İşlemciler nasıl yapılıyor ?

işlemcilerin çalışma şekli sihir gibi görünse de, uzun yıllardır yapılan başarılı bir mühendisliğin sonucudur. Herhangi bir mikroçipin yapı taşları olan transistörler mikroskobik ölçeklere büzülürken, üretilme şekilleri daha da karmaşıklaşır.

Transistörler o kadar küçüktür ki, üreticiler bunları normal yöntemler kullanarak inşa edemezler. Hassas torna tezgahları ve hatta 3D yazıcılar inanılmaz derecede karmaşık kreasyonlar yapabilirken, genellikle mikrometre hassasiyet seviyelerinde (bir inçin yaklaşık otuz binde biri kadar) en üst seviyeye çıkarlar ve bugünün yongalarının yapıldığı nanometre ölçekleri için uygun değildirler.

Fotolitografi bu sorunu, karmaşık makineleri çok hassas bir şekilde hareket ettirme ihtiyacını ortadan kaldırarak çözer. Bunun yerine, görüntüyü çip üzerine yapıştırmak için ışık kullanır. Sınıflarda bulabileceğiniz eski bir projektör gibi, fakat tersi durumda, kalıbı istenen hassasiyete indirir.

Görüntü, ışığa tepki veren ve yıkanarak fotorezist denilen bir malzeme ile kaplanır ve yıkanarak transistörler oluşturmak için bakır ile doldurulabilen veya katlanabilen CPU’nun aşınmasına neden olur. Bu işlem daha sonra birçok kez tekrarlanır, CPU’yu bir 3D yazıcıya benzer şekilde oluşturmak plastik katmanları oluşturacaktır. Buişlem sırasında transistörlerin kapalıyken elektrik akışını durdurmaları gerekiyor, ancak elektronların tam içinden akabileceği kadar küçülüyorlar. Buna kuantum tünelleme denir ve silikon mühendisleri için büyük bir problemdir.

işlemci üretimindeki hatalar bazen gölgeleme denilen bir işlemle hafifletilebilir. Eğer hata bir CPU çekirdeğine çarparsa, bu çekirdek kullanılamaz hale gelir.Bu durum 7nm ve 10nm gibi daha yeni işlem düğümleri daha yüksek hata oranlarına sahip olmasına ve dolayısıyla daha pahalı olmasına neden olmaktadır.

CPU’ların üretilmesi gibi paketlenmesi de çok hassas bir işlemdir. CPU’lar çok fazla ısı ürettiğinden ve önden de korunması gerektiğinden, üstüne “entegre bir ısı yayıcı” monte edilmiştir. Bu, kalıba temas eder ve ısıyı, üzerine monte edilmiş bir soğutucuya aktarır. Bu noktada termal macunların da önemli bir görevi vardır.

CPU’ların nasıl yapıldığı hakkında daha fazla teknik bilgi edinmek istiyorsanız, Wikichip’in mikro mimariler hakkındaki makalelerine göz atabilirsiniz.