كيف تصنع شريحة الكمبيوتر (CPU)

O رقاقة ou معالج يعتبر "قلب" أي جهاز إلكتروني ، بما في ذلك أجهزة الكمبيوتر. عادة ، نحن نعرف فقط المعلومات الأساسية حول هذا المكون ، مثل السرعة القصوى للمعالج ونموذج الأعمال وبعض التقنيات الأخرى ، على سبيل المثال. ومع ذلك ، قبل الوصول إلى المستهلكين ، يجب أن تواجه عملية تصنيع صارمة ومعقدة.

لشرح التفاصيل لك ، فإن شوميتيك تمت دعوته من قبل إنتل للقاء ال FAB28، أحد المواقع الرئيسية للشركة في كريات جات ، إسرائيل. بعد ذلك ، سنوضح لك الخطوات اللازمة لبناء شريحة كمبيوتر.

مخطط الرسم البياني

تتمثل الخطوة الأولى في تصنيع شريحة الكمبيوتر في إنشاء مخطط الدائرة. يصمم المصممون والمهندسون نوعًا من الرسم الذي يحدد موضع كل قطعة داخل وحدة المعالجة المركزية ، وهو أمر بالغ الأهمية لتحديد حجم ذاكرة التخزين المؤقت ومستويات الذاكرة والترددات والتفاصيل الأخرى.

لإنجاز هذه المهمة ، يحتاج المشاركون إلى معرفة متقدمة بالمكونات / التقنيات الحالية التي يمكن استخدامها لإنشاء مخطط وظيفي وعملي للتصنيع. بالإضافة إلى ذلك ، يجب على المهندسين أيضًا التخطيط لتصميم وحدة المعالجة المركزية مسبقًا بوقت كافٍ ، حيث قد لا يتم شحنها لعدة أشهر بعد ذلك.

مواد خام

هل تعلم أن المادة الخام لوحدة المعالجة المركزية هي أريا؟ قبل المرور بالعديد من العمليات لتصبح مكونًا ذكيًا ، يتم جمع هذه المادة من قبل الشركات المصنعة لأنها تحتوي على 25٪ من السيليكون في تركيبتها ، وهو عنصر أساسي لتصنيع رقائق الكمبيوتر.

بقدر ما يمكن استخدام عناصر أخرى ، مثل الغاليومعلى سبيل المثال ، تختار معظم الشركات هذا المكون الكيميائي نظرًا لقلة تكلفته وسهولة الحصول عليه ، حيث يمكن العثور على الرمال بكثرة على كوكبنا.

طهارة

بعد استخلاص السليكون من الرمل لابد من تنقيته قدر الإمكان حتى يصل لأفضل جودته وتجنب المشاكل أثناء التصنيع. لكي تكون لديك فكرة عن أهمية هذه العملية ، يجب أن يكون مستوى النقاء 99,9999999٪. بمعنى آخر ، من بين كل مليار ذرة ، قد لا تتكون واحدة فقط من السيليكون.

يتم التنقية باستخدام نوع من الأفران ، والذي يعرض العنصر لدرجات حرارة عالية لإزالة الشوائب وتركه في أنقى صوره. ثم يتم تبريد المادة وتشكيلها على شكل أسطواني (تسمى سبيكة) بمتوسط ​​وزن 100 كجم.

رقائق

سبيكة السيليكون ثقيلة ولن يكون لها استخدام بهذا الشكل. لذلك ، يحتاج المصنعون إلى تقطيعه إلى شرائح للحصول على أقراص صغيرة تعرف باسم رقائق. يتغير حجم الطبقات وفقًا لاحتياجات الشركة المصنعة. ال إنتل، على سبيل المثال ، يتبنى نمط قطره 30 سم.

بعد التقطيع ، تتلقى هذه الشرائح تلميعًا خاصًا وبعض المعالجات الكيميائية لتجهيزها للخطوة التالية. من هذه اللحظة فصاعدًا ، يجب تعقيم البيئة تمامًا لمنع جزيئات الغبار والمخلفات الأخرى من الوصول إلى رقائق.

