சில்லுவின் கதை – பேராசிரியர் ராஜேஷ் ஜெலே – ஐஐடி பம்பாய் (Chip Story – Prof. Rajesh Zele – IIT Bombay)
இந்த அரையாண்டு ஐஐடி பம்பாயில் CMOS அளவியல் ஒருங்கிணைந்த மின்சுற்று (CMOS Analog Integrated Circuit – IC) வடிவமைப்பு வகுப்பில் ஒரு புதிய பரிசோதனையைச் செய்து வருகிறேன். ஒவ்வொரு வகுப்பின் முடிவிலும், “சில்லுவின் கதை” என்ற தலைப்பில் சில்லுவின் வரலாறு பற்றி சில நிமிடங்கள் பேசுகிறேன். திரிதடையத்தின் (transistor) தொடக்கத்தில் இருந்து, நாம் எப்படி இங்கு வந்து சேர்ந்தோம் என்ற ஒரு வரலாற்றுக் கண்ணோட்டத்தை மாணவர்களுக்கு வழங்க முயற்சிக்கிறேன். இந்த அதிவேகப் புரட்சியின் முன்னோடிகளுக்கு எனது நன்றியைச் செலுத்தும் முறை இதுவே.
சில்லுப் போர் – கிறிஸ் மில்லர் (Chip War – Chris Miller), மிகவும் தீவிரமான சூழ்நிலை ஏற்படும் போது – பிரணய் கோடஸ்தனே / அபிராம் மஞ்சி (When The Chips Are Down – Pranay Kotasthane / Abhiram Manchi) என்ற நூல்கள், பல இணைய ஆதாரங்கள், கேள்விப்பட்ட குட்டிக்கதைகள் ஆகியவற்றின் அடிப்படையில்.
இந்தியா பெரிய அளவில் சில்லு தயாரிப்பிலும் சிலிக்கான் வில்லை (wafer disc) தயாரிப்பிலும் இறங்கி இருக்கிறது
0:44 பன்னாட்டு அரசியல் மற்றும் வெளிநாட்டு உறவுகளில் நிலவும் சூழல் காரணமாக இந்தியாவுக்குப் பெரிய அளவில் சில்லு தயாரிப்பிலும், அதன் அடிப்படை மூலப்பொருளான சிலிக்கான் வில்லை தயாரிப்பிலும் இறங்கும் வாய்ப்பு தற்போது கிடைத்திருக்கிறது.
1:05 இரண்டாம் உலகப் போர் பெரும்பாலும் எஃகுப் போராக இருந்தது. எஃகு வானூர்திகள் மற்றும் கனரகத் துப்பாக்கிகளில் (artillery guns) இருந்து எஃகுக் குண்டுகள் சுடப்பட்டன.
1:51 இந்தக் கதையில் முக்கிய பாத்திரங்களில் ஒருவர் அகியோ மோரிட்டா (Akio Morita), இவர் போர்க்காலத்தில் ஜப்பானில் இருந்தார். மற்றொருவர் மோரிஸ் சாங் (Morris Chang). இவர் போர்க்காலத்தில் சைனாவில் இருந்தார். மூன்றாமவர் ஆண்டி குரோவ் (Andy Grove). இவர் போர்க்காலத்தில் ஹங்கேரியில் இருந்தார்.
2:18 அந்தச் சமயத்தில் அவர்கள் எதையோ செய்யத் தொடங்கினார்கள். ஆனால் அதன் முழுத் தாக்கத்தை நாம் இப்போதுதான் காண்கிறோம்.
அமெரிக்கக் குண்டுகளில் 20% மட்டுமே அவற்றின் இலக்கிலிருந்து 1000 அடி சுற்றுவட்டாரத்துக்குள் விழுந்தன
7:38 இரண்டாம் உலகப் போரில் ஒரு புள்ளி விவரம் என்னவென்றால், அமெரிக்கக் குண்டுகளில் 20% மட்டுமே அவற்றின் இலக்கிலிருந்து 1000 அடி சுற்றுவட்டாரத்துக்குள் விழுந்தன. மற்ற 80% அதற்கும் வெளியில்தான் விழுந்தன. இதைவிட அதிகத் துல்லியம் தேவையென்றால், துல்லியமான கணக்கீடுகளைத் துரிதமாகச் செய்ய வேண்டும்.
8:23 அப்பொழுது அனைத்து குண்டுப் பாதைக் கணக்கீடுகளும் இயந்திரவியலில் பல்லிணை அடிப்படையிலானவை.
இருமக் கணக்கீடு – வால்வு எரிந்தால் ஒன்று அணைந்தால் சுழியம்
8:46 இதில் முதல் புரட்சிகர மாற்றம் என்னவென்றால் அவர்கள் குண்டுப் பாதைக் கணக்கீட்டுக்கு மின்னணு வால்வு (valve) எனும் வெற்றிடக் குழாய்களைப் (vacuum tubes) பயன்படுத்தத் தொடங்கினர்.
