Saturday, June 14, 2008

Электроник хийгээд квант онол

Өнөөгийн бидний эдэлж хэрэглээд буй электрон төхөөрөмжүүд, компьютер, мэдээллийн технологийн хөгжил ХХ зууны эхэнд физикт цоо шинээр гарч ирсэн квант онолын үр дүн гэж хэлбэл гайхах хүн олон гарах байх. Гэвч энэ бол гарцаагүй үнэн зүйл билээ. Хүн цахилгаан цэнэгтэй бөөмүүдийг, тэр дундаа электронийг хүссэнээрээ удирдан хөдөлгөж, түүнийг гартаа оруулсанаар электроник гэдэг цоо шинэ инженерийн ухаан үүсэж хөгжин нанометрийн хэмжээнд тулж ирээд байгаа билээ. Электронийг удирдаж чадах нь л бидний гар утас, телевизор, компьютерийн ажиллагааны үндэс юм. Өөрөөр хэлбэл цахилгаан дамжуулагч метал дундуур урсах электронийг дуртай үедээ хааж, нээж удирддаг болсоноор аливаа электрон төхөөрөмж ажилладаг.
Ингэж нээж хааж удирддаг төхөөрөмж нь бидний мэдэх унтраалга буюу залгаж салгах түлхүүр юм. Тэгвэл XIX зууны дундуур цахилгаан соронзон релег зохиосноор автоматикийн эх үндэс тавигдсан байна. Өөрөөр хэлбэл нэг цахилгаан гүйдлээр нөгөө гүйдлийг хааж нээх боломжтой болсон гэсэн үг. Энэ нь механик ажиллагаатай учир элэгдэл гэмтэл ихтэй, бас алдаа оноо ч ихтэй төхөөрөмж юм. Контакт нь муудвал залгагдахгүй байх нь элбэг. Гэхдээ орчин үед релег хамгийн төгсгөлийн шатанд чадал ихтэй төхөөрөмжүүдийг залгаж салгахад хэрэглэсээр байгаа билээ.

1904 онд Английн физикч Жон Амброз Флеминг вакуум хоолой дотор байрлуулсан электродуудын хооронд гүйдлийг зөвхөн нэг чигтэй гүйлгэдэг вакуумт “Диод”-ийг зохион бүтээсэн нь электроникийн хөгжлийн гараа болсон гэж хэлж болох юм. Анод катод гэдэг хоёр электродтой учир “диод” гэж нэрлэжээ. Удалгүй гурав дахь электродыг нэмж түүгээр гүйх гүйдлийг өөр гүйдлээр удирддаг болгосон хүн бол Америкийн зохион бүтээгч Ли Де Форест юм. Энэ удирдаад байгаа ажиллагааг квант механикаар тооцоолж, тайлбарлаж болдог гэсэн үг. Түүний энэ “Триод” ламп бол механик хөдөлгөөн бүхий дуу шуу ихтэй, бас амархан эвдэрч элэгддэг “реле”-г бодвол цоо шинэ дэвшил юм. 1970-аад оны ЗХУ-д үйлдвэрлэсэн хар цагаан телевизорууд бүгд ийм ламптай байсан бөгөөд намайг төрөхөд авсан манай гэрийн ийм телевизорыг МУИС-д оюутан байхдаа мөн ч олон задалж засаж байж электроникийг ойлгох болсон билээ. Электрон ламп бол сантиметрээр яригдах овортой элемент юм.



















Анхны лампан компьютер ENIAC. Биеийн тамирын зааланд л багтах эд дээ. Тооцоолох хүчин чадлын хувьд одооны халаасны калкуляторт ч хүрэхгүй.
.
Тэгвэл 1947 онд Америкийн эрдэмтэд болох Жон Бардин, Уилиам Шокли, Волтер Браттайн нар Белл Телефон Лаораторид анхны хагас дамжуулагч транзисторыг амжилттай туршсанаар электроникийн хөгжилд бас нэг цоо шинэ дэвшил авчирав. Өөрөөр хэлбэл өнөөх нэг цахилгаан гүйдлийг өөр гүйдлээр удирддаг элемент маань миллиметрийн хэмжээтэй жижигхэн болсон байна. Түүнчлэн түүнийг “триод” ламп шиг маш их энергиэр халааж байж ажиллуулдаггүй учир маш бага эрчим хүч шаарддаг болжээ. Хагас дамжуулагчийг квант онолгүйгээр учрыг нь олно гэж санасны ч гарз гэж ойлгох хэрэгтэй. Ингэснээр айлийн хойморьт багтаж ядан дүнхийдэг “Эх Орон 52” гэдэг радио малчдын өвөртлөөд явдаг “транзисторт” радио болсон гэсэн үг. Гол элемент нь 10 дахин жижгэрсэн учир радио ч 10 дахин жижгэрсэн гэсэн үг.

















