22nm का दूसरा पक्ष: सिलिकॉन वैली के अज्ञात नायक

हर कुछ वर्षों में, इंटेल एक नई प्रक्रिया के लिए संक्रमण की घोषणा करता है। यदि आप यहां अन्य अर्धचालक कंपनियों से समाचार जोड़ते हैं, तो एक वर्ष बीतता नहीं है, ताकि उनमें से एक या कोई अन्य एक नई सफलता की घोषणा न करे। इन कंपनियों के नाम सर्वविदित हैं और सभी के लिए प्रसिद्ध हैं। लेकिन उनकी छाया में (पूरी तरह से अवांछनीय) एक कंपनी खो गई थी, जिसका काम अर्धचालक प्रौद्योगिकी में लगभग हर तकनीकी उपलब्धि के पीछे अदृश्य रूप से है। "देश को अपने नायकों को जानना चाहिए" ...

हम अल्पज्ञात कंपनी एप्लाइड मैटेरियल्स के बारे में बात कर रहे हैं, जो केवल 45 से अधिक वर्षों से अपना काम कर रहा है। और आज, इंटेल, टीएसएमसी, ग्लोबल फाउंड्रीज, और लगभग किसी भी अन्य के प्रत्येक सिलिकॉन चिप कारखाने में, एप्लाइड मैटेरियल्स उपकरण स्थापित किए जाते हैं, जो मानव जाति के लिए ज्ञात सबसे छोटे काम करते हैं। इसी समय, यह मामला केवल माइक्रोकिरेट्स के उत्पादन तक सीमित नहीं है, एप्लाइड मैटेरियल्स का तरल क्रिस्टल स्क्रीन और सौर पैनलों के उत्पादन में भी हाथ था। यदि कोई कंपनी सिलिकॉन वेफर्स के साथ सौदा करती है, तो यह कहने की संभावना लगभग 100% है कि एप्लाइड मटेरियल उपकरण अधिकांश विनिर्माण प्रक्रिया के लिए जिम्मेदार है।

कंपनी का लोगो, जिसने पहले कभी इसे देखा है?

विशेष रूप से, जब इंटेल ने 22 एनएम प्रौद्योगिकी के लिए संक्रमण की घोषणा की, तो इसने एप्लाइड मैटेरियल्स उपकरण का उपयोग करके इसे हासिल किया। यह इंटेल की उपलब्धि को कम उत्कृष्ट नहीं बनाता है: एप्लाइड मैटेरियल्स उपकरण प्रदान करता है, लेकिन इंटेल के पास माइक्रोप्रोसेसर डिजाइन से लेकर सही रसायन विज्ञान को खोजने तक सब कुछ है। यह भी ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि AMD, सैमसंग और TSMC अनिवार्य रूप से इंटेल के समान हार्डवेयर तक पहुंच रखते हैं।

यह माइक्रोप्रोसेसर निर्माण के बारे में क्या है?

कई ने लिथोग्राफी प्रक्रिया के बारे में सुना है। लेकिन अगर आपको लगता है कि प्रोसेसर क्रिस्टल का निर्माण केवल इसके अंदर होता है, तो आप गलत हैं। हां, लिथोग्राफी प्रक्रिया का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है, लेकिन आधुनिक तकनीकी प्रक्रियाओं के लिए 45nm और 32nm, 22nm फिन-एफईटी का उल्लेख नहीं करना, यह सिर्फ सैकड़ों चरणों में से एक है। सिलिकॉन की सतह को लिथोग्राफ करने के बाद, ट्रांजिस्टर और उनके यौगिकों को गैल्वेनिक प्रक्रियाओं, आयन आरोपण, रासायनिक बयान, आणविक स्तर और कई अन्य के संयोजन का उपयोग करके उगाया जाता है। इसके अलावा, इनमें से अधिकांश संचालन दर्जनों चरणों में टूट सकते हैं।

इंटरनेट पर कई वीडियो हैं जो माइक्रोप्रोसेसर उत्पादन दिखाते हैं (उदाहरण के लिए: यह एक )।

ये सभी ऑपरेशन एक से अधिक मशीनों द्वारा किए जाते हैं, उदाहरण के लिए, FinFET ट्रांजिस्टर बनाने के लिए, कम से कम सात अलग-अलग सेटिंग्स की आवश्यकता होती है। इन पौधों के बीच सिलिकॉन वेफर्स को स्थानांतरित करना आवश्यक है, और एक वैक्यूम में ऐसा करें। जब उच्च-कश्मीर ढांकता हुआ की परतों से निपटते हैं, जो केवल 10 परमाणु मोटी होती है, यहां तक ​​कि एक बाहरी परमाणु पूरे प्रोसेसर को बर्बाद कर सकता है।

