電晶體
為了降低成本和大小,同時提高可靠性和速度,我們需要一種新的電子開關。1947 年,貝爾實驗室科學家 \n john bardeen,walter brattain,william shockley 發明了電晶體。
乙個全新的計算機時代誕生了!
電晶體的物理學相當複雜,牽扯到量子力學。所以我們只講基礎,電晶體 就像之前提過的"繼電器"或"真空管"。它是乙個開關,可以用控制線路來控制開或關,電晶體有兩個電極,電極之間有一種材料隔開它們,這種材料有時候導電,有時候不導電,這叫"半導體"。控制線連到乙個 "門" 電極,通過改變 "門" 的電荷。我們可以控制半導體材料的導電性,來允許或不允許電流流動,就像之前的水龍頭比喻。
貝爾實驗室的第乙個電晶體就展示了巨大的潛力,每秒可以開關 10,000 次而且,比起玻璃製成,小心易碎的真空管,電晶體是固態的。電晶體可以遠遠小於繼電器或真空管,導致更小更便宜的計算機,比如2023年發布的ibm 608—第乙個完全用電晶體,而且消費者也可以買到的計算機。它有 3000 個電晶體,每秒執行 4500 次加法,每秒能執行 80 次左右的乘除法。
ibm 很快把所有產品都轉向了電晶體,把電晶體計算機帶入辦公室,最終引入家庭。如今,計算機裡的電晶體小於 50 奈米- 而一張紙的厚度大概是 10 萬奈米。
矽谷
電晶體不僅小,還超級快,每秒可以切換上百萬次,並且能工作幾十年,很多電晶體和半導體的開發在"聖克拉拉谷",這個地方在加州,位於"舊金山"和"聖荷西"之間,而生產半導體最常見的材料是 "矽",所以這個地區被稱為 "矽谷"
甚至 william shockley 都搬了過去,創立了"肖克利半導體",裡面的員工後來成立了"仙童半導體",這裡面的員工後來創立了英特爾 - 當今世界上最大的計算機晶元製造商。
好了,我們從"繼電器"到"真空管"到"電晶體",我們可以讓電路開閉得非常非常快,但我們是如何用電晶體做計算的?我們沒有馬達和齒輪啊?
我們接下來會講。
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