นาโนอิเล็กทรอนิกส์ ปัจจุบันเรากำลัง

นาโนอิเล็กทรอนิกส์

ปัจจุบันเรากำลังอาศัยอยู่ในโลกอิเล็กทรอนิกส์และดิจิทัลคอมพิวเตอร์ ศาสตร์ของอิเล็กทรอนิกส์ทำให้มนุษย์เรา สรรสร้างสิ่งอำนวยความสะดวกขึ้นมามากมาย และดูเหมือนไม่ว่าเราจะมองไป ณ ที่แห่งใดก็ตามที่อารยะธรรมของมนุษย์แผ่ไปถึง เราก็จะพบสิ่งประดิษฐ์ของมนุษย์ ที่มีส่วนของอิเล็กทรอนิกส์เป็นองค์ประกอบอยู่แทบทั้งสิ้น จนอาจกล่าวได้ว่าอิเล็กทรอนิกส์เป็นพื้นฐานของอารยะธรรมสมัยใหม่ บทความนาโนเทคโนโลยีในตอนนี้ จึงมุ่งไปที่บทบาทของนาโนเทคโนโลยีที่กำลังจะเข้าไปปรับเปลี่ยนทิศทาง และพัฒนาศาสตร์ของอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งกำลังจะเดินทางมาถึงจุดอับ ให้สามารถพัฒนาต่อไปได้ การกล่าวเช่นนี้ อาจทำให้หลายๆ ท่านรู้สึกไม่สบายใจเท่าไรนัก วิศวกรคอมพิวเตอร์ส่วนใหญ่ไม่อยากยอมรับความจริงข้อนี้ ความจริงที่ว่าเราอาจจะไม่สามารถรักษาสถิติเดิมๆ ที่เราสามารถพัฒนาคอมพิวเตอร์ให้มีความเร็วสูงขึ้นในอัตราที่สูง ดังที่ กอร์ดอน มัวร์ ผู้ก่อตั้งบริษัทอินเทลกล่าวไว้ว่า "จำนวนของทรานซิสเตอร์ซึ่งบรรจุอยู่บนแผ่นวงจรรวม หรือ ไมโครชิพ นี้จะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าทุกๆ 18 เดือน" คำกล่าวอันสร้างชื่อแก่เขาในฐานะกฎของมัวร์ (Moore's Law) ซึ่งได้รับการยอมรับ และเป็นแรงกดดันให้วงการผลิตชิพสามารถพัฒนาชิพ ให้มีความเร็วสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว จนทำให้คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลที่ซื้อมาใหม่มีอันต้องล้าสมัยไปทุกๆ ปีครึ่งเช่นเดียวกัน แต่กฎของมัวร์นี้กำลังจะถูกสั่นคลอน การเพิ่มจำนวนทรานซิสเตอร์ลงไปบนชิพด้วยการย่อขนาดของวงจรกำลังจะมาถึงขีดจำกัด เพื่อให้เข้าใจสถานการณ์นี้อย่างแจ่มชัด เราน่าจะมาทำความเข้าใจกับพัฒนาการของวงการอิเล็กทรอนิกส์กันก่อน
ประวัติของวงการอิเล็กทรอนิกส์
ประวัติศาสตร์หน้าแรกของวงการอิเล็กทรอนิกส์ น่าจะเริ่มมาจากการประดิษฐ์หลอดรังสีคาโธด (Cathode Rays Tube) ของเซอร์ วิลเลียม ครุกส์ (Sir William Crookes) ในปี ค.ศ. 1875 อันนำไปสู่การค้นพบรังสีเอ็กซ์โดย เรินท์เกน (Wilhelm Conrad Roentgen) ในปี ค.ศ. 1895 และการค้นพบอิเล็กตรอนโดย ทอมสัน (Joseph Thomson) ในปี ค.ศ. 1897 จากนั้นในปี ค.ศ. 1904 เฟลมิง (John Ambrose Fleming) ได้ประดิษฐ์หลอดไดโอดขึ้นเป็นครั้งแรก ซึ่งก็เป็นพื้นฐานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทุกชนิด จากนั้นอีก 2 ปีต่อมา ฟอเรสต์ (Lee De Forest) ก็สามารถประดิษฐ์หลอดไตรโอดซึ่งสามารถควบคุมกระแสการไหลของอิเล็กตรอนได้ ถัดมาอีก 13 ปี คือในปี ค.ศ. 1919 ชอตต์กี (Walter Schottky) คิดค้นหลอดสุญญากาศแบบหลายขั้ว นอกจากนั้นเขายังได้พัฒนาทฤษฎีที่ใช้อธิบายการไหลของอิเล็กตรอนและหลุมในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

