CPU'ların çalışması sihir gibi görünse de,onlarca zeki mühendisliğin sonucu. Herhangi bir mikroçipin yapı taşları olan transistörler mikroskobik ölçeklere büzülürken, üretiliş şekilleri daha da karmaşıklaşır.
Fotolitografi
Transistörler artık inanılmaz derecede küçüküreticiler bunları normal yöntemler kullanarak oluşturamazlar. Hassas torna tezgahları ve hatta 3D yazıcılar inanılmaz derecede karmaşık yaratımlar yapabiliyor olsa da, genellikle mikrometre hassasiyet düzeylerinde (yaklaşık otuz binde biri).
Fotolitografi bu sorunu gidererek çözdükarmaşık makineleri çok hassas bir şekilde hareket ettirme ihtiyacı. Bunun yerine, görüntüyü çip üzerine yapıştırmak için ışık kullanır - sınıflarda bulabileceğiniz eski bir projektör gibi, fakat tersi durumda, kalıbı istenen hassasiyete indirgeyen.
Görüntü bir silikon gofret üzerine yansıtılır,Kontrollü laboratuarlarda çok yüksek hassasiyette işlenmiş olan gofret üzerindeki herhangi bir toz lekesi binlerce doların kaybedilmesi anlamına gelebilir. Gofret, ışığa tepki veren ve yıkanan, transistörleri oluşturmak için bakır ile doldurulabilen veya katlanabilen bir CPU aşındırması bırakarak, fotorezist adı verilen bir malzeme ile kaplanmıştır. Bu işlem daha sonra birçok kez tekrarlanır, CPU'yu bir 3D yazıcıya benzer şekilde oluşturmak plastik katmanları oluşturacaktır.
Nano Ölçekli Fotolitografinin Sorunları
Transistörleri yapıp yapmamanız önemli değil.Aslında işe yaramazlarsa daha küçük olurlar ve nano ölçekli teknoloji fizikle ilgili birçok sorunla karşılaşır. Transistörlerin kapalıyken elektrik akışını durdurmaları gerekiyor, ancak elektronların tam içinden akabileceği kadar küçülüyorlar. Buna kuantum tünelleme denir ve silikon mühendisleri için büyük bir problemdir.
Kusurlar başka bir problemdir. Fotolitografinin bile kesinliği vardır. Projektördeki bulanık görüntüye benzemektedir; Havaya uçtuğunda ya da küçülürken pek net değil. Şu anda, dökümhaneler, bir vakum odasındaki lazerleri kullanarak, insanların algılayabileceğinden çok daha yüksek bir dalga boyu olan “aşırı” ultraviyole ışığı kullanarak bu etkiyi azaltmaya çalışıyor. Ancak boyut küçüldükçe sorun da devam edecek.
Hatalar bazen bir işlemle hafifletilebilirdengeleme denir - hata bir CPU çekirdeğine çarparsa, o çekirdek devre dışı bırakılır ve yonga bir alt uç parçası olarak satılır. Aslında, çoğu CPU serisi aynı plan kullanılarak üretilir, ancak çekirdekler devre dışı bırakılır ve daha düşük bir fiyata satılır. Hata önbelleğe veya başka bir önemli bileşene çarparsa, o yonganın atılması gerekebilir, bu da daha düşük verim ve daha pahalı fiyatlar ile sonuçlanabilir. 7nm ve 10nm gibi daha yeni işlem düğümleri daha yüksek hata oranlarına sahip olacak ve sonuç olarak daha pahalı olacaktır.
İLGİLİ: “7nm” ve “10nm” CPU'lar İçin Ne İfade Ediyor ve Neden Önemli?
Paketleme
CPU'yu tüketici kullanımı için paketlemekten daha fazlasıSadece biraz köpüğü olan bir kutuya koyuyorum. Bir CPU bittiğinde, sistemin geri kalanına bağlanamadığı sürece hala işe yaramaz. “Paketleme” işlemi, hassas silikon kalıbın çoğu kişiye “CPU” olarak düşündüğü PCB'ye bağlı olduğu yöntemi ifade eder.
Bu işlem çok fazla hassasiyet gerektirir, ancakönceki adımlar kadar. CPU kalıbı bir silikon karta monte edilir ve anakartla temas eden tüm pinlere elektrik bağlantıları yapılır. Modern CPU'lar binlerce pin içerebilir; 4094 tanesi yüksek kaliteli AMD Threadripper.
CPU çok fazla ısı ürettiğinden veayrıca önden de korunabilir, üstüne bir “entegre ısı yayıcı” monte edilir. Bu, kalıba temas eder ve ısıyı, üzerine monte edilmiş bir soğutucuya aktarır. Bazı meraklılar için, bu bağlantıyı yapmak için kullanılan termal macun yeterince iyi değil, bu da insanların işlemcilerini daha premium bir çözüm uygulamalarına yol açıyor.
Hepsi bir araya getirildikten sonra paketlenebilirgerçek kutulara, raflara çarpmak ve gelecekteki bilgisayarınıza yerleştirilmek üzere hazır. Üretimin ne kadar karmaşık olduğu ile, çoğu CPU'nun sadece birkaç yüz dolar olması harika.
CPU'ların nasıl üretildiğiyle ilgili daha fazla teknik bilgi edinmek istiyorsanız, Wikichip’in litografi süreçleri ve mikro mimariler hakkındaki açıklamalarına bakın.