एलसीडी स्क्रीन के निर्माण में कांच की सतह पर एक इन्सुलेट फिल्म लगाने के लिए स्थापना।

बड़े कारखानों में, पूरी प्रक्रिया लगभग पूरी तरह से स्वचालित है - एप्लाइड सामग्री द्वारा प्रदान किए गए सॉफ़्टवेयर का उपयोग करते हुए। पैमाने के कुछ विचार प्राप्त करने के लिए: 300 मिमी व्यास प्लेटों के साथ काम करने वाला एक कारखाना, विभिन्न संस्करणों के अनुसार, 5 से 15 बिलियन डॉलर तक। प्रत्येक एप्लाइड मटेरियल इंस्टॉलेशन एक ऑफिस डेस्क के आकार के बारे में है और $ 2 से $ 6 मिलियन के बीच खर्च होता है। 4 मिलियन की औसत कीमत के साथ, इसका मतलब है कि एक कारखाने में एक हजार से अधिक इकाइयां स्थित हो सकती हैं, और ये सभी एक साफ कमरे (कई हजार वर्ग मीटर के क्षेत्र के साथ) में स्थित हैं।

फैब 42 - एरिजोना में इंटेल फैक्ट्री ($ 5 बिलियन), निर्माण इस साल पूरा हो जाएगा

आपके पैसे के लिए कोई भी हो

यदि प्रत्येक निर्माण कंपनी के पास एक ही एप्लाइड मैटेरियल्स उपकरण तक पहुंच है, तो इस्तेमाल की जाने वाली तकनीकी प्रक्रियाओं में ऐसा राक्षसी अंतर कहां से आता है? Intel, FinFET का उपयोग करके 22nm तकनीक पर क्यों स्विच कर रहा है जबकि ग्लोबल फाउंड्रीज 32nm और 45nm के बीच कहीं अटके हुए हैं?

इसके दो कारण हैं। पहले, जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, एप्लाइड मैटेरियल्स उपकरण प्रदान करता है, लेकिन चिप निर्माता या कारखाने के साथ एक विशिष्ट प्रक्रिया का विकास रहता है। ट्रांजिस्टर को जोड़ने के लिए इंटेल मेटलाइज़ेशन की 8 परतों का उपयोग कर सकता है, और एएमडी केवल 6. इंटेल, हेफ़नियम ऑक्साइड के एक प्रकार का पता लगा सकता है, जो टीएसएमसी आदि में उपयोग किए जाने वाले की तुलना में बेहतर ढांकता हुआ के रूप में कार्य करता है। प्रत्येक माइक्रोप्रोसेसर निर्माता दुनिया के सर्वश्रेष्ठ केमिस्टों की सेवाओं का उपयोग करता है, जो अत्याधुनिक हैं। और एप्लाइड मैटेरियल्स उपकरणों की क्षमताओं और सीमाओं को समझना और सर्वोत्तम परिणाम प्राप्त करने के लिए इसका उपयोग करना उनका काम है।

दूसरा, हालांकि एप्लाइड सामग्री मानक उपकरण की आपूर्ति करती है - $ 50 मिलियन के लिए आप एक पूरा सेट खरीद सकते हैं और तुरंत 45nm तकनीक का उपयोग करके उत्पादन शुरू कर सकते हैं! लेकिन कंपनी विशिष्ट निर्माताओं के साथ भी काम करती है और उन्हें आवश्यक संशोधन प्रदान करती है। यदि इंटेल को नोजल में से किसी एक के आकार को बदलने की आवश्यकता है, या पीज़ोइलेक्ट्रिक ट्रांसड्यूसर में सुधार करना है - एप्लाइड मैटेरियल्स इस काम को लेने में प्रसन्न होंगे। एक कार डीलरशिप के लिए एक यात्रा की तरह कुछ: खरीदार इंजन या टिंट ग्लास को मजबूर करना चाह सकता है। संक्षेप में, सभी कारें समान हैं, लेकिन ग्राहकों की इच्छा के अनुसार संशोधित की गई हैं।

महान खंड।

यह पता चला है कि इंटेल एप्लाइड मैटेरियल्स के इंजीनियरों और केमिस्टों के साथ घनिष्ठ सहयोग के बिना 22nm अंक तक नहीं पहुंच पाएगा। लेकिन, दूसरी ओर, एप्लाइड मटेरियल भी एएमडी की नवीनतम उपलब्धियों के बारे में सबसे गहरे रहस्य जानता है। यहां होने वाले हितों के टकराव के पैमाने की कल्पना करना आसान है। यदि कोई इंजीनियर गलती से किसी अन्य कंपनी के कर्मचारियों को FinFET प्रौद्योगिकी के रहस्यों में से एक देता है तो क्या होता है?

