Как из песка получается процессор: физика полупроводников
Внутри каждого чипа — миллиарды крошечных переключателей из кремния. Разбираем, что такое полупроводник и почему именно он сделал возможной всю цифровую технику.
Процессор — это камень. Точнее, очищенный кремний из обычного песка. Чтобы понять цифровую технику, достаточно разобраться в одной идее — управляемой проводимости.
Три типа веществ
По способности проводить ток вещества делят на проводники (металлы — проводят отлично), диэлектрики (резина, стекло — не проводят) и полупроводники — нечто посередине.
Фокус полупроводника
Сам по себе чистый кремний — посредственный проводник. Но если добавить капельку примеси, его проводимостью можно управлять: подал напряжение — ток идёт, убрал — не идёт. Получился переключатель без движущихся частей.
Транзистор = ноль и единица
Этот переключатель называется транзистором. «Ток идёт» — это 1, «не идёт» — 0. Вся цифровая логика, числа, картинки и тексты в итоге сводятся к миллиардам таких включений и выключений.
Масштаб, который трудно вообразить
В современном чипе транзисторы размером в несколько атомов, и их десятки миллиардов на площади с ноготь. Физика полупроводников — причина, по которой телефон в кармане мощнее компьютеров, что вывели человека на Луну.