مقالاتنوآوری

ریز تراشه چیست و چگونه ساخته می شود؟

احتمالا امروزه بارها اسم ریز تراشه را در اخبارهای مربوط به دنیای تکنولوژی و فناوری شنیده اید. به این قطعات، میکروچیپ و IC نیز می گویند. شاید شما نیز متوجه شده باشید که در گذشته وسایل الکترونیکی به صورت کلی از حجم بیشتری برخوردار بودند. در نتیجه حمل و نقل آن ها اصلا آسان نبود. همانند تلویزیون ها، گوشی های همراه و کامپیوترهای بسیار بزرگ. اما امروزه تمامی این وسایل در حجم بسیار کوچکتری ساخته می شوند به صورتی که ظرافت آن ها بسیار بیشتر است. راز این تغییر و تحول در چیست؟ برای پاسخ به این سوال در ادامه مقاله با ما همراه باشید.

ریز تراشه چیست؟

ریز تراشه قطعه ای بسیار ریز است که درون آن مدار های الکتریکی مختلف وجود دارد. این مدارهای الکتریکی با آرایش خاصی و به بهترین شیوه کنار هم قرار گرفته اند. در گذشته که فناوری ریز تراشه وجود نداشت، سازندگان مجبور بودند تمامی این مدارهای الکتریکی را به صورت گسترده داخل وسایل الکترونیکی جای دهند. به همین دلیل اغلب، اندازه وسایل بسیار بزرگ می شد. اما امروزه این مدارهای مختلف در حد چند میلی متر در میکروچیپ گرد هم آمده اند. بنابراین حجم وسایل نیز کاهش چشمگیری داشته است.

ریز تراشه ها از چه عناصری ساخته می شوند؟

شاید برای شما نیز سوال باشد که ریزتراشه چگونه ساخته می شود و جنس آن از چیست؟ در پاسخ به این سوال باید بگوییم که میکروچیپ ها را از سیلیکون میسازند.

سیلیکون یکی از عناصری است که به صورت طبیعی در طبیعت یافت می‌شود. همچنین دومین ماده فراوان موجود در زمین پس از اکسیژن است. بنابراین دسترسی به آن آسان می باشد. سیلیکون یک ماده نیمه رسانا است. بنابراین می توان با ایجاد تغییراتی روی این عنصر، به خوبی از آن برای ساخت ریز تراشه ها استفاده کرد. زیرا می توان در موقعیت هایی این عنصر را به رسانا و در موقعیت هایی دیگر، به نارسانا تبدیل کرد.

ریز تراشه ها چه کاربردی دارند؟

احتمالا تا اینجای مقاله با برخی از کاربردهای ریز تراشه ها آشنا شده باشید. در واقع کاربرد میکروچیپ ها بسیار وسیع و گسترده می باشد. به همین دلیل نمی توان در این بخش به تمامی این کاربردها پرداخت.

مهم ترین کاربرد این قطعه ها در دستگاه های مانند تلفن همراه، ماشین لباسشویی، کامپیوتر، لپ تاپ، تلویزیون و … می باشد. ماهواره ها و گیرنده های تلویزیونی نیز دارای قطعات آی سی هستند.

آشنایی با انواع ریز تراشه ها

سه ریزتراشه مختلف کنار انگشت انسان

 

ریز تراشه ها بر حسب نوع ساخت و کاربرد انواع مختلفی دارند. در این بخش به معرفی برخی از انواع ریز تراشه ها می پردازیم.

چیپ های حافظه

این چیپ ها، مدارهایی هستند که اطلاعات و داده ها را به صورت موقت و یا دائمی می توانند در خود ذخیره کنند.

  • رم کامپیوتر
  • فلش مموری
  • مموری RCM

از نمونه های این چیپ‌های حافظه هستند.

چیپ های پردازنده

این چیپ ها وظیفه پردازش و تحلیل عملیات ها را به عهده دارند.

  • تلفن های همراه
  • کامپیوتر
  • لپ تاپ و سرورها

به وفور از این نوع میکروچیپ‌ها بهره می برند.

پردازنده های گرافیکی

چیپ های پردازنده گرافیکی وظیفه ارائه خروجی گرافیکی را در سیستم به عهده دارند. از پردازنده گرافیکی در دسکتاپ کامپیوتر، لپ تاپ و تلفن های همراه استفاده می شود.

ریزتراشه مبدل داده

این چیپ ها می توانند داده ها را از نوع آنالوگ به نوع دیجیتال تبدیل کنند و برعکس. در واقع می توان اطلاعات خروجی از سنسورها را با استفاده از این قطعه به نوع دیگر تبدیل کرد.

ریز تراشه خودرو

ریز تراشه ها علاوه بر وسایل الکترونیکی، در خودروها نیز یافت می شوند. در واقع در سیستم برقی خودروهای امروزی بیشتر از میکروچیپ ها استفاده می کنند. به صورتی که نبود میکروچیپ می تواند صنعت خودروسازی را به کلی متوقف کند.

در چند سال اخیر که اپیدمی کرونا غوغا می کرد، میکروچیپ ها در سطح جهانی کمیاب شدند. زیرا تولید آن ها با مشکل مواجه شده بود. میکروچیپ نقش مهم و حیاتی در صنعت خودروسازی جهانی دارد و نبود آن مشکلات فراوانی را به وجود می آورد.

ریز تراشه ها چگونه کار می کنند؟

شاید فکر کنید که ریز تراشه اصلا چگونه کار می کند و اجزای آن چه نقشی در یک سیستم می توانند داشته باشند. ریزتراشه ها دارای میلیون ها ترانزیستور هستند که هر کدام از آن ها در مقیاس های نانو درون ریز تراشه جا شده اند. شاید تصور میلیون ها مدار درون یک تراشه بسیار کوچک چند میلی متری سخت باشد اما این امکان واقعا وجود دارد. بنابراین ریز تراشه از طریق مدارها و ترانزیستورهایی که درون آن ساخته شده اند کار خود را انجام می دهد.

 

 

ویفر (ویفرهای سیلیکونی) چیست؟

ویفرهای سیلیکونی، صفحاتی سیلیکونی هستند که از آن ها برای ساخت ریز تراشه ها استفاده می شود. تولید صفحات و یا همان ویفرهای سیلیکونی فرایندی کاملا پیچیده و زمان بر است.

در ساخت این صفحه ها از ماده ای به نام silica sand استفاده می کنند. این فرایند باید مرحله به مرحله صورت گیرد. ویفرهای سیلیکونی دارای قطر 0/1 اینچی هستند و سطح آن ها به صورت کامل صیقل داده می شود تا حالتی آینه ای به خود بگیرند. البته امروزه به دلیل کم کردن هزینه ها از ویفرهای 300 میلی متری استفاده می کنند.

با مراحل ساخت سیلیکون آشنا شوید

شاید برای شما نیز جالب باشد که بدانید ریز تراشه های کوچک که دارای تعداد زیادی مدار هستند چگونه ساخته می شوند. در بخش های قبلی اشاره کردیم که برای ساخت این قطعات از سیلیکون استفاده می شود. در ادامه به مراحل ساخت سیلیکون می پردازیم.

1) خالص سازی: سیلیکون را از شن و خاک و ماسه می گیرند که جزء پوسته زمین می باشند. برای رسیدن به درصد خلوص بالایی از سیلیکون به پاکسازی و جداسازی این مواد می پردازند. به صورتی که درصد خلوص به 999/99 درصد می رسد.

2) تولید شمش: برای آن که سیلیکون تک سلولی به دست بیاید بار دیگر آن را ذوب کرده و در قالب های مشخص قرار می دهند. وزن سیلیکون موجود در این قالب ها به 100 کیلوگرم هم می رسد که به آن شمش می گویند.

3) تبدیل شمش به ویفر سیلیکونی: در این قسمت شمش را با قطر 1/0 برش می زنند تا ویفرهای سیلیکونی تولید شوند.

4) لیتوگرافی: در این قسمت الگوهای مختلف مداری توسط مایعی قرمز به نام لاک نوری روی سطح ویفرها قرار می گیرند. در واقع لاک نوری همان مایعی است که در عکاسی نیز مورد استفاده قرار می گیرد. این لاک روی وفرها ریخته و پس از انجام عملیاتی در آخر پاک می شود.

5) کاشت یون ها: در این مرحله بار دیگر لاک نوری روی ویفرها ریخته می شود و یون ها با سرعتی معادل 300.000 کیلومتر به ویفر برخورد می کنند. این یون ها خواص شیمیایی ماده را تغییر می دهند.

6) ایجاد ترانزیستور و تراشه: سوراخ هایی در لایه عایق ایجاد می شوند که با ماده مسی پر خواهند شد. این سه سوراخ برای اتصال ترانزیستورها به هم ایجاد می شود. سپس ویفر با استفاده از محلول سولفات مس آبکاری الکتریکی می شود. مواد اضافی روی ویفر پاک و لایه های مختلف فلزی روی ویفر با الگوی خاصی ایجاد می شوند. این گونه ویفر را به ریز تراشه تبدیل می کنند.

برترین شرکت های دنیا در زمینه ساخت ریز تراشه

شاید برای شما نیز جالب باشد که بدانید کدام شرکت ها در دنیا پیشرو صنعت ساخت ریز تراشه می باشند. جالب است بدانید میکروچیپ هایی که توسط این شرکت ها ساخته می شوند جزء بهترین و باکیفیت ترین قطعات IC هستند. این شرکت ها با تکیه بر دانش و تجربه مهندسان خبره خود توانسته‌اند تحولات گسترده ای در صنعت تراشه سازی ایجاد کنند.

  • اینتل
  • Texas Instrument
  •  NVIDIA
  • Broadcom
  •  Micron Technology
  • UMC
  • TSMC Samsung 

جزء برترین شرکت های تولید ریز تراشه در جهان می باشند.

آینده ریز تراشه ها را چگونه می بینند؟

مهندسان و دانشمندان آینده بسیار روشنی را برای ریز تراشه ها در نظر گرفته اند. امروزه برخی از کشورها اقدام به کاشت ریزتراشه در بدن بیماران کرده اند. این میکروچیپ ها می‌توانند اطلاعات مربوط به سلامتی این بیماران را به صورت مستقیم به پزشکان ارسال نماید. این گونه سلامت بیمار همیشه در حال کنترل است.

در آینده پیش بینی می شود که کاشت میکروچیپ در بدن انسان به عنوان یک تلفن همراه انجام شود. در واقع استفاده از میکروچیپ برای ارتباط گرفتن با دیگران در آینده اصلا غیرممکن نیست.

جمع بندی

در این مقاله به معرفی ریز تراشه ها، نحوه ساخت و عملکرد آن ها پرداختیم. فراموش نکنید که این میکروچیپ ها همیشه در اطراف ما وجود دارند و ما روزانه به صورت غیرمستقیم با آن ها سروکار داریم. میکروچیپ ها توانسته اند نقش مهمی در پیشرفت تکنولوژی و استفاده از وسایل الکترونیکی متعدد داشته باشند. بنابراین عدم وجود آن ها می تواند مشکلات زیادی را در ساخت وسایل الکترونیکی به وجود بیاورد.

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا