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Photo: cole8888, https://flickr.com/photos/187597251@N05/ (aka Cole L), Wikimedia Commons, CC BY-SA 2.0.Wie gut kennst du die mikroskopischen Siliziumgehirne, die unsere gesamte moderne Welt antreiben? Teste dein Wissen über die Geschichte, Wissenschaft und den Maßstab der integrierten Schaltung.
Schaltkreis-Neugieriger 0–4 · Silizium-Entdecker 5–8 · Meister des Mikros 9–10
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Silizium ist dank seiner hervorragenden halbleitenden Eigenschaften und seines Vorkommens – es ist nach Sauerstoff das zweithäufigste Element in der Erdkruste und in gewöhnlichem Sand enthalten – das Fundament moderner Mikrochips! Es hat Germanium abgelöst, da es bei höheren Temperaturen viel besser funktioniert.
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Formuliert von Intel-Mitbegründer Gordon Moore im Jahr 1965, hat das Mooresche Gesetz das rasante Innovationstempo der Tech-Branche über Jahrzehnte hinweg geprägt. Zwar handelt es sich dabei nicht um ein physikalisches Naturgesetz, doch diente es Herstellern als Zielvorgabe, Transistoren kontinuierlich auf atomare Dimensionen zu verkleinern. Foto: Max Roser, Hannah Ritchie, Wikimedia Commons, CC BY 4.0.
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Frühe Computer nutzten Elektronenröhren zur Steuerung von Elektrizität, waren jedoch klobig, verbrauchten enorm viel Strom und brannten wie Glühbirnen häufig durch. Der Übergang zu Halbleiter-Mikrochips machte Computer tausendmal kleiner, schneller und weitaus zuverlässiger.
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Radio-Frequency Identification (RFID) nutzt elektromagnetische Felder zur Identifizierung und Verfolgung von Tags. Kontaktlose Bezahlkarten verwenden Near Field Communication (NFC), eine spezialisierte Untergruppe von RFID. Passive Tags benötigen keine Batterie; sie werden vom elektromagnetischen Feld des Lesegeräts drahtlos mit Strom versorgt.
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Der Intel 4004 war eine 4-Bit-Zentraleinheit auf einem einzigen Chip. Ursprünglich für eine japanische Rechnerfirma namens Busicom entwickelt, enthielt dieser winzige Chip 2300 Transistoren und besaß dieselbe Rechenleistung wie der massive ENIAC-Computer von 1946.
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Mikrochip-Fertigungsanlagen nutzen hochentwickelte Reinräume, in denen die Luft tausendmal sauberer gefiltert wird als in einem Operationssaal im Krankenhaus. Ein einziges Staubkorn ist viel größer als moderne Transistoren und kann einen ganzen Siliziumwafer komplett ruinieren.
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Die Fotolithografie ist die Schlüsseltechnik zur Übertragung mikroskopischer Schaltungsentwürfe auf Silizium. Sie funktioniert ähnlich wie die klassische Filmfotografie, indem ultraviolettes Licht verwendet wird, um eine lichtempfindliche chemische Beschichtung auf dem Wafer zu belichten, die dann weggeätzt wird, um die Transistoren zu bilden.
Foto: Rob Bulmahn, Wikimedia Commons, CC BY 2.0.
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Jack Kilby baute im September 1958 den allerersten funktionierenden integrierten Schaltkreis während seiner Zeit bei Texas Instruments. Für seinen Prototypen verwendete er einen winzigen Germaniumstreifen. Aufgrund dieser bahnbrechenden Erfindung wurde Kilby im Jahr 2000 mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet. Foto: James R. Biard, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0.
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Während Jack Kilby den ersten funktionierenden Prototypen aus Germanium baute, erfand Robert Noyce einige Monate später unabhängig davon den Silizium-Mikrochip. Noyces Design löste das praktische Problem der Verbindung von Bauteilen auf einem einzigen Chip und machte die Massenproduktion möglich. Foto: Intel Free Press, Wikimedia Commons, CC BY-SA 2.0.
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William Shockley hat den Transistor mitentwickelt und gründete sein Labor in Mountain View, Kalifornien, um ihn zu vermarkten. Seine schwierige Managementstil führte jedoch dazu, dass acht brillante Ingenieure kündigten und Fairchild Semiconductor gründeten, wodurch im Grunde das heutige Silicon Valley entstand.
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