O chipach ludzkim językiem jak o świątecznym mazurku z zapachem piekła w tle.

Miałem z 10 lat, gdy zobaczyłem i dotknąłem pierwszy raz tranzystor, taki pojedynczy „łepek” z trzema nóżkami. Nie było w tym nic dziwnego, bo w Polsce już od końca lat 50- tych produkowano kieszonkowe radio Eltra, ale ten drobiazg wzbudził moją ciekawość, bo wszyscy wtedy mówili, że teraz to już tylko tranzystory. Był to czas, gdy wchodziły na rynek telewizory kolorowe, wielkie skrzynie, które pobierały tyle prądu, że potrafiły dogrzać mieszkanie. Telewizory były lampowe, ponieważ lampa kineskopowa ta, na której powstawał obraz, wymagała wysokiego napięcia (15 000 woltów!), a tranzystory nie pracowały wtedy przy takich napięciach.

Tranzystory krzemowe małej mocy.

Tranzystor sam w sobie jest zastępnikiem lampy elektronowej, szklanej bańki, w której strumieniem całkiem sporego prądu steruję się płynnie skrajnie małym prądem. To jest sytuacja, gdy malutki strumień reguluje zaporą na wielkiej rzece i wielka rzeka płynie w rytm zmian prądu wody małego strumienia. Po ludzku, taki układ wzmacnia sygnał. Niby nic wielkiego, ale ten wynalazek nazywa się właśnie elektroniką. Ludzki mózg wysyła sygnały elektryczne, ale są tak słabe, że dopiero wzmocnione mogą być analizowane, potrzebny jest wzmacniacz, czyli tranzystor. W wersji cyfrowej sprowadza się to do dwóch sytuacji, słynnych zer i jedynek z matrixu: 0 > mały strumień wysechł to duża rzeka stoi, 1 > mały  strumień płynie to duża rzeka płynie. Wcześniej były różne urządzenia np. przekaźnik, gdzie mały elektromagnes przyciągał do siebie dwa kawałki metalu i włączał dużą maszynę. Problem był zawsze ten sam, można tak robić maksimum kilkaset razy na sekundę a i tak szybko takie połączenie się spala, bo tam zawsze coś iskrzy. W tranzystorze nie ma żadnych ruchomych elementów, ma fantastyczne właściwości i się nigdy nie psuje.

Polskie radio tranzystorowe z 1958 roku.

Przewodnik przewodzi, gdy jest połączony z innym przewodnikiem. Czym zatem jest półprzewodnik? Czy przewodzi o połowę gorzej ? Nie! On przewodzi w określonych warunkach a w innych przewodzi słabo lub wcale. Zaczęło się od selenu, oświetlone płytki selenowe lepiej przewodzą, niż te same płytki w ciemności. To była pierwsza „fotokomórka”, urządzenie do rejestrowania przejścia zawodnika przez linię mety. Aby w materii płynął prąd elektryczny potrzebne są jego nośniki, swobodne, nie związane za mocno z jądrami atomów elektrony. Taką budowę mają metale. Tu prosta definicja, prąd elektryczny to „uporządkowany ruch ładunków elektrycznych”, ruch chaotyczny trwa zawsze, jak ruch cząsteczek wody w stojącym stawie. Prąd rzeki to doskonała analogia prądu elektrycznego: wszystkie krople płyną w jedną stronę, są małe, ale ich moc razem jest wielka.

Mała lampa elektronowa.

Od dawna matematycy wiedzieli, że można zrobić komputer oparty o logikę jaką opisał Arystoteles: fałsz to zero, prawda to jeden, każdy proces da się rozpisać używając tylko czterech pojęć: LUB, ORAZ, NIE i JEŻELI. Kto nie wierzy, musi zaufać Arystotelesowi.

Do wcielenia idei była potrzebna elektronika półprzewodnikowa, aby zminiaturyzować maszynę. Przed erą tranzystorową zrobiono komputer lampowy, ale ważył 27 ton i do chłodzenia potrzebował dwóch silników samochodowych do napędzania wielkich wiatraków. 

Aby sterować złożonymi procesami, np. wyświetlaniem osobno każdym pikselem na monitorze komputera w grach trzeba zatrudnić do pracy miliardy tranzystorów. Nowy model karty graficznej ma mieć blisko 100 miliardów tranzystorów w jednym chipie, a to jest początek drogi do tzw. „sztucznej inteligencji”, porównałbym ten poziom zaawansowania w świecie żywym do motyla, który odróżnia kwiaty od nie kwiatów, na szczycie tej piramidy jest człowiek latający na Marsa.

Tranzystor w chipie to styk dwóch typów półprzewodnika. Chip to struktura przypominająca mazurek, są warstwy poziome a płaszczyzny pionowe to rodzynki, bakalie itp. które dzielą ciasto. Aby chip robił, co chcemy musimy tryliony drobin o rozmiarach kilku milionowych milimetra poukładać zgodnie z bardzo złożonym schematem, robi się to techniką litografii ultrafioletowej.

Po co to wszytko? Wojsko jest zawsze pierwszym klientem nowinek tego typu. Naprowadzanie pocisku lecącego 10 000 km/h na cel wielkości garażu wymaga super „refleksu”. W cywilu chodzi o to, aby maszyny potrafiły przyjąć zamówienie na hamburgera przez telefon. Początki są zawsze banalne, niestety na końcu tej technologii jest człowiek otoczony czujnikami i nadzorowany na każdym kroku.

W tym procesie będziemy słyszeć, że to po to by uczynić człowieka nieśmiertelnym w pamięci komputera bez ciała… Czy na pewno tego chcemy ? Przecież to jest zwykłe, stare piekło. A nie lepiej to było zostać przy hamburgerach kupowanych w budce na ulicy od miłej Wietnamki? Czy były gorsze?

Paweł Klimczewski

Jeśli uważasz moje analizy i publikacje za pożyteczne możesz mnie wesprzeć dowolną kwotą na konto:

mBank : 87 1140 2017 0000 4002 1094 2334

Paweł Klimczewski, tytułem: wpłata

Dziękuję ze wsparcie niezależności mediów w Polsce.