মাইক্রোচিপ উত্পাদন প্রক্রিয়া

ওভারভিউ

• আধুনিক স্মার্টফোনে ৯০ বিলিয়ন ট্রানজিস্টর সহ ৬২টি মাইক্রোচিপ থাকে।
• মাইক্রোচিপ বৃহৎ অর্ধপরিবাহী উত্পাদনকারক উদ্ভিদগুলিতে (fabs) উত্পাদিত হয়।
• Fabs এর পরিস্কার কক্ষগুলি ৮টি ফুটবল মাঠের পরিসরের সাথে মিলিয়ন ডলার মূল্যের যন্ত্রপাতির সাথে থাকে।

উত্পাদন যাত্রা

• সিলিকন ওয়েফার উত্পাদন

  • সিলিকন ওয়েফারগুলি মাইক্রোচিপগুলির বিল্ডিং ব্লক।
  • ওয়েফারগুলি একটি ৩-মাসের সময়ে প্রায় ১,০০০ প্রক্রিয়া সম্পন্ন হয়।
  • প্রতিটি ওয়েফার কয়েকশো CPU চিপ দিয়ে শেষ হয়, যার প্রতিটিতে প্রায় ২৬ বিলিয়ন ট্রানজিস্টর থাকে।

• স্তর এবং উপাদান

  • সমন্বিত সার্কিটগুলি ধাতব তার এবং ট্রানজিস্টরের স্তরগুলি নিয়ে গঠিত।
  • প্রতিটি CPU চিপে কোর, মেমরি কন্ট্রোলার এবং গ্রাফিক্স প্রসেসর থাকে।
  • একটি ব্লক ডায়াগ্রাম আর্কিটেকচারটি দেখায়, যার মধ্যে সেপর্যন্ত ব্লকগুলির হাজার হাজার ট্রানজিস্টর এবং স্তরসমূহ থাকে।

মাইক্রোচিপ উত্পাদন ধাপসমূহ

1. কেক বেক করার অনুরূপ

   • একটি মাইক্রোচিপ তৈরি করাকে ৯৪০ ধাপের একটি ৮০-স্তরের কেক বেক করার সাথে তুলনা করা যায়।
   • নির্ভুলতা খুবই গুরুত্বপূর্ণ; ১% এর বেশি বিচ্যুতি পণ্যটি নষ্ট করতে পারে।

2. স্তর নির্মাণ

   • স্তর জমা দেওয়া: সিলিকন ডাইঅক্সাইড উন্নত স্তর এবং ফটোমাস্ক প্রয়োগ।
   • এচিং: উপাদান সরিয়ে প্যাটার্ন তৈরি করতে দ্রবণ ব্যবহার।
   • চূড়ান্তকরণ: প্রতিটি স্তরের পৃষ্ঠটি সমতল করা হয় এবং অতিরিক্ত স্তরের জন্য প্রস্তুত করা হয়।

3. ট্রানজিস্টর উত্পাদন

   • ধাতব তার স্তরের তুলনায় আরো জটিল ধাপগুলি জড়িত থাকে। এটির মধ্যে পরিষ্কার এবং নিরীক্ষণ স্তর অন্তর্ভুক্ত থাকে।
   • ট্রানজিস্টর: FinFETs - অত্যন্ত ছোট (মাত্রা ৩৬ x ৬ x ৫২ nm)।

অর্ধপরিবাহী উত্পাদন প্লান্ট উপাদানসমূহ

• সিলিকন ওয়েফার স্পেসিফিকেশনস

  • একটি ৩০০মিমি ওয়েফার অনেকগুলি CPU চিপ ধারণ করে (প্রতি ওয়েফারে ২৩০টি CPU চিপ)।
  • ওয়েফার পরিবহন সামনে খোলা ইউনিভার্সাল পড (FOUP) ব্যবহার করে ওভারহেড সিস্টেমের মাধ্যমে হয়।

• উত্পাদন সরঞ্জাম

  • সরঞ্জামের বিভাগসমূহ:
    • মাস্ক স্তর তৈরি করা (যেমন ফোটোলিথোগ্রাফি)।
    • উপাদান যোগ করা এবং সরানো (এচিং, CMP)।
    • ওয়েফার পরিষ্কার এবং নিরীক্ষণ করা (পানি ব্যবহার, স্ক্যানিং ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপ)।

বিস্তারিত সরঞ্জাম কার্যাবলী

• ফোটোলিথোগ্রাফি সরঞ্জাম

  • ফোটোমাস্ক থেকে ওয়েফারে ডিজাইন স্থানান্তরের জন্য অপরিহার্য; ইউভি লাইট ব্যবহার করা হয়।
  • ন্যানোস্কোপিক ট্রানজিস্টর প্যাটার্ন তৈরিতে অপরিহার্য।

• জমা এবং অপসারণ সরঞ্জাম

  • জমা সরঞ্জাম: বিভিন্ন পদ্ধতিতে উপাদান যোগ (ধাতু, ইনসুলেটর)।
  • এচিং সরঞ্জাম: রাসায়নিক বা প্লাজমা প্রক্রিয়া ব্যবহার করে উপাদান সরানো।
  • CMP: ওয়েফার পৃষ্ঠটি সমতল এবং নতুন স্তরের জন্য প্রস্তুত করে।

• ইয়ন ইমপ্লান্টেশন

  • সিলিকন সংশোধন করে P এবং N অঞ্চল তৈরি করা, ট্রানজিস্টরের জন্য; অ্যানিলিংয়ের মাধ্যমে ল্যাটিস ক্ষতি মেরামত করা হয়।

• পরিষ্কার এবং নিরীক্ষণ

  • নিয়মিত পরিষ্কার করা হয় যাতে দূষণ রোধ করা যায়, যা উত্পাদনখাতে ন্যানোস্কেল নির্ভুলতা নিশ্চিত করে।

উত্পাদন পরবর্তী ধাপসমূহ

• ওয়েফার পরীক্ষণ: প্রতিটি CPU কার্যকারিতা জন্য কঠোরভাবে পরীক্ষা করা; ত্রুটিপূর্ণ অংশগুলি শ্রেণীভুক্ত করা হয়।
• কাটা: ওয়েফারগুলি লেজার-কাটিং করা হয়, এবং চিপগুলি ইন্টারপোসারে স্থাপন করা হয় এবং তারপরে পরীক্ষা করা হয়।
• চূড়ান্ত সংযোজন: CPUs মাউন্ট করা হয়, হিট স্প্রেডার যোগ করা হয়, চূড়ান্ত পরীক্ষা করার পরে প্যাকেজিং করা হয়।

উপসংহার

• গোটা মাইক্রোচিপ উত্পাদন প্রক্রিয়া উন্নত বিজ্ঞান এবং প্রযুক্তি প্রয়োজন।
• গভীর বোঝা জন্য ক্রমাগত শেখার প্ল্যাটফর্ম যেমন Brilliant.org এর মাধ্যমে পঠন সম্পদ পাওয়া যায়।
• জিপিইউ আর্কিটেকচার এবং ট্রানজিস্টর পদার্থবিজ্ঞান সম্পর্কিত বিষয়ের উপর আসন্ন ভিডিও পরিকল্পিত।

সমর্থন কল টু অ্যাকশন

• দর্শকদের চ্যানেলটিকে সমর্থন করার জন্য সামগ্রীটি সামগ্রিকভাবে গ্রহণ এবং Patreon সমর্থন বিবেচনা করা সুপারিশ করা হয়।