معامل تصنيع الرقائق ، المعروفة باسم "الغرف النظيفة" ، أنظف بما يصل إلى 10 مرة من غرفة العمليات. يحتاج الموظفون والزوار إلى ارتداء بدلة خاصة ، والتي تشمل قفازات وقناع ونظارات واقية وحماية القدم ، على سبيل المثال ، كل ذلك لتجنب تلوث الأجزاء.

الليثوغرافيا

بعد التأكد من أن ملف رقائق هي "نقية" حسب الأصول ، تبدأ الشركات عملية الليثوغرافيا الضوئية. في هذه الخطوة ، يستقبل القرص مادة مقاومة للصور ، عندما يصطدم بالأشعة فوق البنفسجية ، ينقل مخطط الدائرة إلى الجزء.

إنه يعمل على هذا النحو: يمر الضوء فوق "خريطة" الدائرة التي تعكس الرسم في العدسة. بمجرد القيام بذلك ، فإن نفس العدسة تقلل من حجم الرسم التخطيطي بحيث يتم تقليل المقياس بإتقان شديد ويصل إلى الحجم الذي تختاره الشركة المصنعة.

في النهاية ، يتم تسجيل الضوء المنعكس على رقاقة وتصبح الأجزاء المصدرة مرنة ويمكن إزالتها باستخدام سائل معين لتوليد أخاديد صغيرة للترانزستورات. عملية النقش هذه ، المسماة "إخفاء" ، تعطي الرقاقة شكلها ووظائفها.

الخطوة التالية هي إدخال الخصائص الكهربائية للترانزستورات. بفضل شبه الموصلية للسيليكون ، تستطيع الشركات تغيير موصلية العنصر لتعديل الذرات وإدخالها في هيكل رقاقة. في البداية ، يتم ترتيب هذه الذرات بشكل عشوائي ، ولكن بعد تعرضها لدرجات حرارة عالية ، تبدأ في تبني موضع ثابت في بنية القرص.

نحاس

قبل إضافة النحاس إلى رقاقة، يتم تطبيق طبقة رقيقة من الحماية لمنع الدوائر القصيرة. بعد ذلك ، يتم إدخال هذه المادة لملء الفراغات في الجزء وربط مليارات الترانزستورات ، وبالتالي ضمان اتصال سريع ودقيق.

الجدير بالذكر أنه خلال عملية التصنيع يوجد فريق متخصص يقوم بتحليل كل خطوة باستخدام مجهر عالي الجودة أو أنظمة محوسبة. بهذه الطريقة يمكن فحص هيكل الترانزستورات للتأكد من عدم وجود عيوب بها.

ماتريز

تتمثل الخطوة الأخيرة في تصنيع الرقائق في إدخال جهات اتصال في الجزء الخلفي من الشريحة. رقاقة وتقسيمها إلى أجزاء أصغر تعرف باسم المصفوفات، والتي بعد اختبارها ، تخضع لعملية قطع نهائية لتوليد وحدات شرائح فردية فقط عندئذٍ.

ومع ذلك ، لا تزال هذه المكونات ليست بالضبط وحدة المعالجة المركزية ، ولكنها مجرد يموت، والتي تحتاج إلى "لصقها" على قاعدة معدنية تسمى المادة المتفاعلة. القطعة ، وهي الجزء السفلي من الشريحة ، مسؤولة عن ربط الدوائر الداخلية بمكونات اللوحة الأم. في الجزء العلوي ، يوجد عنصر معدني آخر يعمل على تبديد الحرارة - يمكن أيضًا استخدامه "كلوحة إعلانات" لختم النموذج واسم الشركة المصنعة ، على سبيل المثال.

بعد عملية التجميع بأكملها ، يتم اختبار الرقائق لضمان الأداء الوظيفي والجودة. إذا سارت الأمور كما هو متوقع ، فيمكن إرسالها بالفعل إلى الشركات الشريكة للشركة المصنعة التي ستجعل ، في وقت قصير ، أجهزة كمبيوتر مزودة بأجهزة جديدة متاحة للمستهلكين.

انظر أيضا:

لأن المعالج هو أهم مكون في الحوسبة.

فونتيس: التاريخ الكمبيوتر, كمبيوتر و, MyBroadBand.