Proč se křemík používá pro většinu počítačových čipů?

V roce 1965 Gordon Moore předpovídal, že se počet tranzistorů na integrovaných obvodech zdvojnásobí přibližně každé dva roky, čímž se počítače stanou rychlejšími a výkonnějšími. Jeho prohlášení, pojmenované Mooreův zákon, zůstává pravdivé v době vydání. Právě snadnost a flexibilita křemíku umožnila tento druh rychlého vývoje.

Polovodič

Polovodič leží někde mezi vodičem a izolátorem. Vodiče, jako měď a jiné kovy, ztěžují ovládání elektrického signálu. Izolátory, jako je sklo a guma, blokují elektrické signály. Polovodiče, a zejména křemík, mohou udělat obojí. V závislosti na tom, jak výrobci zacházejí s prvkem, může křemík vést, izolovat nebo dělat něco mezi tím. Ošetření se nazývá „doping“, což je proces, který zavádí nečistoty do křemíkových krystalů.

Stabilita

Křemík není jediný polovodič; uhlík a germanium mají také podobné vlastnosti. Uhlík je ve své diamantové formě příliš křehký na to, aby se dal použít v čipech. Germaniové čipy byly používány na počátku počítačové éry; prvek je dnes ještě někdy používán v čipech. Křemík však může zůstat polovodičem při mnohem vyšších teplotách než germanium. To se stává důležitým, když jsou čipy rozmístěny v počítačích poblíž jiných elektronických prvků, které udržují teplo.

Ulehčit

Na rozdíl od jiných polovodičů se vodivost křemíku velmi snadno mění. Prostřednictvím dopingového procesu mohou výrobci zavést prvky, díky nimž je křemík vodivější, méně vodivý a dokonce nevodivý. To znamená, že výrobci mohou na čipy použít méně materiálů, což pro lepší funkci vytváří složitější obvody.

Náklady

Po kyslíku je křemík druhým nejhojnějším prvkem na Zemi. Lze jej relativně snadno extrahovat z písku. Tato dostupnost v kombinaci s jednoduchostí vytváření obvodů pomocí křemíku činí výrobu ve srovnání s jinými polovodiči velmi levnou.