İşlemciler Nasıl Üretilir?


28 Haziran 2010 Pazartesi 13:30
İşlemciler Nasıl Üretilir?

Bilgisayarların kalbini oluşturan işlemciler ya da diğer adıyla CPU’ların (Central Processing Unit) silikondan yapıldığını birçoğunuz biliyordur. Kum taneciklerinden elde edilen silikonla başlayan çok karmaşık bir üretim sürecinden geçen işlemcilerin hikayesini sizler için toparladık.

Çok küçük boyutlarda üretilip, çok dayanıklı olarak tasarlanan işlemcilerin piyasadaki en düşük modeli bile, son halini alabilmek için çok detaylı bir süreçten geçiyor.

Piyasada çok sayıda işlemci modeli bulunuyor

Tüm bu işlemin karmaşıklığına ek olarak, üretici firmalar transistor boyutunu azaltabilmek için büyük bir çaba sarf ediyorlar. Tüm üreticiler bu amaca ulaşmak için farklı yollar deniyorlar.

Intel’in kullandığı “32 nm High-k üretim süreci” adı verilen CPU üretim tekniğini adım adım görmeye hazır mısınız? Bir işlemcinin kum tanesinden başlayıp, anakartımızda son bulan yolcuğu başlıyor.

Silikon külçeler

Yer kabuğunda oksijenden sonra en çok bulunan element silikondur. Çok bulunması, elbette saf halde her yerde karşımıza çıkacağı anlamına gelmiyor. Kum tanelerinde silikon dioksit (SiO2) şeklinde bulunan silikonu öncelikle saf halde elde etmek gerek. Bu işlem yapıldıktan sonra, silikon 100 kg ağırlığındaki külçeler haline getirilir.

Yonga plakaları

100 kg ağırlığında ve 30 cm çapındaki külçeler daha sonra 1 mm kalınlığında dilimler halinde kesilir. Bu dilimlere “wafer” ya da yonga plakası adı verilir. Bu plakaların iyice cilalanması gerekir.

Işığa dayanıklı katman

Kesilen ve cilalanan plakalar ışığa dayanıklı bir katman ile kaplanır. Bu katmanın belli bir deseni bulunur. Böylece plaka iyon bombardımanına tutulduğunda bu desene göre bir yapı ortaya çıkar.

İyon bombardımanı

Işığa duyarlı katman ile kaplanan plakalar daha sonra yüksek güçlü iyon ışınına maruz bırakılır. Bu işlem plakanın iletkenlik özelliklerini değiştirir. Işığa dayanıklı malzemenin desenine göre plakanın üzerindeki bazı bölgeler iletken, bazı yerler de yalıtkan olur. Bu işlemden sonra ışığa dayanıklı katman çıkarılır.

High-K dielektrik madde

Bundan sonraki adımda High-K adlı dielektrik madde eklenir. Bu yalıtkan madde, potansiyel elektrik kaçaklarının önlenmesi ve işlemcinin uzun vadede güç açısından daha verimli olması için ekleniyor. High-K, bir atom boyutu kalınlığındaki katmanlar halinde serilir.

Filtreden gelen mikroskobik desen

High-K katmanının üzerine ışığa duyarlı yeni bir madde eklenir. Plaka döndürülerek bu maddenin her noktaya eşit olarak yayılması sağlanır. Bundan sonra üzerinde özel bir desen bulunan bir filtreye mor ötesi ışık gönderilir. Bu ışık önce filtreden sonra da bir mercekten geçerek mikroskobik ölçekte ayar yapar. Filtrenin şekline göre gelen ışık, ışığa duyarlı maddeyi çözer. Böylece ortaya özel bir şekil çıkar.

Filtrenin izi

Yapılan son işlemden sonra plaka üzerindeki tek bir transistor bu şekilde görünür. En üstteki mavi kısımdaki koyu ve açık renk bölgeler ışığın, filtrenin şekline göre bıraktığı izi gösteriyor. Koyu renkli kısım mor ötesi ışıktan etkilenmeyen bölümü gösteriyor. Daha sonra, özel çözücü maddelerle ışıktan etkilenen bölüm silinir.

