پردازنده مرکزی (CPU) چگونه ساخته می شود؟

اگرچه نحوه کار پردازنده مرکزی به نظر جادویی می‌رسد، اما این فناوری در واقع نتیجه دهه‌ها تلاش هوشمندانه مهندسان است. هرچقدر که ترانزیستورها -که عناصر سازنده هر ریزتراشه هستند- کوچک‌تر شوند تا به مقیاس‌های میکروسکوپی برسند، نحوه تولید آن‌ها پیچیده‌تر می‌شود.

ترانزیستورها اکنون به قدری کوچک هستند که تولیدکنندگان نمی‌توانند آن‌ها را با استفاده از روش‌های معمولی بسازند. گرچه دستگاه‌های قدیمی ولی دقیق و حتی چاپگرهای سه‌بعدی می‌توانند تراشه‌های فوق‌العاده پیچیده‌ای ایجاد کنند، اما آن‌ها معمولاً در سطح میکرومتری و البته با دقت بالا کار می‌کنند. یک میکرومتر حدود یک سی هزارم اینچ است. این دستگاه‌ها برای مقیاس‌های نانومتری که تراشه‌های امروزی بر مبنای آن ساخته می‌شوند، مناسب نیستند.

فوتولیتوگرافی با رفع نیاز به حرکت دقیق ماشین‌آلات پیچیده، این مسئله را حل می‌کند. فوتولیتوگرافی به جای ساخت یک تراشه به کمک حرکت دقیق ماشین‌آلات، از نور برای حکاکی تصویر بر روی تراشه استفاده می‌کند. این دستگاه مانند یک پروژکتور سقفی قدیمی کار می‌کند که ممکن است در کلاس‌های درس با آن مواجه شده باشید.

اما برعکس پروژکتور که تصاویر کوچک را بزرگ می‌کند، استنسیل تصاویر بزرگ را با مقیاس مشخص کوچک می‌کند. این تصویر بر روی ویفر سیلیکونی حکاکی خواهد شد که با دقت بسیار بالایی در آزمایشگاه‌های کنترل‌شده ساخته می‌شود، زیرا هر لکه گرد و غبار موجود در ویفر می‌تواند به معنای از دست دادن هزاران دلار باشد.

ویفر با ماده‌ای که در برابر نور مقاومت از خود نشان می‌دهد، پوشانده می‌شود. این ماده به نور پاسخ می‌دهد و شسته می‌شود و در نتیجه یک اچ از پردازنده مرکزی ایجاد می‌شود که می‌تواند با مس پر شود یا دوپ شود تا ترانزیستور تشکیل شود.

این فرایند پس از آن بارها تکرار می‌شود. ساخت پردازنده مرکزی دقیقاً مانند ساخت لایه‌های پلاستیکی توسط یک چاپگر سه‌بعدی است. تفاوت اصلی در مقیاس قطعات پردازنده مرکزی نسبت به یک لایه پلاستیکی است. بیایید عمیق‌تر شویم و دقیق‌تر به این موضوعات نگاه کنیم.