Από τι είναι κατασκευασμένο τσιπ υπολογιστών;

Τα τσιπ υπολογιστών, επίσης γνωστά ως ολοκληρωμένα κυκλώματα (ICS) ή μικροτσίπ, είναι κατασκευασμένα από ένα σύνθετο συνδυασμό υλικών, κυρίως πυρίτιο . Εδώ είναι μια κατανομή:

βασικά υλικά:

* πυρίτιο (SI): Το θεμέλιο των περισσότερων τσιπ υπολογιστών. Το πυρίτιο είναι ένας ημιαγωγός, που σημαίνει ότι μπορεί να διεξάγει ηλεκτρική ενέργεια υπό ορισμένες συνθήκες, επιτρέποντας τη δημιουργία τρανζίστορ και άλλα βασικά συστατικά.

* σίλικα (SiO2): Χρησιμοποιείται για να σχηματίσει ένα μονωτικό στρώμα στο δίσκο πυριτίου, διαχωρίζοντας διαφορετικά ηλεκτρικά κυκλώματα.

* μέταλλα: Διάφορα μέταλλα όπως το αλουμίνιο, ο χαλκός και ο χρυσός χρησιμοποιούνται για διασυνδέσεις (καλώδια) που μεταφέρουν ηλεκτρικά σήματα σε όλο το τσιπ.

* Polysilicon: Ένα λεπτό στρώμα πυριτίου που χρησιμοποιείται για πύλες σε τρανζίστορ, ελέγχοντας τη ροή της ηλεκτρικής ενέργειας.

Άλλα υλικά:

* Διηλεκτρικά Υλικά: Χρησιμοποιείται για την απομόνωση διαφορετικών τμημάτων του τσιπ, εμποδίζοντας τα βραχυκυκλώματα. Τα κοινά παραδείγματα περιλαμβάνουν το διοξείδιο του πυριτίου και το οξείδιο του Hafnium.

* Dopants: Οι ακαθαρσίες προστέθηκαν στο πυρίτιο για τον έλεγχο της αγωγιμότητάς του. Ο φωσφόρος και το βόριο χρησιμοποιούνται συνήθως με ντόπια.

* Υλικά ενθυλάκωσης: Χρησιμοποιείται για την προστασία του τσιπ από περιβαλλοντικούς παράγοντες όπως η υγρασία και η θερμοκρασία.

Διαδικασία κατασκευής:

1. Μια λεπτή φέτα εξαιρετικά καθαρού πυριτίου είναι γυαλισμένο και καθαρίζεται.

2. Φωτολιθογραφία: Ένα μοτίβο προβάλλεται στο δίσκο, δημιουργώντας το κύκλωμα.

3. χάραξη: Το ανεπιθύμητο υλικό αφαιρείται, αφήνοντας πίσω του το επιθυμητό μοτίβο.

4. Doping: Οι ακαθαρσίες προστίθενται στο πυρίτιο για να ελέγξουν την αγωγιμότητά του.

5. Μεταλλοποίηση: Τα στρώματα διασύνδεσης εναποτίθενται, δημιουργώντας την καλωδίωση που συνδέει τα διάφορα εξαρτήματα.

6. Συσκευασία: Το τσιπ είναι ενθυλακωμένο σε προστατευτικό περίβλημα.

Εξέλιξη υλικών τσιπ:

* Πρώιμα τσιπ: Χρησιμοποιημένο αλουμίνιο για διασυνδέσεις, το οποίο είχε περιορισμούς όσον αφορά την ταχύτητα και την πυκνότητα.

* Σύγχρονα τσιπ: Χρησιμοποιήστε χαλκό για διασυνδέσεις, προσφέροντας καλύτερη αγωγιμότητα και επιτρέποντας μικρότερες, ταχύτερες μάρκες.

* Προηγμένη έρευνα: Εξετάζει νέα υλικά όπως νανοσωλήνες graphene και άνθρακα για πιθανές μελλοντικές εφαρμογές.

Ο περίπλοκος συνδυασμός υλικών και διαδικασιών παραγωγής δημιουργεί τα πολύπλοκα και ισχυρά τσιπ υπολογιστών που οδηγούν τον σύγχρονο κόσμο μας.