प्रोसेसर कैसे बनते हैं?

हमारे दैनिक जीवन में उपयोग किए जाने वाले अधिकांश इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में प्रोसेसर के महत्व के बारे में बहुत कुछ सुना जाता है - और, जितना हम सभी ने इस टुकड़े का नाम सुना है, यह सामान्य है कि हमें इसके बारे में बहुत कम जानकारी है कि यह कैसे विकसित होता है और उपकरणों पर स्थापित।

इसके बारे में सोचते हुए, शोमेटेक इस विशेष को तैयार किया जो बताता है कि प्रोसेसर कैसे बनाए जाते हैं - उनके कार्यों से लेकर निर्माण और निर्माण प्रक्रिया तक की व्याख्या करते हुए। चेक आउट:

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प्रोसेसर का क्या कार्य है ?

वस्तुनिष्ठ उत्तर में, o प्रोसेसर एक कंप्यूटर का घटक है जो उपकरण को काम करने वाले निर्देशों और कार्यों को निष्पादित करता है. यह डेटा को प्रोसेस करने और सॉफ्टवेयर निर्देशों को क्रियान्वित करने के लिए जिम्मेदार है, जैसे कि गणना करना, स्टोर करना और जानकारी प्राप्त करना।

दूसरे शब्दों में, प्रोसेसर कंप्यूटर में मानव मस्तिष्क के समतुल्य है, क्योंकि यह ऑपरेशन के लिए कई मूलभूत कार्य करेगा और कई गतिविधियों को एक साथ होने देगा। भाग बाइनरी प्रारूप 0 और 1 में प्राप्त डेटा को संसाधित करने के लिए जिम्मेदार है, और इसकी आंतरिक मेमोरी में संग्रहीत निर्देशों के आधार पर उनकी व्याख्या करता है।

अतीत में, प्रोसेसर में केवल एक कोर होता था। आज, हालांकि, एक साथ कई आवक को अधिक कुशलता से संभालने के लिए उनके पास कई कोर हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, प्रोसेसर हैं दोहरे कोर (2 कोर), क्वैड कोर (4 कोर), और यहां तक ​​कि 32 कोर वाले प्रोसेसर जैसे AMD Ryzen थ्रेडप्रिपर 3970X उच्च-प्रदर्शन वाले कंप्यूटरों पर।

इस प्रकार, एक कंप्यूटर एक ही समय में कई कार्य कर सकता है, उदाहरण के लिए, आपको एक कार्यक्रम में पाठ संपादित करने, दूसरे में संगीत सुनने और इंटरनेट ब्राउज़ करने की अनुमति देता है। यह अवधारणा आधुनिक वीडियो गेम पर भी लागू होती है, जो न केवल गेम को प्रोसेस करती है, बल्कि कंसोल के मेनू इंटरफेस को भी प्रोसेस करती है, स्ट्रीमिंग और अन्य संसाधन।

सिलिकॉन का महत्व

आपने जरूर सुना होगा सिलिकॉन वैली और आप जानते हैं कि प्रौद्योगिकी की दुनिया में कई घटकों के लिए सामग्री महत्वपूर्ण है, लेकिन क्या आपने यह सोचना बंद कर दिया है कि क्यों? सिलिकोन, कांच, सीमेंट, मिट्टी के पात्र में सिलिकॉन का उपयोग मुख्य घटक के रूप में किया जाता है, और कई क्षेत्रों में इसके प्रचुर मात्रा में उपयोग का कारण इसकी उच्च उपलब्धता है, क्योंकि इसे पृथ्वी की सतह पर दूसरा सबसे अधिक पाया जाने वाला तत्व माना जाता है, केवल ऑक्सीजन के पीछे।

प्रौद्योगिकी उद्योग में, सिलिकॉन इतना महत्वपूर्ण क्यों है इसका कारण ट्रांजिस्टर से संबंधित है, एक टुकड़ा जिसमें सर्किट में इसकी कॉन्फ़िगरेशन के आधार पर विद्युत प्रवाह को बढ़ाने या इसके मार्ग को बाधित करने का कार्य होता है।

हमारी आधुनिक तकनीक का पूरा आधार 1947 में जॉन बार्डीन और वाल्टर हाउस ब्रिटैन द्वारा किसकी प्रयोगशालाओं में बनाई गई ट्रांजिस्टर अवधारणा में पैदा हुआ है? बेल टेलीफोन और बदले में, यह उपकरण सिलिकॉन का उपयोग करके बनाया गया है।