ऐसी समस्याओं से बचने के लिए, एप्लाइड मैटेरियल्स की अलग-अलग टीमें होती हैं जो प्रत्येक प्रमुख ग्राहकों के साथ काम करती हैं और एक-दूसरे के साथ बातचीत नहीं करती हैं। सिद्धांत रूप में, इंटेल के साथ काम करने वाला एक एप्लाइड मटेरियल इंजीनियर एएमडी के साथ काम करने वाले इंजीनियर से कभी नहीं मिलेगा। यदि सूचना स्थान में यह पहुंच अधिकारों और इसी तरह के उपायों को परिसीमन करके हासिल किया जाता है, तो वास्तविक दुनिया में होने वाले परिसीमन के बारे में कुछ भी विशेष रूप से ज्ञात नहीं है। क्या प्रत्येक टीम के लिए अलग-अलग कैफेटेरिया और वर्क रूम हैं? और क्या सांता क्लारा में एप्लाइड मैटेरियल्स परिसर एक बच्चों की किताब से एक महल जैसा दिखता है? :) यह मानते हुए कि एप्लाइड मैटेरियल्स 40 से अधिक वर्षों से इस तरह से काम कर रहे हैं, वे शायद अपने बौद्धिक संपदा के विश्वसनीय संरक्षण के लिए अपने ग्राहकों को समझाने के लिए जानते हैं।

इस महल को किस किताब से याद करेंगे? :)

सहयोग और विश्वास का यह स्तर एप्लाइड सामग्री को उपकरण के निर्माण और बौद्धिक संपदा के आदान-प्रदान पर बहु-अरब डॉलर के समझौतों में प्रवेश करने की अनुमति देता है। और केवल इस तकनीक के लिए धन्यवाद 22nm, 14nm और, निकट भविष्य में 10nm, पैदा होते हैं।

22nm और आगे

निस्संदेह, हम पहले से ही सिलिकॉन इलेक्ट्रॉनिक्स क्षमताओं की सीमा के निकट आ रहे हैं (दो सिलिकॉन परमाणुओं के बीच की दूरी 0.5 एनएम है)। लेकिन मल्टी-पैटर्निंग, विसर्जन लिथोग्राफी और FinFET ट्रांजिस्टर जैसी प्रौद्योगिकियां हमें अगले कुछ वर्षों में 14nm और 10nm प्रोसेसर की उपस्थिति की उम्मीद कर सकती हैं।
जैसा कि ट्रांजिस्टर का आकार घटता है, उनके निर्माण के लिए संचालन की सटीकता बढ़ जाती है, और इसलिए एक ही प्लेट के निर्माण की लागत बढ़ जाती है। उदाहरण के लिए, जब 45nm से 14nm पर स्विच किया जाता है, तो लागत FinFET ट्रांजिस्टर बनाने की कठिनाइयों के कारण दोगुनी हो जाती है, धातुकरण परतों की संख्या में वृद्धि होती है, और मल्टी-पैटर्निंग का उपयोग होता है।

इस सब के साथ, एप्लाइड मैटेरियल्स अपने काम का हिस्सा बना रहा है, उपयुक्त क्रिस्टल की उपज बढ़ रही है और कीमत कम हो रही है।
उदाहरण के लिए, उपकरण की अगली पीढ़ी को 450 मिमी के व्यास के साथ प्लेटों का उपयोग करने के लिए डिज़ाइन किया जाएगा। यह एकल माइक्रोप्रोसेसर की लागत को कम करेगा।

प्लेटों के व्यास की वृद्धि, व्यास में बहुत पहले प्लेटें केवल 25 मिमी थीं

या, प्रवाहकीय बांडों के इन्सुलेशन के लिए नए दृष्टिकोण का निर्माण (तांबे के तार की कुल 100 किमी से अधिक माइक्रोप्रोसेसर के अंदर स्थित है, जो कि क्रिस्टल के 30% बिजली की खपत और गर्मी अपव्यय के लिए जिम्मेदार है), जो कुल प्रोसेसर की खपत को कई प्रतिशत कम कर सकता है। इतना बुरा नहीं है जब आप समझते हैं कि अब मुख्य मैट्रिक्स में से एक बैटरी जीवन है।

यहाँ यह है: अनुप्रयुक्त सामग्री। सिलिकॉन वैली के अज्ञात नायक, इंटेल ने अपना पहला माइक्रोप्रोसेसर लॉन्च करने से पहले ही सेमीकंडक्टर इलेक्ट्रॉनिक्स की उन्नति का अनुमान लगाया।
वर्तमान स्थिति, अनुभव और प्रौद्योगिकी पोर्टफोलियो को देखते हुए, कंपनी उत्कृष्ट स्थिति में है और सिलिकॉन इलेक्ट्रॉनिक्स और उससे आगे की अपनी यात्रा जारी रखने में सक्षम है।