Günlük hayatımızda her an kullandığımız telefonlardan bilgisayarlara, hatta bazı ev eşyalarımıza kadar neredeyse tüm teknolojik cihazların kalbinde mikroçipler yatıyor.
Peki, bu minik dâhilerin nasıl üretildiğini hiç düşündünüz mü? Üretimİ, bilim ve mühendisliğin sınırlarını zorlayan, göz kamaştırıcı bir süreci içeriyor.
Mikroçip üretiminin ilk adımı, silikon açısından zengin kum ile başlar.
Silikon, yarı iletken bir malzemedir. Yani yalıtkan ve iletken arasında bir yerde olduğu anlamına gelir. Silikonun iletkenlik özellikleri, saflığını değiştirerek veya doping yaparak ihtiyaçlara göre ayarlanabilir.
Ayrıca silikon, Dünya'da en bol bulunan elementlerden biridir. Kumdan elde edilen silikon, karbon ile birleştirilir ve eritilerek %99 saf silikon elde edilir.
Daha sonra bu silikon, ultra saf hâle getirilerek tohum kristali eritilmiş silikonla temas ettirilir ve yavaşça çekilerek silikon atomları kristalin alt yüzeyine yerleşir.
Sonuç, saf silikonun büyük bir silindirik ingotu, yani “boule” olur. Boule, ince dilimler hâlinde kesilerek silikon plakaları elde edilir.
Silikon plakalar, üretim sürecinin en kritik aşamasıdır.
Mikroçipler, son derece steril ortamlarda üretilir çünkü en küçük bir toz tanesi bile üretim sürecini tehlikeye atabilir.
Üretim süreci ortalama 12 hafta sürer ve ilk adım, plakanın yüzeyine ince, iletken olmayan silikon dioksit tabakası eklenmesidir. Ardından plaka, litografi için hazırlanır.
Litografi makinesinde plakalar UV ışığına maruz bırakılır ve çipin tasarımını içeren retikül üzerinden ışık geçirilir. Işığa maruz kalan alanlar sertleşirken maruz kalmayan alanlar sıcak gazlarla oyularak üç boyutlu mikroçip oluşur.
Çipin farklı bölümlerinin elektriksel iletkenliği, kimyasallarla doping yapılarak değiştirilir. Bu süreç, daha karmaşık entegre devreler oluşturmak için yüzlerce kez tekrarlanabilir.
Bileşenler arasında iletken yollar oluşturmak için çipin üzerine genellikle alüminyum eklenir ve oyma işlemiyle ince iletken yollar bırakılır.
Birkaç iletken tabaka, cam yalıtkanlarla ayrılır. Her bir çip, performans testi yapıldıktan sonra diğer çiplerden ayrılır. Mikroçipler, temel bileşenler olan kapasitörler, dirençler ve transistörleri içerir.
Gelişmiş çiplerde, yüksek uç grafik kartlarında olduğu gibi, 28 milyar transistör bulunabilir. Daha fazla transistör, mikroçiplerin daha fazla komut göndermesini sağlar ve bu da hesaplama gücünü artırır.
Kaynaklar: Interesting Engineering, ASMLİlginizi çekebilecek diğer içeriklerimiz: