ซิลิคอนเป็นองค์ประกอบที่ขับเคลื่อนการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ที่สุดในชีวิตสมัยใหม่ของเรา ชิปซิลิคอนในคอมพิวเตอร์ โทรศัพท์ และอุปกรณ์อื่นๆ ทุกประเภทได้ปฏิวัติทั้งวิธีที่เราทำงานและวิธีที่เราเล่น ในขณะที่ใยแก้วนำแสงที่ทำจากซิลิกาเคลื่อนที่ไปทั่วโลกเพื่อสร้างเครือข่ายการสื่อสารที่เป็นหัวใจของโลกที่เชื่อมต่อถึงกันของเรา แต่การปฏิวัติทางดิจิทัลนี้เป็นเพียงปรากฏการณ์ล่าสุดเท่านั้น
ในฐานะนักเรียน
โรงเรียนในช่วงต้นทศวรรษ 1980 ฉันจำความตื่นเต้นที่เกิดขึ้นกับ “ชุดคอมพิวเตอร์” เครื่องแรกของเรา ซึ่งเป็นห้องแคบๆ ที่รื้อฟื้นจากด้านหลังของห้องเรียนคณิตศาสตร์ที่ติดตั้ง สองเครื่อง และเครื่องพิมพ์หนึ่งเครื่อง ทุกอย่างดูล้ำยุคมาก แม้ว่าสิ่งที่เราทำคือการทดลองลูป GOTO ที่ไม่มีที่สิ้นสุด
และเล่นเกมดั้งเดิมบนหน้าจอขาวดำ แต่เรารู้เพียงเล็กน้อยว่าชิปคอมพิวเตอร์จะเปลี่ยนชีวิตของเราได้อย่างไร เข้าสู่สถานะของแข็ง แน่นอนว่าพลังของซิลิคอนอิเล็กทรอนิกส์นั้นเกิดจากคุณสมบัติของสารกึ่งตัวนำ ซึ่งช่วยให้สามารถสร้างอุปกรณ์โซลิดสเตตที่สามารถสลับระหว่างสถานะ “เปิด” และ “ปิด” ได้ซ้ำๆ
แต่ซิลิคอนไม่ใช่วัสดุอิเล็กทรอนิกส์ที่ดีที่สุด ตัวอย่างเช่น เจอร์เมเนียมรองรับการขนส่งอิเล็กตรอนที่เร็วกว่า และเป็นคู่แข่งสำคัญกับซิลิคอนเมื่อทรานซิสเตอร์เซมิคอนดักเตอร์ได้รับการพัฒนาในทศวรรษที่ 1950 อย่างไรก็ตาม ซิลิคอนมีข้อได้เปรียบที่สำคัญสำหรับการยอมรับของตลาดทั่วไป:
มีราคาถูกและมีปริมาณมาก โดยซิลิคอนเป็นองค์ประกอบที่มีมากเป็นอันดับสองในเปลือกโลก และชั้นฉนวนบาง ๆ ที่จำเป็นสำหรับโครงสร้างทรานซิสเตอร์นั้นทำได้ง่ายโดยการให้ความร้อนแก่เวเฟอร์ซิลิคอนใน เตาเผาเพื่อสร้างซิลิกอนไดออกไซด์ที่เสถียร ทรานซิสเตอร์ซิลิกอนตัวแรกที่ทำงาน
ด้วย ความเร็วที่เร็วกว่าเจอร์เมเนียมได้รับการสาธิตในปี 1961 โดยนักฟิสิกส์ ซึ่งได้เพิ่มสารเจือปนทองคำเพื่อควบคุมและปรับปรุงคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ตามธรรมชาติของซิลิกอน ได้รับทุน ซึ่งสร้างซูเปอร์คอมพิวเตอร์เครื่องแรกของโลกจากทรานซิสเตอร์ 600,000 ตัวที่บรรจุในโมดูล
ที่ออกแบบมา
เป็นพิเศษเพื่อลดความยาวการเชื่อมต่อ แต่เป็นการเกิดขึ้นของวงจรรวมซิลิกอนในช่วงต้นทศวรรษ 1960 ซึ่งนำคอมพิวเตอร์เข้าสู่กระแสหลัก จำนวนของส่วนประกอบที่สามารถรวมกันบนชิปตัวเดียวได้เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าทุกๆ ปี และจากนั้นในปี 1975 ทุกๆ สองปี ตามที่คาดการณ์ไว้ ซึ่งเป็นผู้อำนวยการฝ่าย R&D
กฎของมัวร์ได้กลายเป็นคำทำนายที่เติมเต็มในตัวเองตั้งแต่นั้นมาซึ่งขับเคลื่อนนวัตกรรมอย่างต่อเนื่องในอุตสาหกรรมซิลิกอน ด้วยการออกแบบล่าสุดที่ใช้เทคนิคการผลิตระดับนาโนเพื่ออัดทรานซิสเตอร์มากกว่าพันล้านตัวลงบนชิปตัวเดียว ความสามารถในการผลิตและต้นทุนต่ำ
