Chip điện tử làm thay đổi công nghệ thế giới – lịch sử và tương lai

Chip điện tử – một phần không hề thiếu trong nền khoa học kỹ thuật điện tử. ( Ảnh : Pixabay )

Chip điện tử làm thay đổi công nghệ thế giới – lịch sử và tương lai

Chip điện tử (Electronics Chip) còn được gọi là mạch tích hợp (Integrated Circuit – IC) là phát minh vĩ đại và quan trọng bậc nhất của thế kỷ 20. Nó đã làm thay đổi hoàn toàn công nghệ của thế giới và mở ra giai đoạn phát triển thần tốc của kỹ thuật số. Nhưng, công nghệ nào cũng sẽ chững lại và có khả năng bị thay thế bởi những công nghệ mới khác.

Chip điện tử là gì?

Ngày nay, chip điện tử hiện diện khắp nơi trong các dụng cụ, thiết bị điện tử: xe hơi, điện thoại, truyền hình viễn thông, công nghiệp quốc phòng… và kể cả trí tuệ nhân tạo. Chúng trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống của con người ngày nay. Thiếu chúng, hầu hết các thiết bị điện tử sẽ không thể phát huy các chức năng phong phú như hiện tại.

Bạn đang đọc: Chip điện tử làm thay đổi công nghệ thế giới – lịch sử và tương lai

Tại Nước Ta, chip điện tử được vận dụng trong cả thẻ căn cước công dân ( cccd ). Thời gian sắp tới, thẻ chip điện tử mới này sẽ dần sửa chữa thay thế trọn vẹn thẻ từ cũ ; từ thẻ căn cước cho đến những loại thẻ ngân hàng nhà nước.

Chip điện tử hoạt động như thế nào?

Với tác động ảnh hưởng không nhỏ của sự tăng trưởng công nghệ tiên tiến toàn thế giới, chip điện tử thời nay hoàn toàn có thể làm toàn bộ mọi việc. Chúng vốn là tập những mạch điện chứa những linh phụ kiện bán dẫn và linh phụ kiện điện tử thụ động ( như điện trở ), chúng được liên kết với nhau, để triển khai được một công dụng xác lập. Có thể nói, chỉ cần được nhập mã lệnh, chip điện tử liền hoàn toàn có thể triển khai xong. Trong máy tính, chip là một bộ phận hoạt động giải trí như TT tiếp thị quảng cáo và điều khiển và tinh chỉnh lưu lượng của bo mạch chủ. Chúng xác lập những thành phần thích hợp với bo mạch chủ gồm có CPU ; RAM ; ổ cứng và card đồ họa. Chưa dừng lại ở đó, chip điện tử cũng chỉ ra những lựa chọn lan rộng ra phần cứng trong tương lai của thiết bị. Ngày nay, chip điện tử cũng là một thành phần quyết định hành động sức mạnh của những mạng lưới hệ thống smart như trí tuệ tự tạo, smartphone, smartTV …

Khoa học công nghệ trước khi có chip điện tử

Trong lịch sử vẻ vang, người ta phải dùng bóng chân không ( vacuum tube ) trong những thiết bị điện tử. Nhưng chúng cực kỳ dễ hư hỏng và phát ra quá nhiều nhiệt. Nên những chiếc máy tính ở thập niên 50, 60 rất to, cồng kềnh và cực kỳ tốn điện. Đỉnh cao của công nghệ tiên tiến bóng chân không là chiếc máy tính kỹ thuật số tiên phong ENIAC – được sản xuất vào năm 1946. ENIAC là một cỗ máy khổng lồ nặng hơn 30 tấn, cao hơn 3 mét và chứa khoảng chừng 100.000 bộ phận, trong đó có 18.000 bóng chân không.

: Hình ảnh bóng chân không thập niên 50 thế kỷ 20. (Ảnh: arduino)

ENIAC tiêu thụ lượng điện năng khổng lồ lên đến 200 kWh – người ta truyền tai nhau rằng khi ENIAC khởi động, tổng thể bóng đèn ở bờ tây thành phố Philadelphia đều trở nên leo lét. Một điểm yếu kém lớn của thiết bị này là cứ vài ngày lại có một bóng đèn bị hỏng và phải thay, khiến ngân sách quản lý và vận hành trở nên vô cùng tốn kém.

