| Siliciumchips worden in computers gebruikt omdat silicium een unieke combinatie van eigenschappen bezit die het bij uitstek geschikt maken voor het maken van transistors en geïntegreerde schakelingen (IC's), de fundamentele bouwstenen van moderne computers:
* Overvloed en kosteneffectiviteit: Silicium is het op een na meest voorkomende element in de aardkorst, waardoor het ongelooflijk goedkoop te verkrijgen en te verwerken is. Deze lage kosten zijn cruciaal voor de massaproductie van de miljarden transistors die nodig zijn voor zelfs een eenvoudige computerchip.
* Halfgeleidereigenschappen: Silicium is een halfgeleider, wat betekent dat de elektrische geleidbaarheid tussen die van een geleider (zoals koper) en een isolator (zoals rubber) ligt. Dankzij deze eigenschap kan het gemakkelijk worden gemanipuleerd om als schakelaar (aan of uit) te fungeren, wat de basis is van een transistor. Door de hoeveelheid onzuiverheden (doping) in het silicium nauwkeurig te controleren, kunnen we regio’s creëren die elektriciteit goed geleiden (n-type) en regio’s die slecht geleiden (p-type). De interactie tussen deze gebieden vormt de basis van de schakelactie van de transistor.
* Eenvoudig te vervaardigen: Silicium kan tot extreem hoge niveaus worden gezuiverd, waardoor een zeer consistent materiaal ontstaat dat essentieel is voor betrouwbare chipproductie. Geavanceerde technieken zoals fotolithografie stellen fabrikanten in staat ongelooflijk fijne patronen op siliciumwafels te etsen, waardoor miljarden transistors in een kleine ruimte ontstaan.
* Goede thermische geleidbaarheid: Silicium heeft een redelijke thermische geleidbaarheid, wat betekent dat het de warmte kan afvoeren die wordt gegenereerd door de werking van miljarden transistors. Hoewel dit nog steeds een aanzienlijke uitdaging is, is deze eigenschap cruciaal om oververhitting en chipstoringen te voorkomen.
* Isolerende eigenschappen (siliciumdioxide): Wanneer silicium wordt blootgesteld aan zuurstof, vormt het siliciumdioxide (SiO2), een in de natuur voorkomende uitstekende isolator. Dit is cruciaal bij het creëren van de isolatielagen tussen transistors en andere componenten op de chip, waardoor kortsluiting wordt voorkomen.
Terwijl andere materialen worden onderzocht voor gespecialiseerde toepassingen (zoals galliumnitride voor vermogenselektronica), maakt de combinatie van overvloed, kosteneffectiviteit, halfgeleidereigenschappen, maakbaarheid en thermische geleidbaarheid van silicium het tot het dominante materiaal voor computerchips van vandaag. |