ของซิลิกอนไมโครอิเล็กทรอนิกส์ทำให้เกิดการใช้งานอื่นๆ ด้วยเช่นกัน เซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากผลึกซิลิคอนครองตลาดแผงเซลล์แสงอาทิตย์ โดยคิดเป็นสัดส่วนมากกว่า 90% ของอุปกรณ์ที่ติดตั้ง แม้ว่าคุณสมบัติทางแสงที่ไม่สมบูรณ์แบบของซิลิคอนจะจำกัดประสิทธิภาพการแปลงไว้ที่ประมาณ 20%
และนักวิจัยกำลังผลักดันขอบเขตของความเป็นไปได้ด้วยซิลิคอนโฟโตนิกส์ การพัฒนาชิปออปติคัลทั้งหมดที่จะเพิ่มความเร็วในการรับส่งข้อมูลสำหรับดาต้าคอมและการเชื่อมต่อระหว่างกันบนชิป และงานล่าสุดได้ใช้ประโยชน์จากซิลิคอนเพื่อสาธิตโครงสร้างพื้นฐานของโปรเซสเซอร์ควอนตัม
ความบริสุทธิ์
และความอุดมสมบูรณ์ทำให้เกิดการใช้งาน สิ่งสำคัญสำหรับแอปพลิเคชันไฮเทคเหล่านี้คือความสามารถในการสร้างเวเฟอร์ซิลิคอนบริสุทธิ์พิเศษ แท่งทรงกระบอกขนาดใหญ่หรือ “ลูกเปตอง” ของซิลิกอนผลึกเดี่ยวที่แทบไม่มีข้อบกพร่องสามารถเกิดขึ้นได้จากการดึงเมล็ดคริสตัลจากซิลิกอนหลอมเหลว
จากนั้นลูกเปตองเหล่านี้จะถูกหั่นและขัดเงาเพื่อสร้างเป็นเวเฟอร์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางไม่เกิน 450 มม. นอกจากนี้ยังสามารถเพิ่มสารเจือปนลงในสารหลอมละลายได้ ทำให้วิศวกรสามารถควบคุมคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ของเวเฟอร์ได้อย่างแม่นยำ แต่มีธาตุซิลิกอนเพียงเล็กน้อยเท่านั้น
ที่ผลิตด้วยความบริสุทธิ์สูงเช่นนี้ การใช้งานอื่นๆ ซึ่งรวมถึงการผลิตโลหะและการผลิตสารเคมี เช่น ซิลิโคน สามารถทนต่อระดับสิ่งเจือปนที่สูงขึ้น และสามารถผลิตโดยใช้กระบวนการทางอุตสาหกรรมที่มีราคาถูกลง ในขณะเดียวกัน ซิลิกอนส่วนใหญ่ที่ใช้ในชีวิตประจำวันใช้ประโยชน์จากรูปแบบตามธรรมชาติ
ของมัน โดยมีซิลิคอนไดออกไซด์ที่เป็นผลึกในรูปของทรายและควอตซ์ ซึ่งมีอยู่ประมาณ 12% ของเปลือกโลก ซิลิกานี้เฉื่อยทางเคมีและมีจุดหลอมเหลวสูง ทำให้เป็นส่วนผสมที่นิยมในวัสดุก่อสร้าง เซรามิก อาหาร และเครื่องสำอาง และแม้แต่ซองเล็กๆ ที่ขจัดความชื้นออกจากบรรจุภัณฑ์
ซิลิกายังสามารถเปลี่ยนเป็นแก้วได้ ซึ่งทำโดยให้ความร้อนแก่ทรายประมาณ 1,600 °C แล้วทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วเพื่อก่อตัวเป็นของแข็งอสัณฐาน แก้วซิลิกาบริสุทธิ์ส่วนใหญ่ใช้สำหรับการใช้งานที่ต้องการความต้านทานความร้อนสูงและความเสถียรทางเคมี เช่น ถ้วยใส่ตัวอย่างและท่อเตา
ในขณะที่เครื่องแก้วที่พบในห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์มักมีซิลิกอนไดออกไซด์ประมาณ 80% เข้าสู่อินเทอร์เน็ตไม่นานมานี้ แก้วซิลิกาได้ค้นพบความสำคัญใหม่ในฐานะวัสดุที่เลือกใช้สำหรับใยแก้วนำแสงส่วนใหญ่ที่ใช้ในเครือข่ายการสื่อสารในปัจจุบัน ซิลิกานำเสนอการส่งผ่านแสงที่ดีที่ความยาวคลื่น
Credit : เว็บสล็อตแท้ / สล็อตเว็บตรงไม่ผ่านเอเย่นต์