Lịch sử ra đời của chip điện tử

Dần dần, những nhà khoa học khởi đầu tìm cách ý tưởng một linh phụ kiện “ mê hoặc ” hơn. Năm 1947, John Bardeen, Walter Brattain và William Shockley tại Bell Labs sáng chế ra một loại linh phụ kiện bán dẫn để sửa chữa thay thế bóng chân không. Cũng chính nhờ ý tưởng này, cả ba nhà khoa học đã nhận được giải Nobel Vật Lý năm 1956. Chúng được làm từ chất bán dẫn, không dẫn điện mà cũng chẳng cách điện. Chúng vừa có tính năng ngắt điện, vừa hoàn toàn có thể khởi động bằng tín hiệu điện. Vì điện ở đầu ra cao hơn điện ở đầu vào, linh phụ kiện bán dẫn cũng hoàn toàn có thể dùng làm mạch khuếch đại. Vào mùa hè năm 1958, kỹ sư Jack Kilby từ hãng Texas Instruments đã tìm cách phối hợp một bóng bán dẫn, tụ điện và 3 điện trở trên một khối duy nhất làm bằng germani. Ông đã trình làng với cấp trên quy mô ” mạch tích hợp ” tiên phong – dài hơn 1 cm và còn rất thô sơ và hoạt động giải trí rất tốt. Sáu tháng sau tại California, một kỹ sư người Mỹ khác là Robert Noyce cũng độc lập công bố ý tưởng sáng tạo sản xuất mạch tích hợp. Noyce sử dụng thủy tinh làm vật tư cách điện và dùng nhôm liên kết những transistor làm bằng silicon. Chip của Noyce tương thích hơn cho sản xuất số lượng lớn.

: Ông Jack Kilby (áo trắng ở giữa) cùng các đồng nghiệp, người sáng chế ra chip điện tử (mạch tích hợp) đầu tiên. (Ảnh: Wikimedia)

Sự xuất hiện của transistor

Mặc dù chip điện tử tiên phong còn thô sơ và có nhiều thiếu sót, nhưng đó là một sáng tạo độc đáo cải tiến vượt bậc. Chúng giúp toàn thể diện tích quy hoạnh mạch thu gọn đáng kể, tạo ra được những mạch tích hợp tự động hóa với giá tiền thấp hơn. Transistor ( bóng bán dẫn ) là loại linh phụ kiện bán dẫn dữ thế chủ động được sử dụng như một thành phần khuếch đại hoặc một khóa điện tử. Transistor sinh ra và cải tổ đáng kể nguồn năng lượng thiết yếu để quản lý và vận hành những mạch điện tử. Tuy nhiên một bảng mạch vẫn phải được tạo thành từ những transistor riêng không liên quan gì đến nhau cùng những thành phần như điện trở và tụ điện được nối với nhau bằng dây dẫn và kim loại tổng hợp hàn. Một link duy nhất bị lỗi cũng đồng nghĩa tương quan cả mạch không hề hoạt động giải trí.

Cuối cùng, quan trọng nhất, chính phát minh này đặt tiền đề cho mọi sáng kiến công nghệ điện tử ngày nay.