พัฒนาการที่สำคัญของวงการอิเล็กทรอนิกส์เกิดขึ้นเมื่อปี ค.ศ. 1940 หลังจากที่หลอดสุญญากาศแสดงบทบาท ในฐานะอุปกรณ์ควบคุมในเครื่องใช้อิเล็กทรอนิกส์ทั้งหลายมาร่วม 3 ทศวรรษ โดยโอลห์ (Russell Shoemake Ohl) ค้นพบว่าผลึกซิลิกอนสามารถจะนำมาสร้างเป็นอุปกรณ์ไดโอดได้ ซึ่งนำไปสู่การคิดค้นทรานซิสเตอร์ของ ชอคลี (William Bradford Schockley) แบรตเทน (Walter H. Brattain) และ บาร์ดีน (John Bardeen) ในปี ค.ศ. 1948 หลังจากนั้นอุปกรณ์พวกสารกึ่งตัวนำได้เริ่มเข้ามาแทนที่หลอดสุญญากาศ ทำให้เครื่องใช้อิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ มีขนาดเล็กลงและราคาถูกลงมาก อย่างไรก็ตามก็ยังไม่เป็นที่พึงพอใจของอุตสาหกรรมเท่าไรนัก เนื่องจากว่าการสร้างเครื่องใช้อิเล็กทรอนิกส์ยังคงต้องนำอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำจำนวนมากมาต่อเชื่อมกันให้เป็นวงจรรวม ซึ่งเป็นงานที่ค่อนข้างยุ่งยาก จึงเกิดแนวความคิดที่จะทำให้อุปกรณ์หล่านั้น รวมทั้งวงจร ถูกยุบรวมเข้าไปบนสารกึ่งตัวนำที่เป็นชิ้นเดียว และแล้วในปี ค.ศ. 1959 เออร์นี (Jean Hoerni) และ นอยซ์ (Robert Noyce) ก็สามารถพัฒนาแผงวงจรรวมดังกล่าว (Integrated Circuit หรือ IC) ได้สำเร็จ และเพียงปีเดียวเท่านั้นแผงวงจรรวมดังกล่าวก็เข้าไปแทนที่อุปกรณ์สารกึ่งตัวนำแบบแยกส่วนถึง 90% เลยที่เดียว ในช่วงต้นๆ ของทศวรรษ 1960 นั้น วงจรรวมยังไม่มีความซับซ้อนมาก โดยอาจมีทรานซิสเตอร์ประมาณ 20-200 ตัวต่อแผ่นชิพหนึ่งแผ่น และเพิ่มขึ้นมาเป็น 200-5000 ตัวในช่วงปี 1970 ปัจจุบันนี้เรามีแผงวงจรรวมที่มีทรานซิสเตอร์นับล้านตัวเลยทีเดียว

รูปที่ 1 ความซับซ้อนของวงจรรวม (ภาพจาก IBM)
การผลิตไอซี - บทบาทของไมโครเทคโนโลยี
ถึงแม้ปัจจุบันการผลิตชิพไอซีจะมีเทคโนโลยีที่ก้าวหน้ามากจนกระทั่งคนในวงการอุตสาหกรรมเรียกมันว่าไฮเทคโนโลยีก็ตาม ขั้นตอนและกระบวนการที่ใช้ผลิตก็ยังอาศัยแบบแผนที่คิดค้นขึ้นมาตั้งแต่สมัยของเออร์นี และ นอยซ์

