Perché il silicio nei computer?

Perché il silicio è così universalmente utilizzato per l’elettronica, in luogo di qualche altro materiale come il rame, la grafite o addirittura le patate?

Beh, il silicio ha un certo numero di proprietà che lo rendono inusuale tra le sostanze chimiche.

Di tutta la tavola degli elementi, solo sei sono comunemente classificati come metalloidi. Il silicio è uno di questi.

I metalloidi presentano proprietà simili ai metalli, senza tuttavia esserlo realmente.

Di solito hanno un aspetto argenteo brillante come veri metalli, ma invece di essere malleabili sono spesso abbastanza fragili, il che significa che possono rompersi facilmente.

Anche se possono condurre elettricità come i metalli, sono meno atti a farlo; il termine “semiconduttore” deriva infatti da questa proprietà di semiconduttività.

Questa è particolarmente importante perché, mentre ovviamente computer e altri oggetti che usano i microchip necessitano di elettricità, il loro principio di funzionamento si basa sull’essere in grado di lasciare passare elettricità attraverso alcuni transistor selettivamente, non a tutti indiscriminatamente.

Un normale conduttore metallico permetterebbe il passaggio agli elettroni troppo facilmente, con il risultato che troppi transistor si attiverebbero contemporaneamente, impedendo quindi alla cpu di elaborare le istruzioni correttamente.

Ma perchè proprio il silicio?

Ma ancora non abbiamo risposto alla domanda del perché il silicio nello specifico, invece di altri semiconduttori simili, come ad esempio il germanio.

Facile: il silicio è un materiale facilmente reperibile in natura, quindi piuttosto economico. Infatti, il silicio è uno dei più elementi comuni nell’universo.

Il silicio inoltre presenta altri vantaggi, ad esempio funziona bene all’interno di un’ampia gamma di temperature e può essere facilmente legato ad altri elementi chimici che sono necessari per il funzionamento dei microprocessori.

Ad esempio è abbastanza facile formare uno strato isolante di biossido di silicio (silicea), semplicemente inserendo il silicio in un forno.biossido di silicio

I piccoli transistor in una cpu necessitano di un buon isolamento per controllare e dirigere il flusso di elettricità con precisione, la versatilità del silicio lo rende la scelta più naturale.

Ma anche se il silicio si è rivelato essere estremamente utile, non è perfetto.

Limitazioni del silicio

Pur economico ed abbondante, il suo utilizzo comporta necessariamente un compromesso circa la velocità di conduzione elettrica.

Altri semiconduttori possono condurre gli elettroni più velocemente, il che significa che potrebbero essere utilizzati per produrre processori con prestazioni superiori, anche se ad un costo più elevato.

Un’altra limitazione del silicio implica che esso non sarà il materiale universale per i nostri processori ancora per molto a lungo.

I transistor continuano a essere resi sempre più piccoli in dimensione, per rendere i chip più potenti ed efficienti.

Ma stiamo arrivando al punto in cui il silicio non potrà essere utilizzato su transistor molto più piccoli degli attuali, a causa delle sue stesse proprietà chimiche.

Infatti, Intel ha già annunciato che per il suoi prossimi chip con tecnologia produttiva a sette nanometri, che potrebbero essere introdotti intorno al 2020, utilizzerà un materiale diverso dal silicio.

Per contestualizzare la discussione, sette nanometri corrispondono ad una larghezza di circa 35 atomi .

Conclusioni

Mentre in futuro transistor sempre più piccoli e cpu sempre più più veloci potrebbero richiedere materiali decisamente più esotici, il passato ed il presente delle unità computazionali è saldamente basato su questo straordinario materiale, il silicio.

Tutti i diritti appartengono all’autore originale @ Linus Tech Tips.

Fonte: http://computerfiles.altervista.org/perche-silicio-per-i-processori/

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