Xem thêm: 100+ hình nền chất lượng full HD, 4k cực đẹp cho máy tính, laptop

Giai đoạn phát triển của chip điện tử

Một cuộc cách mạng khởi đầu. Máy tính sử dụng chip bán dẫn tiên phong trên quốc tế thuộc chiếm hữu của Không quân Hoa Kỳ, được sản xuất vào năm 1961. Tiềm năng của mạch tích hợp được cụ thể hóa khi Texas Instruments công bố chiếc máy tính toán bỏ túi Caltech vào năm 1967, làm đổi khác trọn vẹn về tư duy công nghệ tiên tiến của nhận loại. Caltech đủ nhỏ để cầm gọn trong lòng bàn tay, có một con chip bên trong và chỉ cần pin để phân phối nguồn năng lượng. Từ đó về sau là quá trình tăng trưởng thần tốc của kỹ thuật số. Cơ quan Hàng không thiên hà Hoa Kỳ ( NASA ) sử dụng chip trong những tên lửa Apollo thực thi thiên chức đưa con người lên Mặt trăng, và những công ty sản xuất máy tính cũng sớm nhảy vào game show chip bán dẫn. Năng suất được giải phóng từ sức mạnh đo lường và thống kê của những con chip làm từ silicon đã biến hóa mọi thứ trên đường đi của nó : kinh doanh bán lẻ, âm nhạc, kinh tế tài chính, quảng cáo, du lịch, sản xuất, chăm nom sức khỏe thể chất, nguồn năng lượng … phần nhiều không có ngành công nghiệp nào mà không sử dụng đến nó.

Tương lai của chip điện tử là gì?

Ngày nay, chip điện tử trở nên thông dụng thoáng rộng toàn thế giới. Và theo quy luật tự nhiên, sự tăng trưởng này sẽ chững lại và có năng lực bị thay thế sửa chữa bởi những linh phụ kiện mới khác. Công nghệ sản xuất chip thời nay đã văn minh nhiều so với nguyên mẫu thô sơ của Kilby, nhưng quan trọng nhất có lẽ rằng là sự ngày càng tăng theo cấp số nhân số lượng transistor có trên mỗi con chip. Ứng dụng thương mại sớm nhất của chip bán dẫn là máy tính bàn và máy tính xách tay được thông dụng thoáng rộng kể từ những năm 1970. Năm 1989 Intel cho sinh ra chất bán dẫn tiên phong trên quốc tế vượt mốc 01 triệu transistor. Hiện nay, những con chip mạnh nhất hoàn toàn có thể chứa đến 100 tỷ transistor, và số lượng này vẫn còn đang liên tục tăng lên nữa. Cho đến nay, việc liên tục thu nhỏ kích cỡ transistor có vẻ như là trách nhiệm bất khả thi do những số lượng giới hạn của vật lý. Intel và Samsung đang sản xuất chip chứa những thành phần kích cỡ chỉ 7 nanomet, trong khi nửa đường kính nguyên tử silicon là 0,2 nanomet. Kích thước nguyên tử và vận tốc ánh sáng là hai số lượng giới hạn cứng mà con người dù ao ước vẫn chưa thể vượt qua được.

Điện toán lượng tử hay điện toán sinh học sẽ là một giải pháp thay thế?

Một giải pháp là thay thế sửa chữa những lớp phẳng 2D bằng công nghệ 3D với phong cách thiết kế hình vây cá giúp tăng số lượng transistor hoàn toàn có thể nhét vừa trên một con chip, nhưng cấu trúc này khó sản xuất hơn rất nhiều so với chip truyền thống lịch sử. Một kỳ vọng khác là điện toán lượng tử không bị số lượng giới hạn bởi bit nhị phân ( 0 và 1 ), mà thay vào đó sử dụng bit lượng tử ( qubit ) dựa trên triết lý cơ học lượng tử của Schrödinger. Máy tính lượng tử hoạt động giải trí rất nhanh, có sức chứa bộ nhớ rất lớn, nhưng chỉ hoàn toàn có thể quản lý và vận hành ở nhiệt độ giao động – 273 độ C, không khả dĩ để ứng dụng thực tiễn trong những thiết bị hằng ngày như điện thoại cảm ứng mưu trí hay tivi. Điện toán sinh học là một nghành nghề dịch vụ mê hoặc khác, với 1 số ít nghiên cứu và điều tra đang tìm hướng tạo ra chip có năng lực mô phỏng cách ADN tàng trữ thông tin.

Dù là cách nào đi nữa thì nhân loại cũng đang rất cần một chất xúc tác mới cho cuộc cách mạng công nghệ tiếp theo có thể thay thế chip điện tử.

Xem thêm: 4 Cách Chụp Màn Hình Win 11 Đơn Giản, Dễ Làm

( Tổng hợp )

Source: https://thomaygiat.com
Category : Máy Tính

Chip điện tử làm thay đổi công nghệ thế giới – lịch sử và tương lai