การผลิตชิพนั้นเริ่มต้นโดยการนำทรายมาแยกเอาซิลิกอนที่มีความบริสุทธิ์สูง ระดับ 99.9999999 เปอร์เซ็นต์ นั่นก็คือในหนึ่งพันล้านอะตอมนั้น จะมีอะตอมของธาตุอื่นปลอมปนมาได้ไม่เกินหนึ่งอะตอมเท่านั้น โดยปล่อยให้ซิลิกอนตกผลึกเป็นแท่งกลมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาด 6 ถึง 8 นิ้ว จากนั้นนำแท่งซิลิกอนมาฝานออกเป็นแผ่นกลมบางๆ ที่มีความหนาขนาด 0.002 นิ้ว ที่เรียกว่าแผ่นเวเฟอร์ (wafer) ขั้นตอนต่อไปก็คือ ทำให้ผิวของเวเฟอร์นั้นอยู่ในรูปของออกไซด์ โดยนำไปสัมผัสกับไอน้ำร้อนๆ ออกไซด์ดังกล่าวมีประโยชน์ในการเป็นฉนวนไฟฟ้า เป็นตัวควบคุมสนามไฟฟ้า เป็นตัวป้องกันการโดพ (dope) สารในบริเวณที่ไม่ต้องการ เนื่องจากความสามารถในการป้องกันแผ่นเวเฟอร์ จากการรบกวนจากภายนอกของชั้นออกไซด์ แผ่นเวเฟอร์จึงแทบจะไม่มีประโยชน์เลยหากถูกเคลือบโดยออกไซด์ทั้งหมด

ขั้นตอนต่อไปจึงต้องทำการขจัดชั้นของออกไซด์ออกไปในบริเวณที่จะใช้งาน วิธีนี้เรียกว่าวิธีสร้างลายวงจรด้วยแสง (Photolithography) โดยนำแผ่นเวเฟอร์มาเคลือบด้วยสารเคมีที่ไวต่อแสง โดยสารเคมีดังกล่าวจะละลายในตัวทำละลายได้ดีหากโดนแสง ดังนั้นเมื่อนำลายวงจรมาเป็นฉากกั้นหน้าแผ่นเวเฟอร์ แล้วฉายแสงลงไปบนฉาก บริเวณที่แสงส่องลงไปโดนเวเฟอร์นี้ แสงจะไปเปลี่ยนคุณสมบัติของสารเคมีที่เคลือบอยู่ทำให้ละลายออกได้ง่าย ซึ่งเมื่อผ่านตัวทำละลายลงไป มันก็จะไปขจัดเอาชั้นออกไซด์ออกไปด้วย ส่วนบริเวณที่ไม่โดนแสงก็ยังคงมีชั้นออกไซด์นั้นอยู่ ดังนั้นการทำ Photolithography หลายๆ ครั้ง ก็จะสามารถสร้างลายวงจรที่มีความซับซ้อนได้

รูปที่ 2 แผ่นเวเฟอร์หนึ่งแผ่นสามารถผลิตชิพได้นับร้อย สี่เหลี่ยมสีแดงในภาพคือขนาดของวงจรรวมทั้งหมดที่จะนำไปบรรจุในชิพ (ภาพจาก Fullman Company)
เมื่อได้แผ่นเวเฟอร์ที่มีลายวงจรมาแล้ว แผ่นเวเฟอร์จะถูกนำมาโดพด้วยสิ่งแปลกปลอมเพื่อให้ซิลิกอนมีสมบัตินำไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงไป

