Tại sao Silicon được sử dụng cho hầu hết các chip máy tính?

Năm 1965, Gordon Moore dự đoán rằng số lượng bóng bán dẫn trên các mạch tích hợp sẽ tăng gấp đôi khoảng hai năm một lần, giúp máy tính nhanh hơn và mạnh hơn. Tuyên bố của ông, được đặt tên là Định luật Moore, vẫn đúng tại thời điểm xuất bản. Chính sự dễ dàng và linh hoạt của silicon đã giúp cho loại vật liệu này có thể phát triển nhanh chóng.

Chất bán dẫn

Chất bán dẫn nằm ở đâu đó giữa chất dẫn điện và chất cách điện. Các chất dẫn điện, như đồng và các kim loại khác, gây khó khăn cho việc kiểm soát tín hiệu điện. Chất cách điện, như thủy tinh và cao su, chặn tín hiệu điện. Chất bán dẫn, và đặc biệt là silicon, có thể làm được một phần cả hai. Tùy thuộc vào cách các nhà sản xuất xử lý phần tử, silicon có thể dẫn điện, cách nhiệt hoặc làm gì đó ở giữa. Quá trình xử lý được gọi là "pha tạp", một quá trình đưa các tạp chất vào các tinh thể silicon.

Ổn định

Silicon không phải là chất bán dẫn duy nhất; cacbon và gecmani cũng có tính chất tương tự. Carbon, ở dạng kim cương, quá giòn để sử dụng trong chip. Chip gecmani đã được sử dụng sớm trong kỷ nguyên máy tính; phần tử này đôi khi vẫn được sử dụng trong chip ngày nay. Tuy nhiên, silicon có thể vẫn là một chất bán dẫn ở nhiệt độ cao hơn nhiều so với germani. Điều này trở nên quan trọng khi các chip được triển khai trong máy tính gần các phần tử điện tử khác giữ nhiệt.

Giảm bớt

Không giống như các chất bán dẫn khác, độ dẫn điện của silic rất dễ thay đổi. Thông qua quá trình pha tạp, các nhà sản xuất có thể đưa vào các nguyên tố làm cho silicon dẫn điện hơn, kém dẫn điện hơn và thậm chí không dẫn điện. Điều này có nghĩa là các nhà sản xuất có thể sử dụng ít vật liệu hơn cho chip, tạo ra nhiều mạch phức tạp hơn để tăng chức năng.

Giá cả

Sau ôxy, silic là nguyên tố phong phú thứ hai trên Trái đất. Nó có thể được khai thác từ cát tương đối dễ dàng. Tính sẵn có này, kết hợp với việc dễ dàng tạo ra các mạch bằng silicon, làm cho nó rất rẻ để sản xuất, so với các chất bán dẫn khác.