આજનાં ડિવાઇસીઝનું હાર્દ હોય છે તેમનામાંની ચીપ. આ નાની અમથી ચીપ અત્યારે કારકિર્દીની મોટી તકો ઊભી કરી રહી છે. પરંતુ તેની ચર્ચા કરતાં પહેલાં કમ્પ્યુટર્સ અને તેમાંની ચીપ કેવી રીતે વિકસી તેની વાત જાણી લઈએ.

છેલ્લા ૫૦ વર્ષમાં અને ખાસ તો છેલ્લા ૨૦ વર્ષમાં મનુષ્યજાતે દરેક ક્ષેત્રે જે હરણફાળ ભરી છે એમાં કમ્પ્યુટરનો ખૂબ મોટો ફાળો છે. કમ્પ્યુટરની ઝડપ અને ક્ષમતા તેમાં નાખવામાં આવેલા માઈક્રો-પ્રોસેસર, અથવા ચીપ્સ ઉપર આધાર રાખે છે અને ફક્ત કમ્પ્યુટર જ નહિ ફોન, ડિજિટલ કેમેરા, વીડિયો ગેમ આ સૌ ચીપ્સ પર જ ચાલે છે. આ ચીપ્સને વિકસાવીને વધુ ને વધુ પરિષ્કૃત કરવા માટે સતત સંશોધન અને ચરમ કક્ષાનું ડિઝાઇનિંગ ચાલતું રહે છે. કારણ સ્પષ્ટ છે, જેની પાસે વધુ શક્તિશાળી ચીપ્સ હશે તે વધુ જોરદાર ડિજિટલ સાધનો બનાવી શકશે અને નફો રળશે!

કમ્પ્યુટર ચીપ્સના વર્તમાન અને ભવિષ્ય વિષે ચર્ચા કરતા પહેલા કમ્પ્યુટરનો ભૂતકાળ અને ઉત્ક્રાંતિ ક્રમ તપાસીએ.

કમ્પ્યુટરની પરિકલ્પના તો છેક ૧૭મી સદીમાં જ થવા માંડી હતી. સર્વ પ્રથમ કમ્પ્યુટર બનાવવાનું શ્રેય જાય છે બ્રિટનના ચાર્લ્સ બેબેજને. બેબેજે ૧૯મી સદીમાં બનાવેલું કમ્પ્યુટર મિકેનીકલ પ્રકારનું હતું, પણ કમનસીબે અનેક કારણોસર તે સંપૂર્ણપણે વિકસાવી ન શકાયું. કમ્પ્યુટર બનાવવાના પ્રયત્નો તો જો કે અન્ય સંશોધકોએ એ સમયમાં ચાલુ જ રાખ્યા.

ત્યાર પછી ૨૦મી સદીની શ‚આતમાં અનેક સંશોધકોએ ઇલેક્ટ્રો-મિકેનીકલ પ્રકારના કમ્પ્યુટર બનાવવાના પ્રયત્નો કયર્િ અને સફળતા પણ મેળવી. આ પ્રકારના કમ્પ્યુટરમાં ગણતરી ચક્રો જેવા કળ-પૂર્જા વડે થતી અને તે વીજળીથી ચાલતા. આ કમ્પ્યુટરની સૌથી મોટી મર્યાદા એ હતી કે તે પૂર્ણપણે પ્રોગ્રામેબલ ન હતાં, કહો કે કમ્પ્યુટરને બદલે કેલ્ક્યુલેટર જેવાં વધુ હતાં.

શક્તિશાળી વીજાણુ કમ્પ્યુટર બનાવવાની જરુ‚રિયાત ઊભી થઈ બીજા વિશ્વયુદ્ધ દરમ્યાન. તે સમયે સૈન્ય ઉપયોગ માટે અમેરિકાએ ENIAC (Electro Numerical Integrator) નામનું વિશ્વનું સૌથી શક્તિશાળી કમ્પ્યુટર બનાવ્યું હતું. આ કમ્પ્યુટર ચાલવવા માટે અને ગણતરી માટે ENIAC ને અને તેની પહેલાં બનેલા સૌ ઇલેક્ટ્રો-મિકેનીકલ કમ્પ્યુટરને તે સમયે ઉપલબ્ધ એવી હજારો વેક્યુમ ટ્યુબોથી સજ્જ કરવામાં આવ્યાં હતાં. વેક્યુમ ટ્યુબ વાલ્વ તરીકે ઓળખાતી. જૂના જમાનામાં રેડિયોેમાં પણ આવા જ વાલ્વ વપરાતા.

આ વાલ્વ દેખાવ અને કદમાં એક નાના લાઈટ બલ્બ જેવા હતા. ૩૦૦ ટન વજનનના ENNIACનો તાયફો સેંકડો ચોરસ ફૂટમાં ફેલાયેલો હતો અને પુષ્કળ વીજળી વાપરતું હોવા છતાં ગણતરી કરવામાં ધીરું હતું. બીજી મોટી તકલીફ એ હતી કે વાલ્વ વારે ઘડીએ ઊડી જતા એટલે તેને નવા વાલ્વથી બદલવા પડતા.

