जबकि सीपीयू के काम करने का तरीका जादू जैसा लग सकता है, यह हैदशकों के चतुर इंजीनियरिंग का परिणाम है। ट्रांजिस्टर के रूप में - किसी भी माइक्रोचिप के निर्माण खंड - सूक्ष्म तराजू से सिकुड़ते हैं, जिस तरह से वे उत्पन्न होते हैं वे कभी अधिक जटिल होते हैं।
photolithography
ट्रांजिस्टर अब इतने छोटे रूप से छोटे हो गए हैंनिर्माता सामान्य तरीकों का उपयोग करके उनका निर्माण नहीं कर सकते हैं। जबकि सटीक लेटेस और यहां तक कि 3 डी प्रिंटर अविश्वसनीय रूप से जटिल रचनाएं कर सकते हैं, वे आमतौर पर परिशुद्धता के माइक्रोमीटर स्तर (जो एक इंच का लगभग तीस-हजारवां हिस्सा है) में शीर्ष पर हैं और नैनोमीटर तराजू के लिए उपयुक्त नहीं हैं, जिस पर आज के चिप्स बनाए गए हैं।
फोटोलिथोग्राफी इस मुद्दे को हटाकर हल करती हैबहुत सटीक चारों ओर जटिल मशीनरी को स्थानांतरित करने की आवश्यकता है। इसके बजाय, यह चिप पर एक छवि को खोदने के लिए प्रकाश का उपयोग करता है - एक पुरानी ओवरहेड प्रोजेक्टर की तरह, जो आपको कक्षाओं में मिल सकता है, लेकिन रिवर्स में, स्टैंसिल को वांछित परिशुद्धता तक नीचे ले जाता है।
छवि एक सिलिकॉन वेफर पर पेश की जाती है,जो नियंत्रित प्रयोगशालाओं में बहुत उच्च परिशुद्धता के लिए तैयार किया जाता है, क्योंकि वेफर पर धूल का कोई भी निशान हजारों डॉलर पर खो सकता है। वेफर को एक फोटोरिस्टिस्ट नामक सामग्री के साथ लेपित किया जाता है, जो प्रकाश के प्रति प्रतिक्रिया करता है और धोया जाता है, सीपीयू की एक नक़्क़ाशी छोड़कर जो तांबे के साथ भरा जा सकता है या ट्रांजिस्टर बनाने के लिए डोप किया जा सकता है। यह प्रक्रिया तब कई बार दोहराई जाती है, CPU को 3D प्रिंटर की तरह बनाने से प्लास्टिक की परतें बन जाएंगी।
नैनो-स्केल फोटोलिथोग्राफी के साथ मुद्दे
इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि आप ट्रांजिस्टर बना सकते हैंयदि वे वास्तव में काम नहीं करते हैं, तो छोटा है, और नैनो-स्केल तकनीक भौतिकी के साथ बहुत सारे मुद्दों में चलती है। ट्रांजिस्टर को बंद होने पर बिजली के प्रवाह को रोकने के लिए माना जाता है, लेकिन वे इतने छोटे होते जा रहे हैं कि इलेक्ट्रॉन उनके माध्यम से सही प्रवाह कर सकते हैं। इसे क्वांटम टनलिंग कहा जाता है और यह सिलिकॉन इंजीनियरों के लिए एक बड़ी समस्या है।
दोष एक और समस्या है। यहां तक कि फोटोलिथोग्राफी में इसकी शुद्धता पर एक टोपी है। यह प्रोजेक्टर से धुंधली छवि के अनुरूप है; उड़ा देने या सिकुड़ने पर यह बिल्कुल स्पष्ट नहीं है। वर्तमान में, फाउंड्री "अत्यधिक" पराबैंगनी प्रकाश का उपयोग करके इस प्रभाव को कम करने की कोशिश कर रहे हैं, मनुष्य की तुलना में बहुत अधिक तरंग दैर्ध्य एक निर्वात चैम्बर में लेजर का उपयोग कर सकता है। लेकिन आकार छोटा होने से यह समस्या बनी रहेगी।
दोष कभी-कभी एक प्रक्रिया से कम हो सकते हैंबिनिंग कहा जाता है - यदि दोष सीपीयू कोर को हिट करता है, तो वह कोर अक्षम हो जाता है, और चिप निचले हिस्से के रूप में बेची जाती है। वास्तव में, सीपीयू के अधिकांश लाइनअप एक ही ब्लूप्रिंट का उपयोग करके निर्मित होते हैं, लेकिन कोर को अक्षम कर दिया जाता है और कम कीमत पर बेचा जाता है। यदि दोष कैश या किसी अन्य आवश्यक घटक को हिट करता है, तो उस चिप को बाहर फेंकना पड़ सकता है, जिसके परिणामस्वरूप कम उपज और अधिक महंगी कीमतें होती हैं। नई प्रक्रिया नोड्स, जैसे 7nm और 10nm, में उच्च दोष दर होंगे और परिणामस्वरूप यह अधिक महंगा होगा।
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इसकी पैकेजिंग करें
उपभोक्ता के उपयोग के लिए सीपीयू की तुलना में अधिक हैबस कुछ स्टायरोफोम के साथ एक बॉक्स में डाल दिया। जब सीपीयू समाप्त हो जाता है, तब तक यह बेकार रहता है जब तक कि यह बाकी सिस्टम से नहीं जुड़ सकता है। "पैकेजिंग" प्रक्रिया उस विधि को संदर्भित करती है जहां पीसीबी से नाजुक सिलिकॉन मर जुड़ा होता है, ज्यादातर लोग "सीपीयू" के रूप में सोचते हैं।
इस प्रक्रिया में बहुत अधिक सटीकता की आवश्यकता होती है, लेकिन नहींपिछले चरणों जितना। सीपीयू डाई एक सिलिकॉन बोर्ड पर चढ़ा हुआ है, और बिजली के कनेक्शन सभी पिनों तक चलाए जाते हैं जो मदरबोर्ड के साथ संपर्क बनाते हैं। आधुनिक सीपीयू में हजारों पिन हो सकते हैं, जिनमें उच्च अंत वाले एएमडी थ्रिपर के 4094 होते हैं।
चूंकि सीपीयू बहुत अधिक गर्मी पैदा करता है, और चाहिएसामने से भी संरक्षित किया जा सकता है, एक "एकीकृत हीट स्प्रेडर" शीर्ष पर मुहिम की जाती है। यह मरने के साथ संपर्क बनाता है और गर्मी को शीर्ष पर मुहिम करने वाले कूलर में स्थानांतरित करता है। कुछ उत्साही लोगों के लिए, इस संबंध को बनाने के लिए उपयोग किया जाने वाला थर्मल पेस्ट पर्याप्त अच्छा नहीं है, जिसके परिणामस्वरूप लोग अपने प्रोसेसर को अधिक प्रीमियम समाधान लागू करने के लिए भ्रमित कर रहे हैं।
एक बार यह सब एक साथ रख दिया जाए, तो इसे पैक किया जा सकता हैवास्तविक बक्से में, अलमारियों को हिट करने के लिए तैयार और अपने भविष्य के कंप्यूटर में स्लॉट किया जाना चाहिए। विनिर्माण कितना जटिल है, यह आश्चर्य की बात है कि अधिकांश सीपीयू केवल एक सौ सौ रुपये हैं।
यदि आप CPU के बारे में और अधिक तकनीकी जानकारी जानने के लिए उत्सुक हैं, तो लिथोग्राफी प्रक्रियाओं और माइक्रोआर्किटेक्चर की विकीचिप की व्याख्या देखें।