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

นาโนอิเล็กทรอนิกส์ ปัจจุบันเรากำลังอาศัยอยู่ในโลกอิเล็กทรอนิกส์และดิจิทัลคอมพิวเตอร์ ศาสตร์ของอิเล็กทรอนิกส์ทำให้มนุษย์เรา สรรสร้างสิ่งอำนวยความสะดวกขึ้นมามากมาย และดูเหมือนไม่ว่าเราจะมองไป ณ ที่แห่งใดก็ตามที่อารยะธรรมของมนุษย์แผ่ไปถึง เราก็จะพบสิ่งประดิษฐ์ของมนุษย์ ที่มีส่วนของอิเล็กทรอนิกส์เป็นองค์ประกอบอยู่แทบทั้งสิ้น จนอาจกล่าวได้ว่าอิเล็กทรอนิกส์เป็นพื้นฐานของอารยะธรรมสมัยใหม่ บทความนาโนเทคโนโลยีในตอนนี้ จึงมุ่งไปที่บทบาทของนาโนเทคโนโลยีที่กำลังจะเข้าไปปรับเปลี่ยนทิศทาง และพัฒนาศาสตร์ของอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งกำลังจะเดินทางมาถึงจุดอับ ให้สามารถพัฒนาต่อไปได้ การกล่าวเช่นนี้ อาจทำให้หลายๆ ท่านรู้สึกไม่สบายใจเท่าไรนัก วิศวกรคอมพิวเตอร์ส่วนใหญ่ไม่อยากยอมรับความจริงข้อนี้ ความจริงที่ว่าเราอาจจะไม่สามารถรักษาสถิติเดิมๆ ที่เราสามารถพัฒนาคอมพิวเตอร์ให้มีความเร็วสูงขึ้นในอัตราที่สูง ดังที่ กอร์ดอน มัวร์ ผู้ก่อตั้งบริษัทอินเทลกล่าวไว้ว่า "จำนวนของทรานซิสเตอร์ซึ่งบรรจุอยู่บนแผ่นวงจรรวม หรือ ไมโครชิพ นี้จะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าทุกๆ 18 เดือน" คำกล่าวอันสร้างชื่อแก่เขาในฐานะกฎของมัวร์ (Moore's Law) ซึ่งได้รับการยอมรับ และเป็นแรงกดดันให้วงการผลิตชิพสามารถพัฒนาชิพ ให้มีความเร็วสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว จนทำให้คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลที่ซื้อมาใหม่มีอันต้องล้าสมัยไปทุกๆ ปีครึ่งเช่นเดียวกัน แต่กฎของมัวร์นี้กำลังจะถูกสั่นคลอน การเพิ่มจำนวนทรานซิสเตอร์ลงไปบนชิพด้วยการย่อขนาดของวงจรกำลังจะมาถึงขีดจำกัด เพื่อให้เข้าใจสถานการณ์นี้อย่างแจ่มชัด เราน่าจะมาทำความเข้าใจกับพัฒนาการของวงการอิเล็กทรอนิกส์กันก่อนประวัติของวงการอิเล็กทรอนิกส์ประวัติศาสตร์หน้าแรกของวงการอิเล็กทรอนิกส์ น่าจะเริ่มมาจากการประดิษฐ์หลอดรังสีคาโธด (Cathode Rays Tube) ของเซอร์ วิลเลียม ครุกส์ (Sir William Crookes) ในปี ค.ศ. 1875 อันนำไปสู่การค้นพบรังสีเอ็กซ์โดย เรินท์เกน (Wilhelm Conrad Roentgen) ในปี ค.ศ. 1895 และการค้นพบอิเล็กตรอนโดย ทอมสัน (Joseph Thomson) ในปี ค.