૧૯૪૭માં વિલિયમ શોકલે, જ્હોન બાર્ડીન અને વોલ્ટર હાઉઝર બ્રાટેનની ત્રિપુટીએ શોધેલા ટ્રાન્ઝીસ્ટર નામના પૂર્જાએ વાલ્વની જ‚રુરિયાત પર પૂર્ણવિરામ મૂકી દીધું. કમ્પ્યુટરમાં ટ્રાન્ઝીસ્ટરનો ઉપયોગ ૧૯૫૫થી શરુ‚ થયો. કમ્પ્યુટરમાં વાલ્વ જે કામ કરતા હતા એ કામ હવે તેનાથી અનેક ગણા નાના ટ્રાન્ઝીસ્ટરથી થવા માંડ્યું માટે સ્વાભાવિક જ કમ્પ્યુટરનું કદ, કિંમત અને વીજળીની ખપત એ બધું જ ઘટ્યું. ટ્રાન્ઝીસ્ટરના આવવાથી કમ્પ્યુટર વધુ ઝડપી અને કદમાં નાના તો બન્યા પણ હજુ પણ તેમાં સર્કિટ બોર્ડ પર ટ્રાન્ઝીસ્ટર જડવામાં આવતા હતા. આના કારણે કમ્પ્યુટરમાં હજુ પણ જોઈએ એટલી કાર્યદક્ષતા નહોતી આવતી. ૧૯૫૨માં થયેલા એક શકવર્તી આવિષ્કારે, કમ્પ્યુટર અને વીજાણુ સાધનો જ  નહિ પણ સમસ્ત માનવજાતનું ભવિષ્ય બદલી નાખ્યું. આ શોધ હતી ઇન્ટીગ્રેટેડ સર્કિટની!

ઇન્ટીગ્રેટેડ સર્કિટમાં સર્કિટ બોર્ડ પર છૂટા છવાયેલા ટ્રાન્ઝીસ્ટરના ઝૂમખાને બદલે માંડ કેટલાક ચોરસ સેન્ટીમીટર જેટલી ચીપમાં ખીચોખીચ જડી લીધા હોય, સાથે કેપેસીટર, ડાયોડ, રેઝીસ્ટર અને અન્ય પૂર્જાઓ પણ હોય. આના પરિણામે એક આખા કમ્પ્યુટરને એક નાનકડી ચીપમાં સમાવી લેવાનું શક્ય બન્યું. સંક્ષિપ્તમાં IC કહેવાતી ઇન્ટીગ્રેટેડ સર્કિટનો મૂળ સિદ્ધાંત જ્યોફ્રી ડમરે ૧૯૫૨ની સાલમાં આપ્યો હતો.

જોકે પ્રથમ વ્યવહારુ IC જેક કિલ્બી અને રોબર્ટ નોઈસે લગભગ સમાંતર રીતે, પણ અલગ અલગ સંસ્થાઓમાં બનાવી જે ૧૯૫૦ના દાયકામાં પ્રચલિત બની. ઈંઈની શોધ અને વિકાસના પગલે કમ્પ્યુટર બનાવવાં, ચલાવવાં અને પ્રોગ્રામ કરવાં ખૂબ સરળ બન્યાં.

જોવાની ખૂબી એ છે IC બનાવવા માટે પૃથ્વીના પડમાં વ્યાપકપણે મળી આવતા સિલિકોન નામના તત્ત્વનો ઉપયોગ થાય છે, સિલિકોનનું તત્ત્વ રસ્તા પરની ધૂળમાં પણ હોય છે.

ICને માઈક્રો-પ્રોસેસર અને હવે મોટે ભાગે ફક્ત ચીપ જ કહેવાય છે. ઇન્ટેલના સહસ્થાપક ગોર્ડન મુરે ૧૯૬૫માં એક આગાહી કરી હતી કે દર ૧૮ મહિને ચીપનો પ્રોસેસિંગ પાવર બમણો થશે અને કિંમત અડધી થશે! નવાઈની વાત એ છે કે આ આગાહી હજી સુંધી સાચી પડે છે. કમ્પ્યુટર શ‚આતમાં ફૂટ કે મીટરમાં માપતું, પછી ઈંચ કે સેન્ટીમીટર અને ICને પગલે હવે એ માપ મિલીમિટરમાં ગણાય છે!

કમ્પ્યુટરના દરેક પૂર્જા ચાહે એ મોનિટર સ્ક્રીન હોય, માઉસ હોય, કે હાર્ડડિસ્ક, દરેકમાં ક્રાંતિકારી વિકાસ થયો છે, પણ કમ્પ્યુટરનું હાર્દ હોય છે તેનું CPU, જેનું હાર્દ એક ચીપમાં સમાઈ જાય છે. ચીપનું સંશોધન અને વિકાસ હવે મટિરઇલ સાયન્સ, નેનો ટેકનોલોજી, ઇન્ફર્મેશન ટેકનોલોજી એમ અનેક વિજ્ઞાનોનું મિલનબિંદુ બન્યું છે. તો ચીપ અને માઈક્રો-પ્રોસેસરનો વ્યાપક ઉપયોગ જીવરક્ષકથી લઈને જીવલેણ (medical to military) એમ દરેક ક્ષેત્રે થઈ રહ્યો છે. આને લીધે Embedded Systems, SoC, ASIC, અને VLSI જેવી અનેક તકો ઊભી થઈ છે, જેની ચર્ચા આપણે આગામી અંકમાં કરીશું.