컴퓨터의 역사 (4) - 현대 컴퓨터

현대 컴퓨터

트랜지스터

전계효과 트랜지스터의 개념은 1925년 줄리어스 에드가 릴리안펠트에 의해 제안되었습니다. 존 바딘과 월터 브래탱은 벨 연구소의 윌리엄 쇼클리 밑에서 일하는 동안 1947년에 최초의 작동하는 트랜지스터인 점접촉 트랜지스터를 만들었고, 1948년 쇼클리의 양극성 접합 트랜지스터가 그 뒤를 이었습니다. 1955년부터 트랜지스터들은 컴퓨터 설계에서 진공관을 대체하여 "2세대" 컴퓨터를 탄생시켰습니다. 진공관과 비교하여 트랜지스터들은 많은 장점들을 가지고 있습니다: 진공관보다 더 작고, 더 적은 전력을 필요로 하기 때문에 더 적은 열을 방출합니다. 접합 트랜지스터들은 진공관보다 훨씬 더 신뢰할 수 있고 더 길고, 무기한의 사용 수명을 가졌습니다. 트랜지스터화된 컴퓨터들은 비교적 좁은 공간에 수만 개의 이진 논리 회로를 포함할 수 있었습니다. 그러나 초기의 접합 트랜지스터들은 대량 생산 기반에서 제조하기 어려운 비교적 부피가 큰 장치들이었고, 이것은 그것들을 다수의 전문적인 응용 프로그램들로 제한했습니다.

맨체스터 대학(University of Manchester)의 톰 킬번(Tom Kilburn)이 이끄는 팀은 밸브 대신 새로 개발된 트랜지스터를 사용하여 기계를 설계하고 만들었습니다. 그들의 첫 번째이자 세계 최초의 트랜지스터 컴퓨터는 1953년까지 작동되었으며, 1955년 4월에 두 번째 버전이 그곳에서 완성되었습니다. 그러나 이 기계는 125kHz 클럭 파형을 생성하기 위해 밸브를 사용하고 자기 드럼 메모리에서 읽고 쓰기 위해 회로에 사용하여 완전히 트랜지스터화된 최초의 컴퓨터는 아니었습니다. 이 분야는 1955년 하웰 원자력 연구소(Atomic Energy Research Institution )의 전자 부서에서 만든 하웰 사관생도(Harwell CADE)에 있습니다.

 

MOS 트랜지스터라고도 알려진 MOSFET(Metal-Oxide-Silicon 전계효과 트랜지스터)는 1959년 벨 연구소의 모하메드 아탈라(Mohamed M. Atalla)와 다원 카흐(Dawon Khang)에 의해 발명되었습니다. 이 트랜지스터는 소형화되고 광범위한 용도로 대량 생산될 수 있는 최초의 진정한 콤팩트 트랜지스터였습니다. 높은 확장성과 양극성 접합 트랜지스터보다 훨씬 낮은 전력 소비 및 고밀도로, MOSFET는 고밀도 집적 회로를 구축하는 것을 가능하게 했습니다. 데이터 처리 외에도, 메모리 셀 저장 요소로서 MOS 트랜지스터의 실용적인 사용을 가능하게 하여 컴퓨터의 초기 자기 코어 메모리를 대체한 MOS 반도체 메모리의 개발로 이어졌습니다. MOSFET은 마이크로 컴퓨터 혁명으로 이어졌고, 컴퓨터 혁명의 원동력이 되었습니다. MOSFET은 컴퓨터에서 가장 널리 사용되는 트랜지스터이며, 디지털 전자 제품의 기본 구성 요소입니다.

 

집적회로

 

컴퓨팅 능력에 있어서 다음으로 위대한 발전은 집적 회로의 출현과 함께 이루어졌습니다. 집적 회로에 대한 아이디어는 국방부의 왕립 레이더 설립을 위해 일하는 한 레이더 과학자 제프리 더머에 의해 처음으로 생각되었습니다. 더머는 1952년 5월 7일 워싱턴 D.C.에서 열린 품질 전자 부품 발전 심포지엄에서 집적 회로에 대한 최초의 공개 설명을 발표했습니다.

최초의 작동하는 IC는 텍사스 인스트루먼트의 잭 킬비와 페어차일드 반도체의 로버트 노이스에 의해 발명되었습니다. 킬비는 1958년 7월에 집적회로에 관한 그의 초기 아이디어를 기록했고, 1958년 9월 12일에 최초의 작동하는 집적 예를 성공적으로 보여주었습니다. 1959년 2월 6일에 그의 특허 출원에서 킬비는 그의 새로운 장치를 "전자 회로의 모든 구성 요소가 완전히 집적된 반도체 재료의 본체"라고 설명했습니다. 그러나, 킬비의 발명은 단일 집적회로 칩이 아니라 하이브리드 집적회로였습니다. 킬비의 IC는 외부 전선 연결이 있어서 대량 생산이 어려웠습니다.

노이스는 또한 킬비보다 반년 늦게 집적 회로에 대한 그만의 아이디어를 생각해 냈습니다. 노이스의 발명은 최초의 진정한 단일 IC 칩이었습니다. 그의 칩은 킬비가 가지고 있지 않았던 많은 실제적인 문제들을 해결했습니다. 페어차일드 반도체에서 생산된 노이스의 칩은 게르마늄으로 만들어진 반면, 그것은 실리콘으로 만들어졌습니다. 노이스의 단일 IC는 1959년 초 그의 동료인 Jean Hoerni에 의해 개발된 평면 공정을 사용하여 제작되었습니다. 결국, 평면 공정은 1950년대 후반 이산화규소에 의한 반도체 표면 패시베이션에 관한 모하메드 아탈라의 연구를 기반으로 했습니다.

현대의 단일 IC는 주로 MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor) 집적 회로이며 MOS 트랜지스터로 만들어집니다. 가장 초기의 실험적인 MOSIC는 1962년 RCA에서 Fred Heiman과 Steven Hofstein이 만든 16-트랜지스터 칩입니다. General Microelectronics는 이후 1964년 Robert Norman에 의해 개발된 최초의 상용 MOSIC를 소개했습니다. 1967년 Bell Labs에서 Robert Kerwin, Donald Klein, John Sarace에 의해 자가 정렬된 게이트(실리콘게이트) MOS 트랜지스터를 개발한 후, 자가 정렬된 게이트를 가진 최초의 실리콘 게이트 MOSIC는 1968년 Fairchild Semiconductor의 Federico Faggin에 의해 개발되었습니다. MOSFET는 그 이후 현대 IC에서 가장 중요한 장치 구성 요소가 되었습니다.