9:09 வானூர்தி பறக்கும் உயரம், வேகம், திசை, காற்றின் வேகத்துக்கான திருத்தம் போன்றவற்றை வைத்து எந்த இடத்தில் வானூர்திகளிலிருந்து குண்டுகளைக் கீழே விட்டால் இலக்கில் விழும் எனக் கணக்கிடவேண்டும். இந்த வேலைக்கு அவர்கள் கையால் கணக்கீடு செய்ய மனிதர்களையும் முன்னர் பயன்படுத்திக் கொண்டிருந்தனர்.
10:35 வெற்றிடக் குழாய் அல்லது வால்வு எனும் விளக்கு எரிந்தால் 1 (ஒன்று) என்றும் அணைந்தால் 0 (சுழியம்) என்றும் வைத்துக்கொண்டு கணக்கீடு இயந்திரம் வேலை செய்தது.
11:20 இதுவே இருமக் கணக்கீட்டின் (binary computing) தொடக்கம் என்று சொல்லலாம்.
18,000 வால்வுகள் பயன்படுத்தி பீரங்கிக் குண்டுப் பாதைக் கணினி
11:36 எனியாக் (Eniac) என்பது 1945 இல் உருவாக்கிய 18,000 வால்வுகள் கொண்ட பீரங்கிக் குண்டுப் பாதைக் கணினி. இந்தக் கணினியையே சங்கேத மொழியில் குறியிட்ட தகவல்களில் (encrypted message) மறையீடு நீக்கம் (code breaking) செய்யவும் பயன்படுத்தினார்கள். இந்தக் கணினி ஒரு முழு அறையின் அளவு இருக்கும். சராசரியாக இரண்டு நாட்களுக்கு ஒருமுறை ஒரு வால்வு செயலிழக்கும். அதை மிகவும் மெனக்கெட்டு மாற்ற வேண்டும்.
12:45 ஆகவே இந்த வால்வுக்குப் பதிலாக ஒரு சிறிய, மலிவான மற்றும் வேகமான சுவிட்சைக் கண்டுபிடிக்கப் பெரு முயற்சி எடுத்தார்கள்.
12:55 இந்தத் தேடலில் ஈடுபட்ட தொலைநோக்கர்களில் அகியோ மோரிட்டாவும் ஒருவர்.
அமெரிக்காவில் பெல் ஆய்வகத்தில் குறைக்கடத்தி (semiconductor) ஆய்வு
13:35 நம் கதையின் அடுத்த நாயகன் வில்லியம் ஷாக்லி (William Shockley). லண்டனில் பிறந்த இவர் அமெரிக்காவில் கால்டெக்கில் (Caltech) படித்தார், எம்ஐடியில் (MIT) முனைவர் பட்டம் பெற்றார். பின்னர் பெல் ஆய்வகத்தில் (Bell Labs) பணிபுரிந்தார். குறைக்கடத்திகள் (semiconductors) சில குறிப்பிட்ட நிலைகளில் மட்டுமே மின்சாரத்தைக் கடத்தும். இவர் குறைக்கடத்தி பற்றி ஒரு கோட்பாட்டை உருவாக்கினார். அதை ஒரு பரிசோதனை மூலம் நிரூபிக்க முயன்றார். ஆனால் அந்தப் பரிசோதனை தோல்வியடைந்தது.
16:55 ஜான் பார்டீன் (John Bardeen), வால்டர் பிராட்டெய்ன் (Walter Brattain) ஆகியோர் பெல் ஆய்வகத்தில் ஷாக்லியின் குழுவில் பணியாற்றினர். 1947 இல் அவர்கள் வேறு ஒரு பரிசோதனையைக் கொண்டு வந்தனர். ஜெர்மானியத்தின் ஒரு பாளம், அதன் ஒருபுறம் ஒரு உமிழ்ப்பான் (emitter), மறுபுறம் ஒரு சேகரிப்பான் (collector). ஒரு தொடுகை (contact) வழியாகப் பாயும் மின்னோட்டத்தை மற்றொரு தொடுகைக்கு அளிக்கப்படும் மின்னழுத்தத்தின் அடிப்படையில் கட்டுப்படுத்தி, மின் சமிக்ஞைகளை 100 மடங்கு வரை பெருக்க (amplification) இந்த அமைப்பு வழிசெய்தது. இதுதான் உலகிலேயே முதன்முதல் டிரான்சிஸ்டர். டிரான்ஸ்மிட்டரும் ரெசிஸ்டரும் இருப்பதால் இதற்கு டிரான்சிஸ்டர் என்று பெயரிட்டனர். 1956 ஆம் ஆண்டு இந்தக் கண்டுபிடிப்பிற்காக இயற்பியலுக்கான நோபல் பரிசு பெற்றார்கள்.
முதல் ஒருங்கிணைந்த மின்சுற்றுகளின் (integrated circuit) கண்டுபிடிப்பு
20:50 நம் கதையின் அடுத்த நாயகன் ஜேக் கில்பி (Jack Kilby). வெற்றிடக் குழாய்களுக்குப் பதிலாக இந்த டிரான்சிஸ்டர்களாக மாற்றினாலும், ஆயிரக்கணக்கான டிரான்சிஸ்டர்களை இணைக்க நிறையக் கம்பிகள் தேவைப்பட்டன. ஆகவே அவற்றை இணைப்பதும் சரிசெய்வதும் மிகக் கடினமாக இருந்தது. ஜேக் கில்பி 1958 இல் டெக்சாஸ் இன்ஸ்ட்ருமென்ட்ஸ் (Texas Instruments) நிறுவனத்தில் பணிபுரிந்தபோது, டிரான்சிஸ்டர்கள், மின்தடையங்கள் மற்றும் மின்தேக்கிகள் போன்ற பல்வேறு சாதனங்களை அடித்தளப்பொருளிலேயே (substrate) ஒரே அலகாக (unit) ஒருங்கிணைத்தார். இதுவே முதல் ஒருங்கிணைந்த மின்சுற்றுகளின் கண்டுபிடிப்பு.
24:40 இந்தக்குழுப் புகைப்படம் எட்டு திறமையான நபர்களைக் காட்டுகிறது, இவர்கள் ராபர்ட் ஷாக்லியின் நிறுவனத்தை விட்டு வெளியேறி 1957 இல் ஃபேர்சைல்ட் செமிகண்டக்டரை (Fairchild Semiconductor) நிறுவினர். இவர்கள் இந்தத் துறையில் பல பெரிய காரியங்களைச் சாதித்தனர். கார்டன் மூர் (Gordon Moore), பிற்காலத்தில் மூரின் விதிமுறையை (Moore’s Law) முன்மொழிந்தார். யூஜின் கிளைனர் (Eugene Kleiner), பெர்கின்ஸ் (Perkins) உடன் இணைந்து கிளைனர் பெர்கின்ஸ் (Kleiner Perkins) என்ற முதல் துணிகர மூலதன (venture capital) நிறுவனத்தை நிறுவினார். இது “சிலிகான் பள்ளத்தாக்கு (Silicon Valley)” என்ற பெயரையும் கொண்டு வந்தது. பாப் நொய்ஸ் (Bob Noyce), 1968 இல் மற்றவர்களுடன் இணைந்து இன்டெல் கார்ப்பரேஷன் (Intel Corporation) நிறுவனத்தை நிறுவினார். டிரான்சிஸ்டர்கள், மின்தடையங்கள் மற்றும் மின்தேக்கிகள் போன்ற அனைத்து சாதனங்களையும் நேரடியாகக் குறைக்கடத்தி தளப்பொருளில் (substrate) உருவாக்கும் “பிளானர் செயல்முறையை (planar process)” ஜீன் ஹோர்னி (Jean Hoerni) உருவாக்கினார்.
28:27 கம்பிகள் அதிகமானால் அவற்றைப் பராமரிப்பது மிகவும் சிக்கலாகிறது. கம்பிகளுக்குப் பதிலாக உலோகத்தைப் பூசலாமே (paint) அல்லது படியவைக்கலாமே (deposit) என்ற யோசனையை பாப் நொய்ஸ் கொண்டு வந்தார். அதே அடி மூலக்கூறில் கம்பிப் பாதையில் கம்பிகளுக்குப் பதிலாக உலோகத்தைப் படிய வைக்கும் செயல்முறையை உருவாக்கினார்கள்.
29:00 இம்மாதிரி இவர்கள் பல சாதனங்களையும் உலோக இணைப்புகளையும் ஒரே அடித்தளப்பொருளில் படிய வைத்தார்கள். இது பல்லாயிரக்கணக்கான மின்கம்பிகளை சமாளிக்க வேண்டிய பிரச்சினைக்கு நல்ல தீர்வாக அமைந்தது. ஆனால் இந்த ஒருங்கிணைந்த மின்சுற்று வடிவமைப்பில் புதிய பிரச்சினை ஒன்றும் எழுந்தது. அந்த நேரத்தில் இதை உற்பத்தி செய்வதற்கு 50 மடங்கு அதிக செலவு ஆயிற்று.
இத்தொடரில் அடுத்த கட்டுரை: விண்வெளியிலும் ஏவுகணையிலும் சோவியத் ரஷ்யாவுடன் போட்டி
சோவியத் ரஷ்யா முதல் செயற்கைக்கோளான ஸ்புட்னிக்கை (Sputnik) விண்வெளியில் செலுத்தியது. அறுபதுகள் முடிவதற்குள் ஒரு மனிதனை நிலவில் இறக்கி, பாதுகாப்பாகத் திரும்பக் கொண்டுவரும் இலக்கு. அமெரிக்க கடற்படையின் ஏவுகணைக்கான வழிகாட்டிக் கணினி. போட்டோலித்தோகிராபி (photolithography) செயல்முறை கண்டுபிடிப்பு.
தமிழாக்கம்: இரா. அசோகன்