Dalam catatan blog ini, kita akan melihat bagaimana permulaan industri semikonduktor secara asasnya mengubah teknologi maklumat dan komunikasi serta struktur perindustrian.
Sejak beberapa dekad yang lalu, dunia telah mengalami perubahan yang besar, dengan perkembangan pesat teknologi maklumat dan komunikasi menjadi pusat segala-galanya. Maklumat yang pernah bertaburan di sana sini dalam dunia analog kini boleh ditukar kepada 0s dan 1s binari dan disimpan dengan cekap pada satu transistor, satu cip, satu mesin. Perubahan ini bukan sekadar kemajuan teknologi, tetapi perubahan besar dalam kehidupan seharian, ekonomi, dan masyarakat kita secara keseluruhan. Orang ramai kini boleh berkomunikasi dengan bebas melalui mesin, dan kita benar-benar telah memasuki era di mana kita mempunyai kebanyakan kemudahan kita dalam genggaman tangan kita. Dalam persekitaran digital ini, perkhidmatan berasaskan perisian telah meledak dalam populariti dan mendapat permintaan yang besar.
Tetapi dari mana datangnya revolusi asas dalam perubahan industri ini? Pembangunan semikonduktor dan permulaan industri semikonduktor. Penciptaan semikonduktor membawa kepada era baharu inovasi teknologi pada pertengahan abad ke-20. Ia memungkinkan untuk memproses data pada skala yang tidak dapat dibayangkan sebelum ini dan meletakkan asas bagi kewujudan komputer moden dan peranti pintar. Semikonduktor kini merupakan bahagian penting dalam kehidupan kita dan telah menjadi industri penting, membentuk bukan sahaja gaya hidup kita tetapi juga daya saing ekonomi dan negara.
Tetapi apakah sebenarnya maksud semikonduktor secara fizikal, dan bagaimana ia menyediakan keupayaan untuk menyimpan dan mengurus maklumat? Semikonduktor secara literal adalah bahan yang separuh konduktor dan separuh penebat (bahan yang tidak membenarkan arus mengalir melaluinya). Perkataan penting "separuh" bermaksud bahawa ia boleh menjadi konduktor dan penebat pada masa yang berbeza. Dan sifat semikonduktor yang paling penting ialah kita boleh mengawal sifat elektrik ini dengan mudah dengan merangsangnya. Sifat-sifat ini menjadikan semikonduktor asas untuk mengawal isyarat elektrik, yang membolehkan kami melakukan pengiraan kompleks dan pemprosesan data. Ini telah menjadikan semikonduktor lebih daripada sekadar peranti elektronik; ia adalah blok binaan teras semua peranti elektronik moden.
Untuk menggunakan analogi, walaupun sebelum perkembangan semikonduktor, teori elektromagnetisme klasik telah pun ditubuhkan oleh seorang ahli fizik bernama James Clerk Maxwell. Tiada masalah untuk mencipta kapal (kapasitor dan gegelung) untuk mengandungi tenaga elektromagnet. Tetapi tiada teknologi untuk menjadikannya berfungsi dengan mencipta injap untuk menyambungkan mangkuk dan mengawal aliran tenaga di antara mereka. Semikonduktor hanyalah mangkuk dengan injap atau keran. Terdapat banyak jenis semikonduktor, yang masing-masing mengawal pembukaan dan penutupan injap dengan menukar voltan yang dikenakan padanya, menukar keamatan cahaya, menukar suhu, dan sebagainya, dan mereka berbeza bukan sahaja dalam jenis rangsangan yang mereka bertindak balas tetapi juga dalam bilangan terminal di mana arus mengalir. Kami akan memperkenalkan dua peranti semikonduktor yang paling mudah. Diod mempunyai injap tunggal, dua terminal, dan boleh membenarkan arus mengalir dari satu sisi ke sisi yang lain, atau tidak sama sekali, bergantung pada perubahan voltan. Transistor mempunyai tiga terminal, dan tugasnya adalah untuk membahagikan arus yang mengalir dari satu terminal dalam nisbah tertentu kepada dua yang lain, bergantung kepada perubahan voltan.
