Читать книгу Новый спорт - Эрик Цтли - Страница 4

***

В 1947 году инженеры Уильям Шокли, Джон Бардин и Уолтер Братейн сделали первый важный шаг в деле цифровой революции. Они создали транзистор – небольшое устройство, необходимое для усиления, генерирования и преобразования электрических колебаний. Прежде эта задача возлагалась на вакуумные лампы, которые работали нестабильно, стоили дорого и обладали громоздкими размерами. Хуже того, они быстро нагревались – приходилось предусматривать систему охлаждения. По этой причине вычислительные машины могли весить свыше трех тонн и занимать целый этаж крупного здания.

Поначалу использование транзисторов ограничивалось слуховыми аппаратами. В этом заключалось их самое очевидное применение, поскольку миниатюрные устройства отлично усиливают сигнал. Однако очень скоро они стали самыми настоящими «рабочими лошадками» электроники, без которых не обходился ни один радиоприбор. В 1957 году впервые удалось сконструировать вычислительную машину без вакуумных ламп.

Масштабы применения постоянно росли. К 2013 году на каждого жителя планеты выпустили около пятнадцати миллиардов транзисторов. Небольшое устройство перевернуло мир с ног на голову и позволило воплотить в жизнь самые смелые радиотехнические идеи. Ценность изобретения трех американских инженеров столь велика, что им вручили Нобелевскую премию. Некоторые сравнивают появление транзистора с изобретением колеса.

Непосредственно в цифровой технике нашел применение полевой транзистор, появившийся в 1953 году. Его функционал напоминает обычный выключатель: положение «включено» означает единицу, а «выключено» – ноль. Если транзисторов несколько, то они генерируют нули и единицы, которые складываются в последовательный бинарный код. Это машинный язык, используемый компьютерами для совершения различных действий – от математических вычислений до вывода изображения. С тех пор и до сегодняшнего дня вальс нуля и единицы кружит во всех цифровых устройствах.

Транзистор решил множество проблем. Но в скором времени наметились другие трудности. Дело в том, что транзистору, конденсатору, резистору и прочим электронным компонентам не найти применения по отдельности. Только объединив их в общую конструкцию можно получить работоспособную систему. Трудностей не возникает, если требуется небольшое количество элементов. Можно, к примеру, просто соединить их тонкой проволокой друг с другом. Однако этот способ не подходит в случае с устройствами, требующими огромного количества электронных компонентов. Такая конструкция окажется перегруженной различными соединениями и будет работать нестабильно. Эта проблема навела инженеров на мысль, что пора искать новый способ объединения электронных компонентов – максимально эффективный и простой.

В 1958 году американский ученый Джек Килби предложил располагать элементы на единой кремниевой подложке. На примере собственного прототипа он показал, что кремний обладает ценными свойствами: сохраняет стабильность работы при высоких температурах и превосходит германий по частотным характеристикам. Самое же главное преимущество такого подхода заключалось в том, что все электронные элементы можно сделать из кремния. Это означает, что более не было нужды скреплять отдельные компоненты на монтажной панели. Преимуществ у микрочипа Килби оказалась достаточно, чтобы назвать изобретение революционным. Схемы стало легче собирать, а их быстродействие многократно увеличилось.

Уже на этом этапе можно признать цифровую революцию свершившейся. Далее последовало совершенствование фундаментальных разработок (транзистор и микропроцессор), а также расширение области применения. Никаких радикально новых открытий, способных преобразить работу электроники, не произошло: транзисторы по-прежнему являются «кирпичиками» техники, а процессоры всё так же производят из кремния. Их размеры уменьшились, а характеристики улучшились. Но в остальных аспектах электроника по-прежнему опирается на фундаментальные принципы, придуманные американскими инженерами и учеными в период Холодной войны.