इसकी विशेषताओं और उपलब्धता के अलावा, सिलिकॉन को काम करने के लिए एक आसान तत्व माना जाता है और वैज्ञानिकों ने इसे पूरी तरह से आदेशित क्रिस्टल में विकसित करने के तरीकों की खोज की है, लगभग पूर्ण सिलिकॉन क्रिस्टल के उत्पादन के साथ, छोटे ब्लेड में कटौती के रूप में जाना जाता है। वेफर्स, कंप्यूटर चिप्स के निर्माण के लिए मौलिक होने के नाते।

प्रोसेसर का निर्माण

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, वफ़र सिलिकॉन अत्यंत महत्वपूर्ण है - यह किसी भी प्रोसेसर चिप के निर्माण के लिए मूल घटक है। इसके अलावा, यह अत्यंत महत्वपूर्ण है कि इसे पूरी तरह से नियंत्रित स्थान पर उत्पादित किया जाए, क्योंकि इसे 99,9999% शुद्ध सिलिकॉन से बना होना चाहिए, जिसके लिए एक महंगी और जटिल प्रक्रिया की आवश्यकता होती है - प्रत्येक के साथ वफ़र जैसी कंपनियों के लिए 30 हजार अमेरिकी डॉलर से अधिक की लागत वाले 20 सेंटीमीटर इंटेल.

अगला, एक व्यक्तिगत ट्रांजिस्टर की निर्माण प्रक्रिया का प्रतिनिधित्व किया जाएगा, क्योंकि एक साथ सभी प्रक्रियाओं के निर्माण का व्यावहारिक रूप से प्रतिनिधित्व करना असंभव है। हालाँकि, प्रोसेसर बनाने की तकनीक कोर 2 जोड़ी इनमें से 291 मिलियन ट्रांजिस्टर का निर्माण शामिल है।

प्रक्रिया के पहले भाग में ऊपरी परत का ऑक्सीकरण होता है वफ़र (1), इसे सिलिकॉन डाइऑक्साइड (2) में बदलना और, उससे, यह सतह ट्रांजिस्टर के निर्माण के लिए आधार होगी जो प्रोसेसर की रचना करेगी। इसके बाद, सहज सामग्री (3) की एक परत लागू की जाएगी और लिथोग्राफी प्रक्रिया को अंजाम दिया जाएगा, जिसमें सतह के कुछ क्षेत्रों में एक पराबैंगनी प्रकाश का उत्सर्जन होता है - डिजाइन के कारण प्रत्येक प्रोसेसर के लिए यह पैटर्न अलग होता है प्राप्त हो।

लिथोग्राफी में प्रकाश के संपर्क में आने के बाद, भाग एक जिलेटिनस पदार्थ में बदल जाएंगे, जिसे रासायनिक स्नान द्वारा हटा दिया जाएगा, शेष सिलिकॉन डाइऑक्साइड के उजागर क्षेत्रों की परतें और अन्य जो शेष सहज परत (4) से ढकी रहती हैं। अगला कदम सिलिकॉन डाइऑक्साइड के असुरक्षित भागों को हटाने के लिए विभिन्न यौगिकों का एक नया रासायनिक स्नान है, केवल वही परत बची है जो शीर्ष (5) पर लिथोग्राफी के माध्यम से चली गई है और अंत में, शेष सहज भाग को हटा दिया गया है, केवल शेष संरचना के डिजाइन में आवश्यक सिलिकॉन डाइऑक्साइड की परत।

अब तक की प्रक्रिया में एक ट्रांजिस्टर परत बनाई गई है। हालाँकि, आमतौर पर एक ट्रांजिस्टर में इसकी जटिलता के आधार पर कई परतें होती हैं, इसलिए इसकी दूसरी परत (7) का निर्माण शुरू होता है, इसे फिर से सिलिकॉन डाइऑक्साइड द्वारा कवर किया जाता है और पहले से बनाए गए डिज़ाइन को बनाए रखता है। पिछली प्रक्रिया 8, 9, 10 और 11 में पाठ में छवियों की प्रक्रियाओं के लिए दोहराई जाती है, जिसमें सहज परत के आवेदन और रासायनिक स्नान द्वारा हटाने, आवश्यक सिलिकॉन डाइऑक्साइड के साथ शेष है।

इस प्रक्रिया के बीच में, अशुद्धियों (12) को पेश करने का एक चरण होता है, जो आयन होते हैं। के लिए यह आवश्यक होगा वफ़र सिलिकॉन का एक प्रवाहकीय पदार्थ बन जाता है और ये आयन पिछली प्रक्रिया में सिलिकॉन डाइऑक्साइड की परतों के संपर्क में आने वाली परत में ही पालन किए जाएंगे। अगला चरण छवियों 13, 14, 15 और 16 में समान पिछली अवधारणाओं का उपयोग करके तीसरी परत का अनुप्रयोग है।

