60 år med stor utvikling

En av de største oppfinnelsene innen elektronikk fyller 60 år. Vi tar en titt på historien til transistoren.


En kopi av Bell Labs transistor
(Bilde: Wikipedia)

For ganske nøyaktig 60 år siden, den 16. desember 1947, så verdens første bipolare transistor dagens lys. De tre ingeniørene William Shockley, John Bardeen og Walter Battain ved Bell Labs la med dette grunnlaget for en revolusjonering av elektronikkens verden.

Frem mot 70-tallet ble radiorørene gradvis erstattet med transistorer. En bipolar transistor er en halvleder-komponent hvor en større elektronisk strøm kan styres ved hjelp av en mindre strøm. Navnet transistor kommer av en sammensetting av de to engelske ordene transfer og resistor.

Hvordan fungerer en transistor?

En transistor bygger på prinsippet om at alle atomer "ønsker" å ha 8 elektroner i ytterste skall (valensskallet). Silisium, som i dag benyttes for å lage de aller fleste transistorer, har 4 elektroner i ytterste skall. Hvert valenselektron blir derfor delt av to silisiumatomer (elektronene har dobbeltbinding), slik at hvert atom har 8 elektroner i sitt valensskall.

Hvis man så doper (bevisst forurenser) silisiumet med atomer av andre grunnstoffer og andre antall av valenselektroner, påvirker dette ledningsevnen. Kort forklart fører dette til at enkelte elektroner ikke får en dobbeltbinding, og blir dermed løst bundet til sin silisiumkjerne.

Når vi da setter spenning på materialet vil de løse elektronene bevege seg mot den positive polen. Ettersom et tomrom oppstår der de løse elektronene var, vil det komme en konstant strøm av elektroner fra den negative polen. I denne prosessen ligger årsaken til transistorens funksjon.

Ønsker du å vite mer om hvordan en transistor fungerer, se vår guide til elektronikkens verden.

I dag benyttes transistorer i stort sett alle elektroniske komponenter, vanligvis som en forsterker eller elektrisk kontrollert bryter. Mest spennende er det kanskje med bruken av transistorer i prosessorer.

Gordon Moores originale graf

Moores lov

I 1965 skrev Gordon Moore - en av Intels grunnleggere - en artikkel til magasinet Electronics, der han forutså at tettheten av transistorer i integrerte kretser ville doble seg hvert år. I 1970 endret han denne påstanden til å bli omtrentlig hvert andre år, og det er denne doblingen ca hvert andre år som nå regnes som Moores lov.

Moore forutså at denne utviklingen ville pågå "i minst 10 år", men over 35 år senere gjelder hans spådom fortsatt. Egentlig var det som nå refereres til som Moores lov en spådom på ganske tynt grunnlag, og var mer som en observasjon enn en lov. Etter hvert ble imidlertid Moores lov vidt akseptert i halvleder-industrien.

Halvleder-produsentene fokuserte på å følge Moores spådom, slik at de kunne oppnå den samme økningen i ytelse som de forventet at konkurrentene ville oppnå. Slik ble Moores lov en selvoppfyllende profeti, og er den dag i dag gjeldende i industrien.

Prosessoren

Transistoren er den viktigste delen av en prosessor. Den brukes som en av/på-bryter, til å representere en binær 0 eller 1. Generelt sett kan vi si at jo flere transistorer en prosessor har, jo bedre ytelse har den.

Verdens første kommersielle mikroprosessor, Intel 4004, ble lansert i 1971. Denne inneholdt rundt 2300 transistorer, som hver hadde en strørrelse på 10 μm (10 000 nm).

Siden dengang har mye skjedd. Transistorene blir mindre og mindre, samtidig som de øker ytelsen og reduserer effektforbruket. Den fantastiske utviklingen vi har sett innen elektronikken de siste tiårene, kan i hovedsak tilskrives krympingen av transistorer.

I dag har prosessorer flere hundre millioner transistorer, i enkelte tilfeller over en milliard. For eksempel har Intel Core 2 Extreme QX6700 "Kentsfield" rundt 582 millioner transistorer. Størrelsen på transistorene i dagens prosessorer er normalt 65 nm (nanometer - en milliarddel av en meter), men 45 nm er på vei inn på markedet.

45 nanometer er så lite at det er utenfor vår fatteevne. Se på punktumet i denne setningen - størrelsen tilsvarer rundt 2 millioner transistorer på 45 nm. Se også vår artikkel hvor stort er egentlig 45 nm?.

Utviklingen i antallet transistorer i prosessorer har hittil fulgt Moores lov, men vi er på vei mot et punkt der transistorene ikke kan bli fysisk mindre. Dette har imidlertid blitt sagt så mange ganger opp gjennom tidene, at all erfaring tilsier at det blir funnet en løsning.

Kort oppsummert kan vi si at transistoren er et av de aller største fremskritt vi har hatt i elektronikkens verden. Gratulerer med 60-årsdagen!

(Kilde: Forskning.no, Wikipedia, Intel)

Kommentarer (23)

Forsiden akkurat nå

Til toppen