Wenn Sie sich jemals gefragt haben: "Woraus bestehen Computerchips?" - Das ist eine schwierigere Frage als man denkt. Ein Computerchip ist ein kleines elektronisches Gerät, das eine integrierte Schaltung (IC) enthält. Was das bedeutet, wenn man eine gewöhnliche elektronische Schaltung betrachtet, wie die Kupferleitungen auf den grünen Platinen in einem Radio, wird diese Schaltung miniaturisiert und in einen "Chip" integriert.
Dies ist nicht auf zentrale Verarbeitungseinheiten (CPU) beschränkt, sondern kann jedes andere transistorisierte Gerät in dem Computer enthalten.
Warum sage ich Transistor? Nun, ein Transistor ist die elektronische Komponente, die für den Rechenteil eines IC verantwortlich ist. Stellen Sie sich den Transistor als Schalter vor. Wenn die elektronischen Bedingungen stimmen, kann der Schalter eingeschaltet sein. Wenn die Bedingungen nicht stimmen, ist der Schalter möglicherweise ausgeschaltet. Ein kann wahr darstellen, und aus könnte falsch sein. On könnte die Binärzahl 1 darstellen und off könnte die Binärzahl 0 darstellen.
Wenn man die Metapher des Schalters ein wenig weiterführt, repräsentiert eine Glühbirne, die eingeschaltet ist, einen gut beleuchteten Raum. Das sind Informationen. Ein kleines Stück Information. Wenn Sie mit vielen Informationen entscheiden wollen, werden Sie viele Transistoren benötigen. Hast du einen Transistor gesehen? Sie sind ziemlich groß im Vergleich zu dem, was auf einem IC ist. Zur Veranschaulichung, hier ist ein Bild von dem ersten Transistor.
Dieser Transistor kann immer nur eine kleine Frage beantworten - Ja oder Nein? Richtig oder falsch? An oder aus?
Wie viele Entscheidungen sind notwendig, um die Programme, die wir heute auf Computern verwenden, in Sekundenschnelle auszuführen? Millionen? Milliarden? Ehrlich, ich weiß es nicht. Aber was ich sagen kann, ist, dass Intel in einem Raum von etwa einem Zoll mal einem Quadratzentimeter 731 Millionen Transistoren auf der i7 Processor Extreme Edition gestopft hat. Das soll jetzt der neueste und beste Prozessor für einen Desktop-Computer sein.
Wie Sie sich vorstellen können, wäre es wirklich schwer, all das Kupfer und Lot, das Sie in dem alten Zeittransistor oben sehen, zu verstopfen. Also wurden neue Materialien benötigt. Geben Sie das Halbleitermaterial ein. Sie haben von Silizium gehört, oder? Es ist ein Halbleiter. Was ist ein Halbleiter, den du fragst? Gute Frage. Sie wissen, wie Kupfer ein Stromleiter ist, oder? Und Gummi oder Glas gelten als Isolatoren von Elektrizität, das heißt, sie leiten keine Elektrizität weiter, oder?
Nun, eine Halbleiterart leitet Strom unter den richtigen Bedingungen weiter. Stellen Sie sich das wie einen abgeklemmten Schlauch vor. Wenn genug Druck oder elektromotorische Kraft (EMK) vorhanden ist, fließt das Wasser oder die Elektrizität.
Sie können jetzt sehen, wie wichtig Silizium in der Konstruktion dieser Schaltungen ist. Es gibt andere Halbleitermaterialien da draußen, aber wir haben Silizium in solcher Fülle, dass es das ökonomischste Material ist, das man verwenden kann. Das ist ein Siliziumwafer, unten hoch poliert.
Puh, klar wie Matsch?
Nehmen wir nun den Hauptteil der CPU, den sogenannten Würfel, und denken Sie an über 700 Millionen Transistoren darauf. Sehen Sie 700 Millionen kleine Sockel, in die Sie Ihre CPU stecken? Nein. Auf der Unterseite der CPU befinden sich 1.366 Pins. Es gibt eine Menge kleiner Elektronik im Chip und die CPU kombiniert diese 700 Millionen Transistoren mit nur 1.366 Pins. Ich versuche es zu visualisieren, indem ich an all die Straßen und Straßen in einem Land denke, das auf ein paar tausend Autobahnen führt.
Die kurze Antwort auf die Frage "Woraus bestehen Computerchips?" Ist eine Vielzahl von Transistoren, ein bisschen supraleitendes Silizium und eine unglaubliche Technik. Ernsthaft, nach fast 20 Jahren mit Computern und anderen integrierten Schaltungen, fällt es mir immer noch schwer zu ergründen, was für ein Wunder das ist. Werfen Sie einen Blick auf die Zeichnung nur für das Paket, in das der Würfel geht.
Hoffentlich hat dieser Artikel Ihnen geholfen zu verstehen, woraus ein Computerchip besteht. Wenn ja, lass es mich in den Kommentaren wissen. Ich bin zerbrechlich und brauche Bestätigung. Wenn nicht, dann lasst es mich auch wissen, damit ich versuchen kann, etwas zu klären. Ich werde nur ein bisschen weinen. ;)
Bildnachweis: Wikimedia, Intel