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3Dアニメーション解説：トランジスタの動作原理についに衝撃が走った。エッセンス
2022-03-17
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1947 年、アメリカの物理学者ショックリー、バディン、ブラットンは共同で、XNUMX つのピボットを備えた半導体固体素子であるトランジスタを発明しました。
トランジスタは、低消費電力、小型、比較的安価、柔軟な接続形態などの特徴を備えているため、トランジスタの出現以降、電子回路、特にパルス回路やデジタル回路において、これまで実現できなかった多くの機能が実現されるようになった。見てみましょう。 次のビデオは直感的かつ丁寧で、ポピュラーサイエンスを学ぶのに最適な作品です。ぜひご覧ください（翻訳付き）！（ビデオソース：TEDEd、翻訳：@turboxiaozhou）
トランジスタには、主に MOSFET、IGBT、バイポーラトランジスタバイポーラ（三極管とも呼ばれる）などがあります。 これら3つのトランジスタの市場競争パターンを見ると、三極管トランジスタ市場は比較的分散している。価格が低いため、価格重視の用途や誘導性負荷駆動など、一部の用途では依然として一定の需要がある。しかし、三極管トランジスタの消費電力の高さなどの問題により、世界的な省エネ・排出削減環境下では市場規模は縮小傾向にあり、MOSFETに取って代わられつつある。
チップ断面図
トランジスタは電子回路の中核部品です。主流のトランジスタには、MOSFETとIGBTがあります。前者は駆動が簡単で、高周波特性に優れ、双方向導電性に優れているという特徴があります。主に高周波・低消費電力の動作環境で使用され、民生用電子機器、通信、産業用制御、車載エレクトロニクスなどの分野で広く使用されています。 IGBTは、スイッチング周波数が高く、耐電圧が高く、電圧を可変できるという特性を持ちます。主に低周波・高電力の動作環境に適しており、インバータ、周波数変換器、電力スイッチなどの分野で広く使用されています。電子産業の「CPU」とも呼ばれています。
チップ内には 10 億を超えるトランジスタが存在する場合があります。どうしてこれほど多くのトランジスタが存在できるのでしょうか?チップを拡大し続けると、奇跡が起こります。これはトップダウン ビューの SEM 写真です。CPU 内部の層構造がはっきりと確認できます。線幅が小さいほど線幅は狭くなり、デバイス層に近くなります。
こちらはCPUの断面図です。 CPUの階層構造がよくわかります。チップは階層的に配置されています。このCPUには10層ほどの層があります。 最下層はデバイス層、つまり MOSFET トランジスタです。
チップ内のMosチューブを拡大すると「プラットフォーム」のような立体構造が見られ、トランジスタにはインダクタンスや抵抗など発熱しやすい素子がありません。 最上層は低抵抗の電極であり、絶縁体によって下部プラットフォームから分離されています。一般にゲートの原料にはP型またはN型のポリシリコンが使用され、下部絶縁体は二酸化シリコンです。
プラットフォームの両側は不純物を添加することでソースとドレインとなり、その位置を入れ替えることができます。それらの間の距離がチャネルであり、チップの特性が決まります。
Cerebras Systems の 2.6 兆個のトランジスタを備えたチップ
もちろん、チップ内のトランジスタはMosトランジスタだけでなく、トライゲートトランジスタも使用します。トランジスタは実装されていませんが、チップの製造時に刻まれます。
免責事項：この記事は「セミコンダクターオンライン」から転載したものです。この記事は著者の個人的な見解のみを表すものであり、Sacco Micro および業界の見解を表すものではありません。知的財産権の保護をサポートするため、転載および共有のみを目的としています。転載する場合は、出典と作者を明記してください。侵害がある場合は、削除するためにご連絡ください。
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