Son şekil

Bir sonraki aşamada ise mor ötesi ışıktan etkilenmeyen kısmı ve alt sırada bulunan High-K’yi çözen bir madde kullanılır. Mor ötesi ışıktan etkilenmeyen kısmın tam altında kalan High-K çözünmez. Çözücü maddelerden sonra transistor sağdaki şekli alır. Sarı kısım High-K’yi temsil ederken, gri kısım yaltıkan silikonu, açık yeşil kısım ise iletken silikonu gösteriyor. Bu şekil tüm plakadaki detaylı bir desenin sadece küçük bir parçasını gösteriyor.

Üç küçük delik

Desen oluşturulduktan sonra transistorlar aslen tamamlanmış olurlar. Ancak plaka üzerindeki milyonlarca transistor arasında bir bağlantı henüz yoktur. Bunu oluşturmak için tüm plaka öncelikle bir yalıtım malzemesi ile kaplanır. Şekillerde kırmızı renkle görebileceğiniz bu yalıtım malzemesinin üzerine üç adet delik açılır. Bundan sonra plaka bir bakır sülfat çözeltisine batırılır ve elektroliz yoluyla tüm plaka bakır kaplanır. Açılan üç delik de bu yolla bakır dolar.

Bakır kaplı delikler

Bakır kaplama daha sonra yalıtım malzemesi tekrar ortaya çıkana kadar temizlenir. Böylece delinen ve daha sonra içi bakırla kaplanan üç delik ortaya çıkar. Bu bakır kısımlar, transistorlar arasındaki bağlantıların birleşme noktalarını oluştururlar.

Karmaşık bağlantı ağı

Transistorlar arasındaki bağlantıları oluşturmak, işlemci üretiminin en karmaşık ve önemli evresidir. Transistorlar arasında çok karmaşık bağlantılar oluşturulur, bu bağlantılar işlemcinin performansını doğrudan etkiler. Soldaki resimde sadece 6 transistor arasındaki bağlantıyı görüyorsunuz. Bunun milyonlarcasını düşününce yapılan işin ne kadar karmaşık olduğunu anlayabilirsiniz. En son model işlemcilerde bu bağlantıların bir transistor üzerinde 30 katmana kadar gittiği belirtiliyor. Eğer işlemcinin içini açıp mikroskopla bakarsanız düz bir yüzey yerine iç içe geçmiş yollar görebilirsiniz. İlk temel kalite testleri de bu aşamadan sonra yapılır. Sağ taraftaki resimdekine benzer bir araç olabilecek hataları tespit eder.

Yongalar kesilmeye hazır

Tüm bu işlemlerden sonra yongalar artık hazır hale gelmiş durumda. Yonga plakaları tek tek kesilerek, bilgisayarda kullandığımız işlemcilerin içindeki yongalar haline gelir.

Alıştığımız görüntü

Tek tek kesilen yongalar daha sonra özel bir tabakanın (PCB) üzerine yapıştırılır. Üzerine de çalıştığında oluşan ısının iletilmesini sağlayan metal bir plaka yerleştirilir. Artık görmeye alıştığımız şekillere gelen işlemciler özel bir cihazda test edilir. Bu cihaz işlemcilerin frekansını ve termal özelliklerini tespit eder. Üretim aşamaları esnasında oluşan en ufak bir durum işlemcinin gücünü etkiler. Bu yüzden aynı plakadan çıkan her bir işlemcinin özellikleri aynı olmaz. İşlemciler frekansları ve diğer özellikleri belirlendikten sonra sınıflara (Core i7, Core i5 vs.) ayrılır.

Kutular hazır

Üretilen işlemciler iki şekilde kullanıcıya ulaşır. Sistem üreticilerine her birinde biner adet CPU bulunan tablalar halinde giden işlemciler son kullanıcı için ise özel kutulara konurlar.

:: İşlemcilerin üretim sürecindeki en ilginç aşama sizce hangisi?




Yeni ! ShiftDelete.Net ya da SDN Forum hesabınız ile yorum yaparak yorumlarınızın rumuzunuz ile yayınlanmasını sağlayabilirsiniz. Giriş için tıklayın.

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.

