Naannee Atoome

Naannee Atoome (Afaan Ingiliffaan: Integrated Circuit - IC), yeroo baayyee billee (chip) jedhamuun beekama, qaama elektirooniksii baayyee xixiqqaa kan qaamolee elektirooniksii biroo (akka taraansistarootaa, morkitootaa, fi kuustootaa) miliyoonaan ykn biiliyoonaan lakkaa'aman of keessatti qabateedha. Qaamoleen kun hundi Hallagaa walakkaa daddabarsaa tokko, irra caalaan isaa siiliikoonii irraa hojjetamu, irratti kan ijaaramanidha. Jechi atoome asitti hiika "bakka tokkotti kan walitti qindaa'e" ykn "kan hin qoodamne" jedhu qaba.

Argannoon naannee atoome teeknooloojii jaarraa 20ffaa keessatti isa guddaadha. Inni bu'uura jijjiirama elektirooniksii ammayyaati. Sababni isaas, qaamolee gurguddoo fi addaan faffaca'anii turan bakka tokkotti walitti qindeessuun meeshaaleen elektirooniksii akka xiqqaatan, saffisaan hojjetan, gatiin isaanii gad bu'u, akkasumas amansiisoo akka ta'an taasiseera. Kompiitaroota gurguddoo kutaa guutan irraa kaasee hanga bilbiloota harkatti qabannutti (smartphones), jijjiiramni dhufe hundi bu'aa argannoo kanaati.

Seenaa Argannoo

Ka'umsa: Rakkoo Elektirooniksii Durii

Jaarraa 20ffaa walakessa dura, naanneewwan elektirikii (electrical circuits) kan ijaaraman qaamolee dhuunfaa (discrete components) kanneen akka tuubii vaakiyuumi, taraansistaroota, fi kkf funyoon walitti qabsiisuuni. Keessattuu, tuubiin vaakiyuumiin kompiitaroota jalqabaa keessatti akka bancuftuu(switch) tajaajilaa ture. Haa ta'u malee, tuubiiwwan kunniin gurguddoo, anniisaa baayyee fayyadaman, hoo'a guddaa maddisiisan, fi yeroo gabaabaa keessatti kan caban turan. Kompiitarri ENIAC, fakkeenyaaf, tuubiiwwan 18,000 ol fayyadama ture, kunis kutaa guddaa guutee, yeroo hundaa suphaa barbaada ture.

Kalaqni taraansistarii bara 1947tti laabiraatorii Bell keessatti, jijjiirama guddaa fide. Taraansistaroonni tuubii vaakiyuumiin baayyee xixiqqoo, saffisoo, amansiisoo, fi anniisaa xiqqoo kan fayyadaman turan. Kunis meeshaaleen elektirooniksii akka xiqqaatan taasise, fakkeenyaaf raadiyoo poocketii uume. Haa ta'u malee, rakkoon haaraan dhufe: "cunqursaa lakkoofsaa" (tyranny of numbers). Naannee walxaxaa ijaaruuf, taraansistaroota, morkitoota, fi kuustoota kumaatamaan lakkaa'aman harkaan walitti qabsiisuun barbaachisaa ture. Kunis hojii dadhabsiisaa, gatii qaalii, fi dogoggoraaf saaxilamaa ture.

Argannoo Naannee Atoome

File:Kilby integrated circuit.jpg

Naannee atoome isa jalqabaa kan Jaak Kilbii hojjete, 1958.

Rakkoo kana furuuf qorattoonni hedduun carraaqaa turan. Argannoon guddaan garuu bara 1958 fi 1959 keessa, walabaan, ogeeyyii lamaan dhufe. Bara **1958**, ogeessi injinarii Teeksaas Inistirumeentis (Texas Instruments) keessa hojjetu, Jaak Kilbii (Jack Kilby), yaada qaamolee hunda wantoo tokko irraa hojjechuu jedhu maddisiise. Inni naannee atoome isa jalqabaa kan hojii hojjetu jermeniyeemii irraa ijaaree agarsiise. Moodeelli isaa kun morkituu, kuustuu, fi taraansistarii qaama tokko irratti qabaatus, kutaaleen isaa funyoo warqee haphiin walitti hidhamanii turan. Kunis oomisha hammana guddaaf rakkisaa ture.

Walabumaan, bara **1959**, Roobert Nooyis (Robert Noyce) kan Feeyirchaayild Semiikondaktar (Fairchild Semiconductor) keessa hojjetu, adeemsa fooyya'aa kan "monolithic idea" jedhamuun beekamu hojiirra oolche. Adeemsi isaa kun qaamolee hunda siiliikoonii tokko irratti ijaaruu fi funyoo sibiilaa (aluminum) baqqaana (layer) irratti maxxansuun walitti qabsiisuu dabalata. Kunis funyoo harkaan hidhuu hambisuun, oomisha salphaa, rakasa, fi amansiisaa taasise. Adeemsi Nooyis kun oomisha naannee atoomeetiif bu'uura ta'ee, hanga har'aattis kan tajaajiludha. Kilbii fi Nooyis lamaanuu abbootii argannoo naannee atoome jedhamuun beekamu.

Akkaataa Itti Hojjetamu fi Caasaa

Naannee atoome tokko irra caalaan isaa Hallagaa siiliikoonii (silicon wafer) qulqulluu irraa hojjetama. Hallagaa kana irratti, adeemsa oomishaa walxaxaa ta'een, qaamoleen elektirooniksii bu'uuraa armaan gadii lakkoofsa hedduun ijaaramu:

Taraansistarii (Transistor): Qaama naannee atoome keessaa isa barbaachisaadha. Akka bancuftuu(switch) elektirikii banaa fi cufuu ykn akka guddistuu (amplifier) mallattoo elektirikiitti tajaajila. Isaan bu'uura oomisha loojik geetii (logic gates) fi kuufannoo kompiitaraati.
Morkituu (Resistor): Ya'a kaarentii elektirikii to'achuuf ykn hir'isuuf gargaara.
Kuustuu (Capacitor): Chaarjii elektirikii yeroo gabaabaaf kuusuun akka baatrii xiqqootti tajaajila.
Daayoodii (Diode): Kaarentiin kallattii tokko qofaan akka yaa'u kan hayyamuudha.