अंत में, एक विस्तृत संरचना के साथ आपकी तीसरी परत के बाद प्रक्रिया लगभग समाप्त हो गई है। फिर, एक उन्नत तकनीक के साथ धातु की एक पतली परत लागू की जाती है जिसमें केवल 3 परमाणुओं (17) की मोटाई होती है और निष्कर्ष निकालने के लिए, प्रक्रिया के अंत में अवांछित भागों को हटाने के लिए लिथोग्राफी प्रक्रिया फिर से की जाती है (18)।

यह सभी जटिल प्रक्रिया हजारों ट्रांजिस्टर के लिए एक साथ की जाती है जो हमारे प्रोसेसर की आंतरिक संरचना का निर्माण करेगी, और वास्तविक उत्पादन में, मास्क का उपयोग प्रोसेसर के सभी घटकों को उनकी परतों के निर्माण के साथ और अंत में किया जाता है। कार्य, प्रोसेसर इसकी सभी जटिलता के साथ पूरा हो जाएगा।

लघुरूपण

प्रौद्योगिकी उद्योग ने नैनो तकनीक की बदौलत अपने भौतिक आकार को बढ़ाए बिना प्रोसेसर की क्षमता बढ़ाने में कामयाबी हासिल की है। नैनोटेक्नोलॉजी विज्ञान की एक शाखा है जो नैनोमीटर आकार की वस्तुओं पर केंद्रित है। एक नैनोमीटर एक मिलीमीटर के दस लाखवें हिस्से के बराबर होता है, जबकि a माइक्रोन एक मिलीमीटर के एक हजारवें हिस्से के बराबर होता है।

नैनो टेक्नोलॉजी की मदद से चिप्स पर लगे ट्रांजिस्टर को छोटा और छोटा किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, प्रोसेसर इंटेल 486 इसमें लगभग 1 मिलियन ट्रांजिस्टर लगभग 1 माइक्रोन आकार के थे। नवीनतम प्रोसेसर, जैसे कि इंटेल कोर की जोड़ी 2, 291 माइक्रोन (0,045 नैनोमीटर) निर्माण तकनीक के साथ लगभग 45 मिलियन ट्रांजिस्टर हैं।

प्रौद्योगिकी उद्योग को एक भौतिक सीमा का सामना करना पड़ेगा, जहाँ ट्रांजिस्टर को और कम करना असंभव होगा, जो पहले से ही कुछ परमाणुओं द्वारा निर्मित होगा। हालाँकि, इस समस्या का समाधान खोजने के लिए पहले से ही शोध किया जा रहा है। उनमें से एक क्वांटम कंप्यूटिंग है, जो न केवल शास्त्रीय प्रोसेसर की भौतिक सीमाओं को पार करती है, बल्कि समग्र रूप से कंप्यूटिंग में क्रांति ला सकती है।

Encapsulation और मॉडल की परिभाषा

एक बार लिथोग्राफी प्रक्रिया और प्रोसेसर का निर्माण पूरा हो जाने के बाद, प्रत्येक भाग को विद्युत जांच का उपयोग करके परीक्षण किया जाएगा, जिससे प्रत्येक कोर को सक्रिय किया जा सके। हे वफ़र फिर इसे "कहा जाने वाली प्रक्रिया में काटा जाएगा"डुबकी लगाना”लेबल और विभिन्न मॉडलों और परिवारों के साथ प्रत्येक प्रोसेसर के एनकैप्सुलेशन होने के लिए।

एक जिज्ञासा यह है कि सामान्य तौर पर, निर्माता इसे पसंद करते हैं एएमडी e इंटेल एक के रूप में प्रत्येक प्रोसेसर के लिए एक उत्पादन लाइन और उनके बीच उनके अंतर को बनाए रखें कोर डुओ 2.4 गीगाहर्ट्ज और ए कोर डुओ 2.96 गीगाहर्ट्ज़ उन विविधताओं के कारण है जो उत्पादन लाइन पर हो सकती हैं। फिर, इन अंतरों की पहचान करने की एक प्रक्रिया प्रत्येक प्रोसेसर को अपनी विशिष्टताओं के साथ एक पहचान के अनुकूल बनाने के लिए की जाती है।

और उसके साथ, प्रोसेसर अंत में समाप्त हो गया है। क्या आपको प्रक्रिया दिलचस्प लगी? हमें टिप्पणियों में बताएं!

पाठ द्वारा प्रूफरीड: दासियो कास्टेलो ब्रैंको

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स्रोत: हार्डवेयर, अर्धचालक: मूल तत्व, तकनीक और अनुप्रयोग e कंप्यूटर संगठन और डिजाइन: हार्डवेयर/सॉफ्टवेयर इंटरफेस.