Setakat ini, saya telah memberi anda penerangan ringkas tentang semikonduktor dan cara ia berfungsi. Untuk meringkaskan, semikonduktor ialah peranti yang mempunyai keupayaan untuk menyimpan, menggerakkan, dan memanipulasi tenaga dan maklumat elektromagnet. Selain itu, semikonduktor bukan sahaja digunakan untuk mengawal isyarat elektrik, tetapi juga memainkan peranan penting dalam pembangunan teknologi canggih seperti kecerdasan buatan, Internet Perkara (IoT), dan kenderaan autonomi. Pembangunan teknologi ini semuanya berkait rapat dengan pembangunan teknologi semikonduktor, dan semikonduktor dijangka memainkan peranan penting dalam pembangunan teknologi masa depan.
Jadi, apakah sebab asas di sebalik pertumbuhan kompetitif industri semikonduktor moden, yang memacu penciptaan peranti elektronik baharu dan memenuhi permintaan yang besar untuk semikonduktor? Itulah yang sering disebut oleh industri sebagai "anugerah": pasir, bahan kedua paling banyak dan paling murah di permukaan Bumi. Pasir adalah silikon teroksida. Silikon ialah unsur yang terletak di tengah-tengah jadual berkala dan merupakan semikonduktor terbaik antara konduktor dan bukan konduktor. Kelebihan dan kemungkinan bahan yang murah dan banyak ini membawa kepada pembangunan Transistor Persimpangan Bipolar oleh William Bradford Shockley, John Bardeen, dan Walter Brattain di Bell Labs. Sejak itu, penyelidikan telah berpusat di Amerika Syarikat, termasuk pembangunan Transistor Kesan Medan. Penyelidikan ini bukan sahaja pencapaian saintifik, tetapi juga kejayaan komersial. Ini bermakna semikonduktor bukan lagi sekadar objek kajian akademik, tetapi juga diiktiraf sebagai sumber ekonomi yang sangat penting.
Yang penting, pembangunan litar bersepadu oleh Jack Kilby dan Robert Norton Noyce menandakan titik perubahan dan pijakan utama dalam pembangunan semikonduktor. Pembangunan litar bersepadu sangat berpengaruh sehingga ia dianugerahkan Hadiah Nobel dalam Fizik, walaupun ia bukan fizik tulen. Untuk menggambarkan kuasa litar bersepadu dengan contoh mudah yang boleh kita lihat di sekeliling kita, kita boleh melihat contoh radio pateri yang kita semua kenal di sekolah. Radio ini hanya mempunyai semua komponen yang betul pada papan dan kemudian mematerinya bersama-sama. Ini kerana papan telah direka bentuk dan dicop dengan laluan untuk mengalirkan arus. Sebaik sahaja anda mempunyai reka bentuk yang sesuai untuk tujuan anda, anda boleh menghasilkannya secara besar-besaran dengan sangat murah dengan mengulang reka bentuk berulang kali, seperti mengukir atau mengecat. Tetapi apa yang lebih menarik ialah kita kini mempunyai berpuluh-puluh ribu transistor pada cip, semuanya disambungkan dalam litar bersepadu, dan semuanya berfungsi serentak. Ia sangat mudah dan murah untuk dihasilkan.
Banyak syarikat elektronik berasaskan semikonduktor dan semikonduktor telah membuat produk, hasil dan kemajuan teknologi yang luar biasa sejak beberapa dekad yang lalu. Pada skala global, syarikat seperti Intel, Fairchild, Texas Instruments, Qualcomm, Samsung, LG, Hynix dan banyak lagi syarikat elektronik Silicon Valley telah mengubah dunia. Samsung Electronics dan Hynix Korea Selatan, khususnya, telah memantapkan diri mereka sebagai peneraju dunia dalam semikonduktor memori, menyumbang dengan ketara kepada pertumbuhan ekonomi Korea Selatan. Industri semikonduktor bukan lagi sekadar industri teknologi, tetapi industri penting yang berkaitan secara langsung dengan daya saing ekonomi negara. Dengan mengawal aliran elektron yang tidak kelihatan, semikonduktor telah mencipta era baharu dan merevolusikan ekonomi, menjadikannya salah satu kuasa paling berkuasa dan kecil yang telah mengubah dunia.
