Bilgisayar İşlemcisi CPU Nasıl Yapılır?





Bilgisayar İşlemcisi CPU Nasıl Yapılır ?

Silikon çip, elektronik cihazların hemen hemen hepsinde olan ve olağan üstü minyatür elektronik beyinler nasıl yapılır?

Amerika Birleşik Devletleri’nin Dallas Eyaletinde bulunan MEMC fabrikası işlemcilerin temelini oluşturan silikon plakalar üretilir . Silikon, özelliğinden ötürü yarı iletken olarak adlandırılır . Bunun anlamı kullanım şekline göre ya iletkendir yada yalıtkan. Bu özelliği sayesinde bir mikroişlemcide olması istenen milyonlarca transistörü mükemmel bir biçimde destekler.

Kum, %25’i oranında silikon içerir. Silikon oksijenden sonra yerkürenin kabuğunda en çok bulunan elementtir. Kum, özellikle de kuvars (quartz) içeriğinde silikon dioksit (SiO2) halinde bol miktarda silikon içerir ve yarı iletken üretimi için vazgeçilmez bir malzemedir.

Kum, çeşitli aşamalardan geçirilerek içinde bulunan silikon ayrıştırılır. Silikon yeterli saflığa ulaştığında elektronik malzeme üretimine hazır hale gelir . Ortaya çıkan elektronik üretimine uygun silikon o kadar saftır ki her bir milyar silikon atomu içinde bir tane yabancı atom bulunur. Saflaştırma aşaması tamamlandıktan sonra eritme aşamasına geçilir. Resimde görüldüğü gibi saflaştırılmış eriyik haldeki silikondan bir adet büyük bir kristal oluşturulur. Ortaya çıkan bu mono-kristal yapıya ingot (külçe) denir.

Silikon yada Pori Eritilme İşlemi

Ya da daha önceden bu işlemlerden geçmiş hampori silikon yada pori denilen madde özel fırınlarda 1420 °C de eritilir, argon gazı ile fırının içindeki hava tamamen boşaltılır , oluşan erimiş silikon potada karıştırılır ve içerisine bir kol salınır bu kol erimiş silikon soğurken dakikada 1,5mm yukarıya çekilir . Sonuç yaklaşık 200 kg ağırlığında ve 20 cm çapında tek kristalli silikondur. Kristal o kadar güçlüdür ki bütün ağırlığı 3mm lik ip ile kaldırılabilir . Çatmamadan küçük parçalara kesilmesi için röntgenlerden geçerek sertliği ölçülür .Tel testeresiyle silikon milimetrenin 3/2 si oranında dilimlenir , dilimlemeden sonra izleri gidermek için tesviye işlemi yapılır . Fiziksel tesviyeden sonra kimyasal tesviyeye girer . Sonuç 0,1 m nin milyarda birinden daha az pürüze sahip silikon plakalardır.

Bu minik plakalar üzerine milyonlarca transistörü yerleştirme işi Teksas İnstruments gibi şirketlerin işidir, 1958 yılında entegre devrenin mucidi Jack Kilby tasarıma tek bir transistörü sığdırmayı başarmıştı . Günümüzde ise yeni nesil devrelerde 1 milyar transistör bulunuyor . Mikroskobik ölçüde çalışan çip üreticilerinin büyük bir sorunu vardır oda temizlik . Bu mekanlar bir hastaneden bile 100 kat temiz ve tozsuz olmalıdır . 18000 metre karelik ,12000 tonluk havalandırma sistemiyle çalışan fabrikada milyonlarca transistör fotolitografi cihazı ile silikon tabakaya yerleştirilir ve üzerine kimyasal kaplama yapılır . Ardından her lot bir çip olacak şekilde kesilir ve en başta değersiz olan kum taneleri gramı binlerce dolar olan değerli malzemelere dönüşür.

POPÜLER KONULAR

YORUMLAR