Sự ra đời của ngành bán dẫn

Trước khi đi sâu vào câu chuyện chính, cần điểm qua lịch sử hình thành của ngành bán dẫn. Trong mọi thiết bị điện tử, việc kiểm soát dòng điện là yếu tố thiết yếu. Nếu dòng điện không được bật – tắt hợp lý, thiết bị sẽ hỏng; còn các tín hiệu yếu như sóng, rung động hay nhiệt độ cần được khuếch đại để xử lý chính xác.

Trước khi bán dẫn ra đời, radar và máy tính sơ khai sử dụng ống chân không bằng thủy tinh để kiểm soát dòng điện. Tuy nhiên, linh kiện này cồng kềnh, tiêu tốn năng lượng và kém bền. Năm 1948, tại Bell Labs (Mỹ), các nhà khoa học đã phát minh ra transistor tiếp xúc – linh kiện được làm từ bán dẫn, chất có tính chất trung gian giữa dẫn điện và cách điện. Transistor cho phép bật – tắt và khuếch đại dòng điện với mức tiêu thụ năng lượng chỉ bằng 1/50 ống chân không, nhanh chóng thay thế hoàn toàn công nghệ cũ.

Dù vậy, để vận hành một máy tính cần đến hàng nghìn transistor, và việc hàn thủ công từng linh kiện trên bảng mạch là vô cùng phức tạp. Giải pháp ra đời năm 1958: mạch tích hợp(IC – Integrated Circuit), kết hợp nhiều transistor và đường mạch trên cùng một tấm nền. Từ đó, khái niệm “bán dẫn” hay “chip” được sử dụng phổ biến.

Một trong những kỹ sư thời kỳ đó là Gordon Moore của Fairchild Semiconductor. Năm 1965, Gordon Moore đã được tạp chí Electronics mời viết một bài luận về tương lai của mạch tích hợp (IC – Integrated Circuit). Trong đó, ông đã đưa ra dự đoán nổi tiếng sau đây: “Ít nhất trong 10 năm tới, mức độ tích hợp của IC sẽ tăng gấp đôi sau mỗi 1,5 năm, và gấp 4 lần sau mỗi 3 năm.”
                          

Mạch tích hợp dùng để chỉ số lượng linh kiện có thể được gắn trên một con chip silicon. Nói cách khác, mức độ tích hợp càng cao thì hiệu năng của chip càng lớn. Đến năm 1975, dự đoán này được điều chỉnh lại thành “hiệu năng sẽ tăng gấp đôi sau mỗi 2 năm”. Những nhận định trên về sau được gọi chung là “Định luật Moore” (Moore’s Law). (Biểu đồ 1-1)