Анхны лампан компьютерийн нэг элемент хэрхэн жижгэрсээр хагас дамжуулагч транзистороор хийх болснийг хамгийн баруун захын бүсгүй барьжээ. Харин энэ элемент өнөөдөр хэдхэн миллиметр жижигхэн болсон гэсэн үг.

Ингээд энэхүү элементийг жижигхэн хийгээд байвал электрон төхөөрөмж ч жижигрээд байх юм байна, хүчин чадал нь ч нэмэгдээд байх юм байна гэсэн ойлголттой болж транзистороо жижигрүүлж гарч дээ. Хэт жижигхэн транзисторуудыг нэг мөсөн нэг ялтсан дээр угсарч “интеграл схем” үйлдвэрлэдэг болж. Ингэсээр 1970-аад онд транзисторыг микрометрийн хэмжээтэй хийж чадах болов. Энэ үед анхны микрокомпьютер гарч ирсэн юм. Микрометрийн хэмжээтэй элемент дээр хийсэн учир ингэж нэрлэсэн байна. Гордон Мүүр гэдэг эрдэмтэн интеграл схемд орж буй транзисторын тоо жил бүр 2 дахин өсөх болно гэж 1965 онд айлдсанаар Мүүрийн хууль гэх хэллэг гарсан байна.















Микрокомпьютерийн гол тархи болсон микропроцессорын хөгжлийн хэтийн төлөвийг Мүүрийн хуультай харьцуулж үзвэл яг жилд 2 дахин өсөөгүй ч 2 жил тутам хоёр дахин ихэссэн нь харагдаж байна. Одоо нэг см квадрат ялтас дээр хэдэн зуун сая транзистор багтааж чаддаг болжээ. Удахгүй тэр бум транзистор багтаана. Харин эн үед л транзистор маань нанометрийн хэмжээтэй болох хэрэгтэй. Өөрөөр хэлбэл нэг нанометр гэдэг нь микрометр буюу микробноос мянга дахин жижигхэн гэсэн үг. Ийм боломжтой болохын тулд нанотехнологиор хүн төрөлхтөн “занималдаж” байна даа. Энэ бүх боломжийг бидэнд нээж өгсөн тэр агуу эрдэмтдийн талаар дараагийн бичлэгтээ магтан дуулъя.

Интел фирм саяхан 45 нанометрийн хэмжээтэй транзистор бүхий микропроцессор үйлдвэрлэсэнээ нийтэд харуулав. Энэ 30 см орчим диаметртэй ялтсан дээр 180 ширхэг микропроцессор үйлдвэрлэжээ. Нэг микропроцессорт нь 10 тэрбум ширхэг транзистор байгаа. Энэ ялтсан дээр нийт 2 их наяд орчим (2000 тэрбум) ширхэг транзистор байгаа ажээ. Тэр анхны лампан компьютер ENIAC-д 20,000 ламп байсан гээ боддоо.

Labels:

4 Comments:

At 11:28 PM , Blogger саарал said...

Orchin uyiin shinjleh uhaanaar nanometrees iluu jijgeruuleh bolomjgui, tuugeer hyazgaarlagdaj hogjil ni zogsono gedeg unen uu?

 
At 1:19 AM , Blogger Otgoo said...

Атом молекул маань өөрөө нанометр хэмжээтэй. Тэгэхээр техник төхөөрөмжийг хэдхэн атом молекулаар хийж болох ч тэрнээс жижигхэнээр хийх гэхээр атом молекул томдоод байнаа ккк. Гэхдээ хөгжил зогсох нь ч юу юм. Хүний оюун ухаан хязгааргүй, дахиад өөр арга олно гэдэгт би итгэлтэй байна.

 
At 11:39 PM , Blogger altanbileg said...

Electronic ba kvant physic gecheed kvant physiciin tuhai alga.
Electroniciin undes ni kvant physic. Transistoriin shinj chanariig bugdiig ni kvant phsyiciig bodoj gargaj irdeg. Transistoroos gadna hard diskend heregledeg TMR head gehed l spin electronic boddog. Suuliin ued nano tovshind orood irheer kvant uzegdluud ilerj garj ireh ni ihsej bna.

 
At 11:44 AM , Blogger Otgoo said...

Алтанбилэг дүүд маш их баярлалаа. Би харин тэгж бичих гэж гарчиг өгчөөд тухайн үед ажил гараад үргэлжлүүлэхээ мартсан байна.

 

Post a Comment

Subscribe to Post Comments [Atom]

<< Home