ศ. 1897 จากนั้นในปี ค.ศ. 1904 เฟลมิง (John Ambrose Fleming) ได้ประดิษฐ์หลอดไดโอดขึ้นเป็นครั้งแรก ซึ่งก็เป็นพื้นฐานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทุกชนิด จากนั้นอีก 2 ปีต่อมา ฟอเรสต์ (Lee De Forest) ก็สามารถประดิษฐ์หลอดไตรโอดซึ่งสามารถควบคุมกระแสการไหลของอิเล็กตรอนได้ ถัดมาอีก 13 ปี คือในปี ค.ศ. 1919 ชอตต์กี (Walter Schottky) คิดค้นหลอดสุญญากาศแบบหลายขั้ว นอกจากนั้นเขายังได้พัฒนาทฤษฎีที่ใช้อธิบายการไหลของอิเล็กตรอนและหลุมในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พัฒนาการที่สำคัญของวงการอิเล็กทรอนิกส์เกิดขึ้นเมื่อปี ค.ศ. 1940 หลังจากที่หลอดสุญญากาศแสดงบทบาท ในฐานะอุปกรณ์ควบคุมในเครื่องใช้อิเล็กทรอนิกส์ทั้งหลายมาร่วม 3 ทศวรรษ โดยโอลห์ (Russell Shoemake Ohl) ค้นพบว่าผลึกซิลิกอนสามารถจะนำมาสร้างเป็นอุปกรณ์ไดโอดได้ ซึ่งนำไปสู่การคิดค้นทรานซิสเตอร์ของ ชอคลี (William Bradford Schockley) แบรตเทน (Walter H. Brattain) และ บาร์ดีน (John Bardeen) ในปี ค.ศ. 1948 หลังจากนั้นอุปกรณ์พวกสารกึ่งตัวนำได้เริ่มเข้ามาแทนที่หลอดสุญญากาศ ทำให้เครื่องใช้อิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ มีขนาดเล็กลงและราคาถูกลงมาก อย่างไรก็ตามก็ยังไม่เป็นที่พึงพอใจของอุตสาหกรรมเท่าไรนัก เนื่องจากว่าการสร้างเครื่องใช้อิเล็กทรอนิกส์ยังคงต้องนำอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำจำนวนมากมาต่อเชื่อมกันให้เป็นวงจรรวม ซึ่งเป็นงานที่ค่อนข้างยุ่งยาก จึงเกิดแนวความคิดที่จะทำให้อุปกรณ์หล่านั้น รวมทั้งวงจร ถูกยุบรวมเข้าไปบนสารกึ่งตัวนำที่เป็นชิ้นเดียว และแล้วในปี ค.ศ. 1959 เออร์นี (Jean Hoerni) และ นอยซ์ (Robert Noyce) ก็สามารถพัฒนาแผงวงจรรวมดังกล่าว (Integrated Circuit หรือ IC) ได้สำเร็จ และเพียงปีเดียวเท่านั้นแผงวงจรรวมดังกล่าวก็เข้าไปแทนที่อุปกรณ์สารกึ่งตัวนำแบบแยกส่วนถึง 90% เลยที่เดียว ในช่วงต้นๆ ของทศวรรษ 1960 นั้น วงจรรวมยังไม่มีความซับซ้อนมาก โดยอาจมีทรานซิสเตอร์ประมาณ 20-200 ตัวต่อแผ่นชิพหนึ่งแผ่น และเพิ่มขึ้นมาเป็น 200-5000 ตัวในช่วงปี 1970 ปัจจุบันนี้เรามีแผงวงจรรวมที่มีทรานซิสเตอร์นับล้านตัวเลยทีเดียว รูปที่ 1 