Adeemsa Oomishaa (Fabrication)

Oomishni naannee atoome adeemsa baayyee qulqulluu fi walxaxaa kan qabu yoo ta'u, kutaa addaa "mana qulqulluu" (cleanroom) jedhamu keessatti gaggeeffama. Adeemsi bu'uuraa Maxxansa Ifaa (Photolithography) jedhamuun beekama.

Tarkaanfiiwwan ijoo:

Dizaayinii: Injinariin dizaayinii naannee barbaadamu kompiitaraan kaasa.
Maaskii (Mask): Dizaayiniin sun gara maaskii ifa hin dabarsineetti jijjiirama.
Hallagaa Siiliikoonii: Xalaxaan siiliikoonii qulqulluun keemikaala ifaaf miira qabu (photoresist) dibama.
Ibsuu (Exposure): Ifni altiraavaayoleetii cimaan maaskii keessa darbee Hallagaa sana rukuta. Kunis suuraa dizaayinii sanaa keemikaalicha irratti maxxansa.
Haqachuu (Etching):Kutaaleen siiliikoonii keemikaalaan hin haguugamin haqaamuun boca barbaadamu argatu.
Doopingii (Doping): Atoomota biroo (akka booronii ykn foosfarasii) itti dabaluun amaloota elektirikii siiliikoonii jijjiiru.
Irra deddeebii: Adeemsi kun baqqaana (layer) hedduu ijaaruuf si'a dhibbaan lakkaa'amu irra deddeebi'ama.
Kukkutuu fi Maxxansuu: Dhumarratti, xalaxaan sun gara billeewwan xixiqqootti kukkutamee, tokkoon tokkoon isaa pilaastikii ykn seraamikii keessatti maxxanfamee, miila sibiilaa itti baafama.

Gosoota Naannee Atoome

Naannee atoome bakka gurguddoo sadiitti qoodamuu danda'a:

Naannee Atoome Dijitaalaa (Digital ICs): Odeeffannoo bifa lakkoofsa baayinarii (0 fi 1) ta'een dalagu. Isaan kun loojik geetii (logic gates) fayyadamuun hojii herregaa fi loojikaa raawwatu. Fakkeenyi isaa: maayikiropooseesaroota (CPU), kuufannoo (ykn memorii) (RAM, ROM).
Naannee Atoome Anaaloogii (Analog ICs): Mallattoolee walirraa hin cinne kan akka sagalee, ifaa, ykn hoo'iyyaa dalagu. Isaanis mallattoo guddisuu, sulsuluu, fi jijjiiruuf oolu. Fakkeenyi isaa: guddistuu sagalee (amplifiers), qajeelchaa humnaa (power regulators).
Naannee Atoome Walmakaa (Mixed-Signal ICs): Dalagaa dijitaalaa fi anaaloogii lamaanuu billee tokko irratti kan qindeessudha. Isaan kun meeshaalee ammayyaa akka bilbiloota harkaa keessatti baay'inaan argamu.

Faayidaa fi Jijjiirama Fide

Xiqqeessuu (Miniaturization): Meeshaaleen baayyee xiqqaatanii humna guddaa akka qabaatan taasise.
'Gatii Gad-buusuu (Cost Reduction): Oomishni isaa hamma guddaan (mass production) waan gaggeeffamuuf, gatiin billee tokkoo baayyee rakasa.
Saffisa Dabaluu (Increased Speed): Elektiroononni fageenya gabaabaa waan deemaniif, dalagaan saffisaan raawwatama.
Ammantii Guddisuu (Improved Reliability): Qaamoleen walitti qabsiifaman (solder joints) waan hin jirreef, carraan cabuu isaanii baayyee xiqqaadha.
Humna Qusachuu (Lower Power Consumption): Qaamoleen xixiqqoon anniisaa muraasa fayyadamu.

Seera Muur (Moore's Law)

Bara 1965, Goordan Muur (Gordon Moore), hundeessitoota Intel keessaa tokko, tilmaama beekamaa tokko kaa'e: "Lakkoofsi taraansistarootaa naannee atoome irratti argaman, naannoo waggaa lamaatti dachaan dabala." Tilmaamni kun "Seera Muur" jedhamuun beekamee, waggoota 50 oliif industirii semiikondaktarii qajeelchaa ture. Seerri kun sababa guddina ariifataa humna kompiitaraa fi jijjiirama teeknooloojiiati. Haa ta'u malee, dhiheenya kana guddinni kun seera fiiziksii (quantum tunneling)tiin daangeffamaa jira.

Fayyadama

Har'a, naanneewwan atoome jireenya keenya keessatti bakka hundatti argamu:

Kompiitaroota, Laaptooppii, fi Taableetota keessatti
Bilbiloota harkaa (Smartphones) fi meeshaalee elektirooniksii biroo keessatti
Konkolaattota ammayyaa (manaajimantii motoraa, ABS, GPS) keessatti
Televizhiniiwwan, firijoota, fi maashinoota uffata miican keessatti
Meeshaalee yaalaa (akka kaameraa qaama keessaa) keessatti
Saateelaayitoota, xiyyaarota, fi meeshaalee waraanaa keessatti