Mikroelektronik, Halbleiter

Ohne Mikroelektronik geht nichts. Dieser Bereich ist einer der Top Domainen von PAPE seit Gründung des Unternehmens. Unser erster Halbleiter Klient in dieser Industrie hieß National Semiconductor, ein Unternehmen, das uns bis heute - also seit inzwischen mehr als 17 Jahren - seine Treue gehalten hat.

Der Ausdruck "Halbleiter" wird für ein Material verwendet, das über eine höhere Leitfähigkeit als ein Isolator und eine niedrigere Leitfähigkeit als ein Leiter verfügt. Meist wird der Ausdruck jedoch für eine integrierte Schaltung (Integrated Circuit, IC) mit verschiedenen Funktionen verwendet. Integrierte Schaltungen werden hergestellt, indem resistives Material auf ein Halbleitersubstrat aufgebracht wird.

Das schwarze Gehäuse eines Halbleiters enthält einen IC-Chip. Dabei handelt es sich um ein Stück Silizium, auf dem Transistoren und Dioden per Mikrofertigung verbunden werden, um einen elektronischen Schaltkreis herzustellen.

Mit systematischen Dotierungsversuchen von Germanium und Silizium versuchte man ab 1940 die Halbleiter besser zu verstehen, um so technischen Nutzen aus der Entdeckung zu ziehen. Drei Amerikaner, John Bardeen, Walter H. Brattain und William Shockley, veröffentlichten 1948 die Erfindung des Spitzentransistors und meldeten ein US-Patent auf den gefundenen Effekt sowie auf eine Transistor-Verstärkerschaltung an. Bauelemente, wie die Solarzelle (1954), der Thyristor (1956), der MOS-Transistor (1960) und der Injektionslaser (1962), folgten. 1951 war der erste Transistor im Handel erhältlich, und 1955 wurden Transistoren bereits serienmäßig in großen Stückzahlen hergestellt und lösten damit die Elektronenröhre in vielen Bereichen ab.
Transistoren ermöglichen Schalt-, Steuer-, Speicher- und Verstärkerelemente in Computeranlagen sowie auch in Fernsehern, Videorecordern und so weiter. Aufwendige Relais- und Röhrenschaltungen wurden durch funktionsgleiche Schaltungsvarianten in nun billigerer Transistorbauweise ersetzt.
Einer der bedeutendsten und revolutionärsten Eingriffe war in der Geschichte der Rechenmaschinen zu erwarten. Die verbesserten Technologien der Halbleiterherstellung spiegelten sich im Leistungs- vermögen der Computer. Um dies zu demonstrieren ist hier ein kurzer Abriß der Geschichte von automatischen Rechnern aufgeführt. Der Abriß soll auch Maßstab der Schnelligkeit und Datenmenge sein.
Am 19. März 1955 wurde der erste mit Transistoren bestückte Rechenautomat in den Bell Laboratories in den USA von J.H. Felker fertiggestellt. Der Transistor-Digital-Computer, kurz TRADIC genannt, hatte rund 800 Transistoren, 11 000 Germaniumdioden und erforderte eine Leistung von rund 100 Watt. In weiterer Folge vollzog sich eine Entwicklung hin zu immer kleiner werdenden Bauelementen. Transistoren können wie Elektronenröhren als elektronische Schalter verwendet werden.Mit der Herstellung von Transistoren, Widerständen, Kondensatoren und Dioden als Einzelbauelemente auf Schaltkarten, begann die zweite Computergeneration. Diese gedruckten Schaltungen waren postkartengroße Kunststoffplatten mit Kupferleitbahnen. in deren Löcher einzelne Bauelemente hineingesteckt und rückseitig verlötet wurden.
In der zweiten Hälfte der 50er Jahre begann die Serienfertigung von elektronischen Datenverarbeitungsanlagen in Transistorbauweise.17 Eine typische Datenverarbeitungsanlage der zweiten Computer- generation ist der Siemens-Rechner "2002", der im Jahre 1957 als erster in Serie hergestellter, volltransistorbestückter Computer der Welt auf den Markt kam.

Halbleiterhersteller