ความซับซ้อนของวงจรรวม (ภาพจาก IBM)การผลิตไอซี - บทบาทของไมโครเทคโนโลยีถึงแม้ปัจจุบันการผลิตชิพไอซีจะมีเทคโนโลยีที่ก้าวหน้ามากจนกระทั่งคนในวงการอุตสาหกรรมเรียกมันว่าไฮเทคโนโลยีก็ตามขั้นตอนและกระบวนการที่ใช้ผลิตก็ยังอาศัยแบบแผนที่คิดค้นขึ้นมาตั้งแต่สมัยของเออร์นีและนอยซ์การผลิตชิพนั้นเริ่มต้นโดยการนำทรายมาแยกเอาซิลิกอนที่มีความบริสุทธิ์สูง ระดับ 99.9999999 เปอร์เซ็นต์ นั่นก็คือในหนึ่งพันล้านอะตอมนั้น จะมีอะตอมของธาตุอื่นปลอมปนมาได้ไม่เกินหนึ่งอะตอมเท่านั้น โดยปล่อยให้ซิลิกอนตกผลึกเป็นแท่งกลมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาด 6 ถึง 8 นิ้ว จากนั้นนำแท่งซิลิกอนมาฝานออกเป็นแผ่นกลมบางๆ ที่มีความหนาขนาด 0.002 นิ้ว ที่เรียกว่าแผ่นเวเฟอร์ (wafer) ขั้นตอนต่อไปก็คือ ทำให้ผิวของเวเฟอร์นั้นอยู่ในรูปของออกไซด์ โดยนำไปสัมผัสกับไอน้ำร้อนๆ ออกไซด์ดังกล่าวมีประโยชน์ในการเป็นฉนวนไฟฟ้า เป็นตัวควบคุมสนามไฟฟ้า เป็นตัวป้องกันการโดพ (dope) สารในบริเวณที่ไม่ต้องการ เนื่องจากความสามารถในการป้องกันแผ่นเวเฟอร์ จากการรบกวนจากภายนอกของชั้นออกไซด์ แผ่นเวเฟอร์จึงแทบจะไม่มีประโยชน์เลยหากถูกเคลือบโดยออกไซด์ทั้งหมดขั้นตอนต่อไปจึงต้องทำการขจัดชั้นของออกไซด์ออกไปในบริเวณที่จะใช้งาน วิธีนี้เรียกว่าวิธีสร้างลายวงจรด้วยแสง (Photolithography) โดยนำแผ่นเวเฟอร์มาเคลือบด้วยสารเคมีที่ไวต่อแสง โดยสารเคมีดังกล่าวจะละลายในตัวทำละลายได้ดีหากโดนแสง ดังนั้นเมื่อนำลายวงจรมาเป็นฉากกั้นหน้าแผ่นเวเฟอร์ แล้วฉายแสงลงไปบนฉาก บริเวณที่แสงส่องลงไปโดนเวเฟอร์นี้ แสงจะไปเปลี่ยนคุณสมบัติของสารเคมีที่เคลือบอยู่ทำให้ละลายออกได้ง่าย ซึ่งเมื่อผ่านตัวทำละลายลงไป มันก็จะไปขจัดเอาชั้นออกไซด์ออกไปด้วย ส่วนบริเวณที่ไม่โดนแสงก็ยังคงมีชั้นออกไซด์นั้นอยู่ ดังนั้นการทำ Photolithography หลายๆ ครั้ง ก็จะสามารถสร้างลายวงจรที่มีความซับซ้อนได้ รูปที่ 2 แผ่นเวเฟอร์หนึ่งแผ่นสามารถผลิตชิพได้นับร้อยสี่เหลี่ยมสีแดงในภาพคือขนาดของวงจรรวมทั้งหมดที่จะนำไปบรรจุในชิพ (ภาพจาก Fullman บริษัท)เมื่อได้แผ่นเวเฟอร์ที่มีลายวงจรมาแล้วแผ่นเวเฟอร์จะถูกนำมาโดพด้วยสิ่งแปลกปลอมเพื่อให้ซิลิกอนมีสมบัตินำไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงไป

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

และดูเหมือนไม่ว่าเราจะมองไป ณ เราก็จะพบสิ่งประดิษฐ์ของมนุษย์ บทความนาโนเทคโนโลยีในตอนนี้ และพัฒนาศาสตร์ของอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งกำลังจะเดินทางมาถึงจุดอับให้สามารถพัฒนาต่อไปได้การกล่าวเช่นนี้อาจทำให้หลาย ๆ ท่านรู้สึกไม่สบายใจเท่าไรนัก ดังที่กอร์ดอนมัวร์ผู้ก่อตั้ง บริษัท อินเทลกล่าวไว้ว่า หรือไมโครชิพนี้จะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าทุกๆ 18 เดือน " (กฎของมัวร์) ซึ่งได้รับการยอมรับ ให้มีความเร็วสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว ปีครึ่งเช่นเดียวกัน (รังสีแคโทดหลอด) ของเซอร์วิลเลียมครุกส์ (Sir William Crookes) ในปี ค.ศ. 1875 อันนำไปสู่การค้นพบรังสีเอ็กซ์โดยเรินท์เกน (วิลเฮล์คอนราดเอกซเรย์) ในปีค. ศ . 1895 และการค้นพบอิเล็กตรอนโดยทอมสัน (โจเซฟทอมสัน) ในปี ค.ศ. 1897 จากนั้นในปี ค.ศ. 1904 เฟลมิง (จอห์นเฟลมมิ่งแอมโบรส) จากนั้นอีก 2 ปีต่อมาฟอเรสต์ (ลี De Forest) ถัดมาอีก 13 ปีคือในปี ค.ศ. 1919 ชอตต์กี (วอลเตอร์กี) คิดค้นหลอดสุญญากาศแบบหลายขั้ว ค.ศ. 1940 หลังจากที่หลอดสุญญากาศแสดงบทบาท 3 ทศวรรษโดยโอลห์ (รัสเซล Ohl ชูเมค) ชอคลี (วิลเลียมแบรดฟอ Schockley) แบรตเทน (วอลเตอร์เอช Brattain) และบาร์ดีน (จอห์น Bardeen) ในปี ค.ศ. 1948 มีขนาดเล็กลงและราคาถูกลงมาก ซึ่งเป็นงานที่ค่อนข้างยุ่งยาก รวมทั้งวงจร และแล้วในปี ค.ศ. 1959 เออร์นี (ฌอง hoerni) และนอยซ์ (โรเบิร์ต Noyce) ก็สามารถพัฒนาแผงวงจรรวมดังกล่าว (Integrated Circuit หรือ IC) ได้สำเร็จ 90% เลยที่เดียวในช่วงต้น ๆ ของทศวรรษ 1960 นั้นวงจรรวมยังไม่มีความซับซ้อนมากโดยอาจมีทรานซิสเตอร์ประมาณ 20-200 ตัวต่อแผ่นชิพหนึ่งแผ่นและเพิ่มขึ้นมาเป็น 200-5,000 ตัวในช่วงปี 1970 1 ความซับซ้อนของวงจรรวม (ภาพจาก IBM) การผลิตไอซี - และ ระดับ 99.9999999 เปอร์เซ็นต์นั่นก็คือในหนึ่งพันล้านอะตอมนั้น 6 ถึง 8 นิ้ว ที่มีความหนาขนาด 0.002 นิ้วที่เรียกว่าแผ่นเวเฟอร์ (เวเฟอร์) ขั้นตอนต่อไปก็คือ โดยนำไปสัมผัสกับไอน้ำร้อนๆ เป็นตัวควบคุมสนามไฟฟ้าเป็นตัวป้องกันการโดพ (ยาเสพติด) สารในบริเวณที่ไม่ต้องการ (photolithography) แล้วฉายแสงลงไปบนฉากบริเวณที่แสงส่องลงไปโดนเวเฟอร์นี้ ซึ่งเมื่อผ่านตัวทำละลายลงไป ดังนั้นการทำ photolithography หลาย ๆ ครั้ง 2 (ภาพจาก Fullman

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

นาโนอิเล็กทรอนิกส์

ปัจจุบันเรากำลังอาศัยอยู่ในโลกอิเล็กทรอนิกส์และดิจิทัลคอมพิวเตอร์ศาสตร์ของอิเล็กทรอนิกส์ทำให้มนุษย์เราสรรสร้างสิ่งอำนวยความสะดวกขึ้นมามากมายและดูเหมือนไม่ว่าเราจะมองไปฃเราก็จะพบสิ่งประดิษฐ์ของมนุษย์ที่มีส่วนของอิเล็กทรอนิกส์เป็นองค์ประกอบอยู่แทบทั้งสิ้นจนอาจกล่าวได้ว่าอิเล็กทรอนิกส์เป็นพื้นฐานของอารยะธรรมสมัยใหม่บทความนาโนเทคโนโลยีในตอนนี้และพัฒนาศาสตร์ของอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งกำลังจะเดินทางมาถึงจุดอับให้สามารถพัฒนาต่อไปได้การกล่าวเช่นนี้อาจทำให้หลายๆท่านรู้สึกไม่สบายใจเท่าไรนักวิศวกรคอมพิวเตอร์ส่วนใหญ่ไม่อยากยอมรับความจริงข้อนี้ที่เราสามารถพัฒนาคอมพิวเตอร์ให้มีความเร็วสูงขึ้นในอัตราที่สูงดังที่กอร์ดอนมัวร์ผู้ก่อตั้งบริษัทอินเทลกล่าวไว้ว่า " จำนวนของทรานซิสเตอร์ซึ่งบรรจุอยู่บนแผ่นวงจรรวมค็อคไมโครชิพ18 เดือน " คำกล่าวอันสร้างชื่อแก่เขาในฐานะกฎของมัวร์ ( กฎของมัวร์ ) ซึ่งได้รับการยอมรับและเป็นแรงกดดันให้วงการผลิตชิพสามารถพัฒนาชิพให้มีความเร็วสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว