Mengapa silikon digunakan sebagai chip semikonduktor?

Semikonduktor adalah material yang konduktivitas listriknya pada suhu ruang berada di antara konduktivitas konduktor dan isolator. Seperti kawat tembaga dalam kehidupan sehari-hari, kawat aluminium adalah konduktor, dan karet adalah isolator. Dari sudut pandang konduktivitas: semikonduktor mengacu pada konduktivitas yang dapat dikontrol, mulai dari isolator hingga konduktor.

Pada masa-masa awal chip semikonduktor, silikon bukanlah pemain utama, melainkan germanium. Transistor pertama adalah transistor berbasis germanium dan chip sirkuit terpadu pertama juga merupakan chip germanium.

Namun, germanium memiliki beberapa masalah yang sangat sulit, seperti banyaknya cacat antarmuka pada semikonduktor, stabilitas termal yang buruk, dan kepadatan oksida yang tidak mencukupi. Selain itu, germanium adalah unsur langka, kandungannya di kerak bumi hanya 7 bagian per juta, dan distribusi bijih germanium juga sangat tersebar. Justru karena germanium sangat langka, distribusinya tidak terkonsentrasi, sehingga mengakibatkan biaya bahan baku germanium yang tinggi; barang langka, biaya bahan baku tinggi, dan transistor germanium tidak murah di mana pun, sehingga transistor germanium sulit diproduksi secara massal.

Jadi, para peneliti, fokus studi mereka meningkat satu tingkat, yaitu meneliti silikon. Dapat dikatakan bahwa semua kekurangan bawaan germanium adalah keunggulan bawaan silikon.

1. Silikon adalah unsur terbanyak kedua setelah oksigen, tetapi Anda hampir tidak dapat menemukan silikon di alam, senyawa yang paling umum adalah silika dan silikat. Silika adalah salah satu komponen utama pasir. Selain itu, feldspar, granit, kuarsa, dan senyawa lainnya berbasis pada senyawa silikon-oksigen.

2. Stabilitas termal silikon baik, dengan oksida padat dan konstanta dielektrik tinggi, antarmuka silikon-silikon oksida dapat dengan mudah dibuat dengan sedikit cacat antarmuka.

3. Silikon oksida tidak larut dalam air (germanium oksida tidak larut dalam air) dan tidak larut dalam sebagian besar asam, yang pada dasarnya merupakan teknologi pencetakan korosi pada papan sirkuit tercetak. Produk gabungan tersebut adalah proses planar sirkuit terpadu yang berlanjut hingga saat ini.