15 yorum - “İşlemciler Nasıl Üretilir?”

  1. Ziyaretçi dedi ki:

    Abi tamam da bu işlemci nasıl 1000’lerce işlemi yapıyor yoksa işlem yapmayıp sadece gidecek bileğiyim gideceği yere mi yönlendiriyor hiç bir işlem yapmadan?

  2. Ziyaretçi dedi ki:

    Resimler yok

  3. Ziyaretçi dedi ki:

    Resimler çalışmıyor….

  4. Ziyaretçi dedi ki:

    Insan istese biçok şeyi yapabilir araştirmak ve zekayi kullanmakla ***** arastiran bi toplum degiliz ***** icin tesekkurler

  5. Ziyaretçi dedi ki:

    Bir gun turkiyede kavusurmu bu teknolojiye

  6. Ziyaretçi dedi ki:

    Muhteşem olmuş. Amcam kadar iyisini. Yüzde 100/72 çok teşekkür ederim. Güzel olmuş.

  7. Ziyaretçi dedi ki:

    güzel

  8. Ziyaretçi dedi ki:

    İngilizcesi “silicon” olan sözcüğün türkçesi aslında “silisyum”dur. Bunun yanında ingilizcesi “silicone” olan sözcüğün türkçesi “silikon”dur.
    Aslında demek istedeğim bilgisayarlarda kullanılan ana madde yarı iletken olan silisyumdur. Bu bilgiyi Tübitak Aralık 2013 sayısında da bulabilirsiniz.

  9. Ziyaretçi dedi ki:

    benimde merak ettiğim olay ***** ama çekirdek muhabbeti nasıldır,nereden gelir, nasıl üretilir merak ediyorum. bir de intelin bazı işlemcilerinde sanal çekirdek denilen bir olgu var. tam olarak nedir, nasıl çalışır. bunları da bilmek isteriz. teşekkürler,emeğinize sağlık

  10. Ziyaretçi dedi ki:

    yonga plakaları kesildikten sonra herbir parça bir adet işlemci çekirdeğinimi ifade ediyor?

  11. Ziyaretçi dedi ki:

    emeginize sağlık.. güzel anlatılmış..

  12. Ziyaretçi dedi ki:

    emeğinize sağlık cok tşkrlr gerçekten güzel olmuş.

  13. Ziyaretçi dedi ki:

    süper ,hele transistörlerin yerleştirilmesi müthiş zeka işi ,teşekkürler

" İşlemciler Nasıl Üretilir? konulu haberimizde ShiftDelete.Net olarak sizlere İşlemciler Nasıl Üretilir? ile ilgili son gelişmeleri aktarmak istedik. Hemen yukarıda İşlemciler Nasıl Üretilir? ile ilgili yorum ve görüşleri inceleyerek sizlerde yorum bırakabilirsiniz. "

En yeni Videolar

  1. 1 SDN ofisi olarak Karadeniz'i turladık! SDN ofisi olarak Karadeniz'i turladık!
  2. 2 Bedava kahve getiren uygulamalar Bedava kahve getiren uygulamalar
  3. 3 iPhone 12 Pro kutusundan çıkıyor (Video) iPhone 12 Pro kutusundan çıkıyor (Video)
  4. 4 Kojima yeni oyunu için harekete geçti Kojima yeni oyunu için harekete geçti
  5. 5 Buraların kralı neden Samsung? Buraların kralı neden Samsung?
  6. 6 Yok böyle monitör! LG Ultragear 27GN950 inceleme Yok böyle monitör! LG Ultragear 27GN950 inceleme
  7. 7 Yılların iOS efsanesini Android ile bitirdik! Yılların iOS efsanesini Android ile bitirdik!
  8. 8 Huawei Mate 40 serisi tanıtıldı! İşte detaylar Huawei Mate 40 serisi tanıtıldı! İşte detaylar
  9. 9 En efsane telefon bu! Lenovo Legion Pro inceleme En efsane telefon bu! Lenovo Legion Pro inceleme
  10. 10 Yıllardır beklenen teknoloji! Mırıldanarak şarkı bulduk Yıllardır beklenen teknoloji! Mırıldanarak şarkı bulduk