Warum wird Silizium für die meisten Computerchips verwendet?

1965 sagte Gordon Moore voraus, dass sich die Anzahl der Transistoren auf integrierten Schaltkreisen etwa alle zwei Jahre verdoppeln würde, was Computer schneller und leistungsfähiger machen würde. Seine Aussage, genannt Moores Gesetz, bleibt zum Zeitpunkt der Veröffentlichung wahr. Es war die Einfachheit und Flexibilität von Silizium, die diese schnelle Entwicklung ermöglichte.

Halbleiter

Ein Halbleiter liegt irgendwo zwischen einem Leiter und einem Isolator. Leiter wie Kupfer und andere Metalle erschweren die Steuerung eines elektrischen Signals. Isolatoren wie Glas und Gummi blockieren elektrische Signale. Halbleiter und insbesondere Silizium können ein wenig von beidem. Je nachdem, wie Hersteller das Element behandeln, kann Silizium leiten, isolieren oder etwas dazwischen tun. Die Behandlung wird als "Dotierung" bezeichnet, ein Prozess, bei dem Verunreinigungen in die Siliziumkristalle eingebracht werden.

Stabilität

Silizium ist nicht der einzige Halbleiter; Kohlenstoff und Germanium haben auch ähnliche Eigenschaften. Kohlenstoff ist in seiner Diamantform zu spröde, um in Spänen verwendet zu werden. Germanium-Chips wurden zu Beginn des Computerzeitalters verwendet; das Element wird auch heute noch manchmal in Chips verwendet. Silizium kann jedoch bei viel höheren Temperaturen ein Halbleiter bleiben als Germanium. Dies wird wichtig, wenn Chips in Computern in der Nähe anderer elektronischer Elemente eingesetzt werden, die Wärme speichern.

Leichtigkeit

Im Gegensatz zu anderen Halbleitern lässt sich die Leitfähigkeit von Silizium sehr leicht ändern. Durch den Dotierungsprozess können Hersteller Elemente einführen, die Silizium leitender, weniger leitend und sogar nicht leitend machen. Dies bedeutet, dass Hersteller weniger Materialien für Chips verwenden können, wodurch kompliziertere Schaltungen für eine verbesserte Funktion hergestellt werden.

Kosten

Nach Sauerstoff ist Silizium das zweithäufigste Element auf der Erde. Es lässt sich relativ leicht aus Sand gewinnen. Diese Verfügbarkeit, kombiniert mit der einfachen Herstellung von Schaltungen mit Silizium, macht sie im Vergleich zu anderen Halbleitern sehr kostengünstig herzustellen.