергии машины — около 150 кВт. А ещё ENIAC часто ломался. Сегодня вычислительная мощность, значительно превосходящая возможности ENIAC, умещается в чипе размером с песчинку — и всё это благодаря эволюции транзисторов. Например, недорогой CPU MediaTek Helio G25 выполняет до 30 млрд операций в секунду и потребляет всего 3 Вт. ENIAC справлялся с 5 тысячами операций сложения или 357 умножений в секунду. Процессор G25, конечно, больше песчинки, но и намного мощнее суперкомпьютеров прошлого: его площадь не превышает 70 мм2 (меньше десятикопеечной монеты), а вес — десятой грамма.
📺Кремниевая долина и второй закон Мура (EN)
Как «думают» компьютеры
Транзисторы могут переключать электрический ток и служат основой для логических вентилей — «И», «ИЛИ», «ИЛИ-НЕ» и других. Реализация базовых логических операций позволяет строить цифровые схемы, с помощью которых можно выполнять арифметические действия, например сложение и вычитание. С помощью таких действий и «думают» смартфоны и компьютеры.
📺Нули, единички и транзисторы: заглянем под капот ПК (EN)
Семь бед — один GAAFET
С развитием технологий транзисторы становятся все меньше, приближаясь к физическим пределам, которые связаны с размерами атомов и квантовыми эффектами. Например, диаметр атома кремния составляет около 0,24 нм. Поэтому производители микроэлектроники осваивают новые архитектуры — например, GAAFET (Gate-All-Around Field-Effect Transistor). В ней затвор полностью окружает канал, и это позволяет улучшить контроль над током и снизить утечки. Так, TSMC, Intel и Samsung обещают начать серийное производство 2-нм процессоров во второй половине 2025 года. Отметим, что 2-нм скорее маркетинговый термин и не имеет отношения к геометрии транзистора.
📺Как производители микроэлектроники бьются за нанометры (EN)
Транзисторы прошли путь от громоздких устройств до нанометровых структур и стали неотъемлемой частью нашей цифровой жизни. Если у вас есть интересные факты или материалы про транзисторы — пишите в комментариях.
#джуниор #приборы #историятехнологий #электронныекомпоненты
@ultimate_engineer
