כתבת המעבדים הגדולה: מעבדים, אלקטרוניקה וקצת כימיה

לא בטוח שאני יכול להעביר לפה את כל המאמר.

אז אתן חלק מהפתיחה:

מהו מעבד?

באופן כללי מעבד הוא מעגל משולב הבנוי מפרוסה דקה של סיליקון שמכילה נכון להיום עשרות מיליוני טרנזיסטורים שעובדים ביחד על איכסון ועיבוד מידע כדי לבצע מגוון רחב ככל שניתן של פעולות.
הפעולות שהמעבד נדרש לבצע מוכתבות ע"י התוכנה.
אבל אנו מקדימים קצת את המאוחר. על מנת שנבין איך מעבד עובד צריך להבין קודם את תכונתו המיוחדת של הסיליקון.

בטח כבר שמעתם בעבר את המושגים: "עמק הסיליקון" (Silicon Valley) ו-"כלכלת סיליקון" (Silicon Economy). הסיבה פשוטה, סיליקון נמצא בלב כל מכשיר אלקטרוני המוכר לנו בצורה זו או אחרת ומשפיע באופן ישיר או עקיף על כל בן אדם על כדור הארץ.

הסיליקון(צורן בעברית) הינו החומר השני בשכיחותו עלי אדמות ומהווה כרבע מן הקרום של כדור הארץ, למעשה חול ים רגיל הוא בעיקרו דו תחמוצת הסיליקון ומשמש בעיקר לתעשית המלט והזכוכית. לתעשיית המחשבים משתמשים בסיליקון כמעט נקי(100% סיליקון הינו מצב נדיר מאד, אין למצוא בטבע סיליקון טהור למרות שיש הטוענים שנמצאו גבישי סיליקון טהור באתרי נחיתה של חיזרים).

למה דווקא סיליקון?
מפני שלסיליקון אפשר לתת תכונה אחת מאד מוזרה והיא זו שמעניינת את מפתחי השבבים: דו-פרצופיות.
הסיליקון תחת תנאים מסויימים שנפרט בהמשך יכול להוליך זרם חשמלי בדיוק כמו מתכת ותחת תנאים אחרים להיות מבודד מעולה, מה שהופך אותו לאחד ממשפחת ה"מוליכים למחצה" (semi-conductors), תכונה זו פותחת למהנדסים אפשרויות בלתי נדלות, היום רוב השבבים מיוצרים מסיליקון מפני שמכל המוליכים למחצה הוא הכי נפוץ בטבע.

לפני שנמשיך להרחיב על תכונתו המיוחדות של הסיליקון ננסה להבין קודם איך בכלל זורם זרם חשמלי במתכת רגילה וכך נבין יותר טוב מה מיוחד בסיליקון.
כל חומר מורכב מאטומים שהם אבני היסוד של כל חומר, בעקרון האטום מורכב מגרעין שסביבו נעים באופן מתמיד אלקטרונים, תכונותיהן השונות של החומרים הרבים בטבע נקבעות בעיקר ע"י מספר האלקטרונים הסובבים את הגרעין.

בדוגמה שלפנינו אנו רואים אטום מימן שלו רק אלקטרון אחד שנע ללא הפסק במסלול סביב גרעין האטום, לא נכנס למה שיש בתוך גרעין האטום או לאנרגיה שגורמת לאלקטרון לנוע כי מה שמעניין אותנו היא רק העובדה שהאלקטרון או האלקטרונים נעים סביב גרעין האטום, יכולים לעבור מאטום לאטום וליצור קשרים כימיים עם אטומים אחרים.

אטום המימן הינו דוגמה לאטום עם אלקטרון אחד שנע במסלול אחד סביב הגרעין ויכול להקשר בקשר כימי לאטום "שכן" אחד.
אם ניקח לדוגמה את אטום החמצן שלו שמונה אלקטרונים, נראה ששניים מהם מסתובבים במסלול הפנימי, ושישה במסלול החיצוני. מסיבות שלא נכנס אליהן באטום החמצן ישנם רק שני האלקטרונים במסלול החיצוני שבפועל פנויים ליצירת קשרים עם אטומים אחרים.

המאמר כולו נמצא מ-2002 בקישור הבא:

https://hwzone.co.il/main-computers/%D7%9B%D7%AA%D7%91%D7%AA-%D7%94%D7%9E%D7%A2%D7%91%D7%93%D7%99%D7%9D-%D7%94%D7%92%D7%93%D7%95%D7%9C%D7%94-%D7%97%D7%9C%D7%A7-%D7%90-%D7%9E%D7%A2%D7%91%D7%93%D7%99%D7%9D-%D7%90%D7%9C%D7%A7%D7%98/