RÉVOLUTION DE LA Microélectronique de 1950 à 1959 : Histoire
Publié le 13/12/2018
Extrait du document
RÉVOLUTION DE LA
Microélectronique
Du TUBE À VIDE AU TRANSISTOR
Vers la fin de la Seconde Guerre mondiale, les avions de combat étaient devenus de véritables laboratoires électroniques avec leurs aides à la navigation, leurs liaisons radio, et toutes les informations relatives au moteur, à la voilure et au pilotage. Sur un bombardier B 29, on ne comptait pas moins d'un millier de tubes à vide et des dizaines de milliers de composants passifs, tels les condensateurs et les résistances. Tout cela pesait lourd, dégageait beaucoup de chaleur, tombait souvent en panne et consommait d’énormes quantités d’électricité. C'est pourquoi des physiciens, notamment aux États-Unis, recherchèrent d’autres moyens que le tube à vide pour assumer les fonctions de détection, de modulation et d'amplification. Toutes ces opérations étaient alors réalisées par des faisceaux d’électrons, et l'on ne savait les produire que d’une manière : en chauffant une cathode dans une ampoule de verre où le plus grand vide avait été réalisé.
Pourtant, depuis 1874, chacun savait qu'en promenant une pointe métallique sur un cristal de sulfure de plomb (galène), des émissions électro-magnétiques pouvaient être détectées. Il faudra attendre le 30 juin 1948 pour que trois chercheurs des laboratoires Bell, William Shockley, John Bardeen et Walter H. Brattain, présentent à New York un cristal de germanium sur lequel deux pointes sont posées côte à côte. Il s’agit là du premier amplificateur à l’état solide, du premier transistor. Certes, il manque de stabilité et de puissance mais, pour la première fois, l’encombrant tube à vide devient inutile. Cette découverte des semi-conducteurs sera récompensée en 1956 par le prix Nobel de physique.
«
LA
MICRO-ÉLECTRONIQUE.
LA min iarurisali on d�s LTansistors
pennet une large diffusion
des récepteurs radio portarifs.
© Collection Viol/et LA
MICRO-ÉLECTRONIQUE.
Parmi les nouveawés
dues aux progr è
s
de la micro-électronique.
le radio-ttliphone dt poche.
Le premier service
de radio-téléphone
inauguré à New York
permet à l'abonné
d'engager une conversation
dans un rayon
d'environ 40 kilomètres.
©P.
P.
P.
Il.
P.S.
monocristaux d'une grande pureté.
L'effet transistor étant le résultat
d'un apport d'impuretés parfaitement connues et dosées, il faut partir
d"un cristal très pur.
Hélas! le germanium ne supporte pas la chaleur,
ses qualités déclinent à partir de 55 degrés Celsius.
C'est pourquoi le
silicium monocristallin, qui lui résiste à des températures de 150 de
grés, lui est vite préféré.
Le silicium, constituant principal du sable,
est l'un des matériaux les plus abondants sur Terre.
Si l'obtention à
haute température d'un barreau de silicium monocristallin est une
opération longue ct onéreuse, elle ne pose pourtant pas de difficulté
technique particulière.
Le barreau est ensuite débité à la scie en
tranches fines.
Depuis lors, les transistors sont devenus fiables et minus
cules; certains ne sont pas plus grands qu'une tête d'allumette.
Une
dizaine de volts étant suffisants pour les alimenter, ils peuvent donc se
contenter de piles sèches ou d'accumulateurs légers.
L'absence d'é
chauffement (sauf pour les amplificateurs de puissance) permet de les
insérer à l'intérieur de montages compliqués et peu aérés.
Alors qu'il
fallait aux tubes à vide un temps de chauffage de plusieurs secondes, le
transistor démarre instantanément.
Enfin, sa durée de vie est d'envi
ron lOO 000 heures, cinquante fois plus que celle d'un tube.
Des centaines de millions de transistors seront produits.
Grâce à eux, les récepteurs radio deviennent véritablement portatifs;
c'est aussi eux qui permettront ta naissance de la deuxième génération
des ordinateurs.
Ce qui exigeait autrefois une salle climatisée prend
aujourd'hui place dans une simple armoire.
Du TRANSISTOR À LA PUCE
L'avènement du transistor a marqué la fin des câblages
compliqués oil, malgré les couleurs, il était très difficile de s'y retrou
ver dans un écheveau de fils entrelacés.
Les composants sont désor
mais enfichés sur une plaque isolante, les jonctions étant réalisées par
en dessous à l'aide de simples cordons de soudure.
Mais il fallait aller encore plus loin dans ta miniaturisation,
et c'est la société Fairchild qui réalisa le premier transistor absolument
plat.
Ce transistor «planaire» se compose d'un petit disque semi
conducteur sur lequel sont empilées plusieurs fines couches de maté
riaux divers.
En gravant à travers ces couches, à certains endroits, en
suivant un modèle bien précis, le disque se comporte comme un
transistor normal, mais infiniment plus rapide.
Mais quels sont les différents éléments d'un circuit électro
nique? Quelques transistors, et des composants auxiliaires comme des
résistances, des condensateurs et des cordons de soudure pour les
jonctions.
Jack Saint Clair Kilby, un jeune ingénieur américain de
l'université de l'Illinois, est le premier à avoir l'idée d'incorporer tous
ces composants sur une même tranche de germanium.
L'opération LA
MEDECINE.
À la fin des années cinquantt ,
Je professe ur Jean Bemard
commence à sauver
des enfants leucémiques
grâce aux exsanguinOiransfusions.
© Uniw•rsal Photo LA
MÉDECINE.
À l'lnstilut Pasteur.
tme co ndi ti
onneuse met en boîte
des vaccins amipoliomyélitiques.
© Universol Photo
n'est pas simple.
ll faut déposer sous vide des couches isolantes de
quartz et de laque photo-sensible, ménager entre chaque couche des
fenêtres par attaque chimique ou par sérigraphie, disperser sur les
surfaces réservées des impuretés parfaitement dosées comme du bore
ou du phosphore.
Kilby réussit pourtant, prend un brevet et, le
12 septembre 1958, il présente à son employeur le premier circuit
intégré de l'histoire, la première puce.
La société est la Texas Instru
ments et, en trente ans, elle produira 24 milliards de ces puces.
Ce qui
n'était qu'une curiosité de laboratoire en 1958 représente aujourd'hui
40% du chiffre d'affaires de ce géant mondial de l'électronique.
Comme toujours, c'est l'industrie de l'armement qui aura servi de
moteur à la micro-électronique.
Il lui fallait des composants de plus en
plus petits et de plus en plus fiables pour équiper les ogives des fusées
et les grands calculateurs.
Il faudra attendre la généralisation des puces pour que les
mémoires d'ordinateurs ne soient plus constituées de minuscules an
neaux de ferrite enfilés sur des conducteurs en cuivre.
Une comparai
son permet de situer le chemin parcouru: aujourd'hui, une disquette
de dix cen,timètres de côté peut contenir un million d'éléments de
mémoire.
A la fin de ta décennie cinquante, il fallait plusieurs dizaines
de mètres carrés pour obtenir la même capacité.
Ces ordinateurs
réservés à l'armée ou aux grands laboratoires de recherche étaient
évidemment très onéreux.
Avec la robotisation des usines, les prix
baisseront de façon spectaculaire.
Ce qui valait aussi cher qu'une RoUs
en 1959 vaut aujourd'hui le prix d'une place de cinéma.
Il est vrai que
les puces sont partout, de la machine à laver au téléphone, de la
montre quartz à la calculette, et que plus personne ne pourrait s'en
passer..
»
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