Dlaczego krzem dominuje w układach komputerowych?

W 1965 roku Gordon Moore przewidział, że liczba tranzystorów na układach scalonych podwaja się mniej więcej co dwa lata, co prowadzi do coraz szybszych i potężniejszych komputerów. Prawo Moore’ego wciąż obowiązuje, a to właśnie wszechstronność krzemu umożliwiła tak szybki postęp.

Półprzewodnik

Krzem jest półprzewodnikiem – materiałem o właściwościach pośrednich między przewodnikiem a izolatorem. Przewodniki (np. miedź) przewodzą prąd zbyt łatwo, a izolatory (np. szkło) go blokują. Dzięki procesowi domieszkowania (dopingowi) krzem może być dostosowany do przewodzenia, izolacji lub stanu pośredniego, co czyni go idealnym materiałem do budowy układów scalonych.

Stabilność

Choć istnieją inne półprzewodniki, takie jak węgiel (w formie diamentu) i german, krzem wyróżnia się stabilnością w wysokich temperaturach. German był używany we wczesnych chipach, ale jego niższa temperatura pracy ogranicza jego zastosowanie w nowoczesnych komputerach, gdzie elementy generują dużo ciepła.

Łatwość dopingu

Krzem bardzo łatwo poddaje się procesowi domieszkowania. Dodając odpowiednie pierwiastki, producenci mogą zwiększyć lub zmniejszyć jego przewodność, a nawet uczynić go całkowicie nieprzewodzącym. Dzięki temu można tworzyć skomplikowane układy przy użyciu mniejszej liczby materiałów.

Koszty

Po tlenie krzem jest drugim najobficiej występującym pierwiastkiem na Ziemi i łatwo go wydobywać z piasku. Jego powszechna dostępność oraz prostota wytwarzania obwodów sprawiają, że jest znacznie tańszy od innych półprzewodników.