אומנם הדרך שבה מעבדים עשויים להיראות כמו קסם, היא תוצאה של עשרות שנים של הנדסה חכמה. כאשר הטרנזיסטורים - אבני הבניין של כל שבב כלשהו - מתכווצים לקשקשים מיקרוסקופיים, הדרך בה הם מיוצרים הולכת וגוברת יותר ויותר.
פוטוליתוגרפיה
טרנזיסטורים הם כעת כה בלתי אפשריים עד כי היצרנים אינם יכולים לבנות אותם בשיטות רגילות. בעוד מחרטות מדויקות ואפילו מדפסת תלת מימד יכולות ליצור יצירות מורכבות להפליא, הן בדרך כלל מגיעות ברמות דיוק של מיקרומטר (זה בערך שלושים אלפיות סנטימטר) ואינן מתאימות לסולמות הננומטר בהן נבנים השבבים של ימינו.
פוטוליתוגרפיה פותרת בעיה זו על ידי הסרת הצורך בהעברת מכונות מסובכות באופן מדויק מאוד. במקום זאת, הוא משתמש באור כדי לחרוט תמונה על השבב - כמו מקרן תקורה וינטג 'שתוכלו למצוא בכיתות, אך הפוך, מגדיל את הסטנסיל בדיוק המדויק.
התמונה מוקרנת על רקיק סיליקון, שעובד במכונה בדיוק גבוה מאוד במעבדות מבוקרות, שכן כל כתם אבק יחיד על רקיק יכול להיות הפסד של אלפי דולרים. הוופל מצופה בחומר הנקרא פוטוריסט, המגיב לאור ונשטף ומשאיר תחריט של המעבד אותו ניתן למלא בנחושת או מסומם ליצור טרנזיסטורים. לאחר מכן חוזרים על תהליך זה פעמים רבות, ובונים את המעבד כמו A מדפסת תלת מימד היה בונה שכבות פלסטיק.
הנושאים עם פוטוליתוגרפיה בקנה מידה ננו
לא משנה אם אתה יכול להקטין את הטרנזיסטורים אם הם לא עובדים בפועל, וטכנולוגיה בקנה מידה ננו נתקלת בבעיות רבות בפיזיקה. טרנזיסטורים אמורים לעצור את זרימת החשמל כשהם כבויים, אך הם הופכים להיות כה קטנים עד כי אלקטרונים יכולים לזרום דרכם. זה נקרא מנהור קוונטי ומהווה בעיה אדירה עבור מהנדסי סיליקון.
ליקויים הם בעיה נוספת. אפילו לפוליטוגרפיה יש מכסה על הדיוק שלה. זה מקביל לתמונה מטושטשת מהמקרן; זה לא כל כך ברור מתי מפוצצים או מתכווצים. נכון לעכשיו, בתי יציקה מנסים להפחית את האפקט הזה באמצעות אור אולטרה סגול "קיצוני" , אורך גל גבוה בהרבה ממה שבני האדם יכולים לתפוס, באמצעות לייזרים בתא ואקום. אך הבעיה תימשך ככל שהגודל יקטן.
לעיתים ניתן למתן פגמים בתהליך הנקרא binning - אם הפגם פוגע בליבת מעבד, הליבה הזו מושבתת והשבב נמכר כחלק בקצה תחתון. למעשה, מרבית מערכי המעבדים מיוצרים באותה תוכנית מתארת, אך הליבות מושבתות ונמכרות במחיר נמוך יותר. אם הפגם פוגע במטמון או ברכיב חיוני אחר, ייתכן שיהיה צורך להשליך את השבב הזה, וכתוצאה מכך תשואה נמוכה יותר ומחירים יקרים יותר. צמתים חדשים יותר של תהליך, כמו 7 ננומטר ו -10 ננומטר , יהיו בעלי שיעורי פגמים גבוהים יותר ויהיו יקרים יותר כתוצאה מכך.
קָשׁוּר: מה המשמעות של "7nm" ו- "10nm" עבור מעבדים, ולמה הם חשובים?
אריזת אותו
אריזת המעבד לשימוש הצרכנים היא יותר מסתם להכניס אותו לקופסה עם מעט קלקר. לאחר סיום המעבד, הוא עדיין חסר תועלת אלא אם כן הוא יכול להתחבר לשאר המערכת. תהליך ה"אריזה "מתייחס לשיטה שבה מחובר למות הסיליקון העדין ל- PCB שרוב האנשים חושבים עליו כ"מעבד".
תהליך זה דורש דיוק רב, אך לא כמו השלבים הקודמים. מתכת המעבד מותקנת על לוח סיליקון, וחיבורי חשמל מנוהלים לכל הפינים היוצרים קשר עם לוח האם. למעבדים מודרניים יכולים להיות אלפי סיכות, כאשר ה- Threadripper של AMD היוקרתי מכיל 4094 מהם.
מכיוון שהמעבד מייצר חום רב, ויש גם להגן עליו מלפנים, "מפזר חום משולב" מותקן למעלה. זה יוצר מגע עם המת, ומעביר חום למקרר המותקן על גביו. עבור חלק מהחובבים, הדבק התרמי המשמש ליצירת חיבור זה אינו מספיק טוב, מה שמביא לאנשים מחיקת המעבדים שלהם ליישם פתרון פרימיום יותר.
לאחר שהכל יורכב, ניתן לארוז אותו לקופסאות אמיתיות, מוכן להיכנס למדפים ולהיות מחובר למחשב העתידי שלכם. עם כמה מורכב הייצור, זה פלא שרוב המעבדים הם רק כמה מאות דולר.
אם אתה סקרן ללמוד עוד מידע טכני על אופן יצירת המעבדים, עיין בהסברים של ויקיצ'יפ תהליכי ליתוגרפיה ו מיקרו-ארכיטקטורות .
