anakarta takılı pcb paketlerinin içine gömülen cpu yongasının imalatı oldukça zahmetli,
ve birçok aşamanın kusursuz biçimde gerçekleşmesini gerektiriyor. https://www.youtube.com/watch?v=dX9CGRZwD-w
1. Silikon Wafer Üretimi
Açıklama: CPU üretiminin temeli, yüksek saflıkta silikon kristallerden yapılan wafer’lardır. Silikon, doğada kum (SiO₂) olarak bulunur ve saflaştırılıp kristalleştirilir.
Tezgahlar/Ekipmanlar:
Czochralski Kristal Çekme Makinesi: Silikonu eritip tek kristal haline getirir (ingot üretimi).
Wafer Kesme ve Parlatma Makineleri: Silikon ingot’u ince wafer’lara keser ve yüzeyini pürüzsüzleştirir (örneğin, tel testereler ve CMP - Kimyasal Mekanik Parlatma makineleri).
Süreç: Eritme → Kristalizasyon → Kesme → Parlatma.
2. Fotorezist Kaplama (Photoresist Coating)
Açıklama: Wafer yüzeyine ışığa duyarlı bir kimyasal (fotorezist) uygulanır; bu, litografi için desenlerin oluşturulmasını sağlar.
Tezgahlar/Ekipmanlar:
Spin Coater (Döndürme Kaplayıcı): Wafer’ı yüksek hızda döndürerek fotorezist’i eşit bir şekilde yayar.
Süreç: Fotorezist uygulaması → Döndürme → Kurutma.
3. Maske Üretimi (Photomask Fabrication)
Açıklama: Litografi için kullanılacak desenler, bir cam plaka (maske) üzerine işlenir. EUV’de maskeler çok katmanlı yansıtıcı yüzeylere sahiptir.
Tezgahlar/Ekipmanlar:
Elektron Işın Litografi Makinesi (E-Beam Writer): Maske desenlerini nano ölçekte çizer.
Maske Denetim Sistemleri: Desenlerin doğruluğunu kontrol eder.
Süreç: Desen tasarımı → Maske yazımı → Kalite kontrol.
4. Wafer Yüzey Hazırlığı
Açıklama: EUV litografiden önce wafer yüzeyi temizlenir ve oksit katmanları oluşturulur.
Tezgahlar/Ekipmanlar:
Kimyasal Temizleme Sistemleri: Wafer’ı kir ve partiküllerden arındırır (örneğin, RCA temizleme).
Termal Oksidasyon Fırınları: Silikon yüzeyinde ince bir SiO₂ katmanı büyütür.
Süreç: Temizlik → Oksidasyon.
5. Desen Aktarımı Sonrası işlemler (Post-Litography)
Açıklama: EUV litografi ile desen wafer’a aktarıldıktan sonra, fotorezist geliştirilir ve desen kalıcı hale getirilir.
Tezgahlar/Ekipmanlar:
Geliştirme Üniteleri (Developer): Fotorezist’i ışığa maruz kalan/kalmayan bölgelere göre çözer.
Plazma Aşındırma Makinesi (Etcher): Desenleri silikon veya diğer katmanlara kazır (örneğin, Reaktif iyon Aşındırma - RIE).
Süreç: Geliştirme → Aşındırma → Fotorezist kaldırma.
6. Doping (iyon Ekimi)
Açıklama: Transistörlerin elektriksel özelliklerini kontrol etmek için wafer’a belirli iyonlar (örneğin, bor veya fosfor) eklenir.
Tezgahlar/Ekipmanlar:
iyon implantasyon Makinesi: Yüksek enerjili iyonları wafer’a enjekte eder.
Tavlama Fırınları (Annealing Furnace): iyonların kristal yapıyı bozmasını onarır ve aktive eder.
Süreç: iyon ekimi → Isıl işlem.
7. Katman Biriktirme (Deposition)
Açıklama: Transistör yapıları ve bağlantılar için yalıtkan veya iletken katmanlar eklenir.
Tezgahlar/Ekipmanlar:
Kimyasal Buhar Biriktirme (CVD) Makinesi: Silikon oksit, nitrür gibi katmanlar oluşturur.
Fiziksel Buhar Biriktirme (PVD) Makinesi: Metal katmanlar (örneğin, bakır) biriktirir.
Atomik Katman Biriktirme (ALD) Sistemi: Çok ince ve hassas katmanlar için kullanılır.
Süreç: Katman biriktirme → Düzgünleştirme.
8. Metalizasyon (Interconnect Formation)
Açıklama: Transistörleri birbirine bağlamak için metal hatlar (örneğin, bakır) oluşturulur.
Tezgahlar/Ekipmanlar:
Elektrokaplama Sistemleri: Bakır hatları doldurur (Damascene süreci).
CMP Makinesi (Kimyasal Mekanik Parlatma): Fazla metali temizler ve yüzeyi düzleştirir.
Süreç: Metal biriktirme → Aşındırma → Parlatma.
9. Wafer Testi ve Kontrol
Açıklama: Üretilen çiplerin çalışıp çalışmadığı test edilir.
Tezgahlar/Ekipmanlar:
Wafer Prober: Elektriksel testler için iğnelerle wafer’a temas eder.
Optik Denetim Sistemleri: Yüzey kusurlarını tarar.
Süreç: Test → Kusur analizi.
10. Kesme ve Paketleme (Dicing and Packaging)
Açıklama: Wafer, tek tek çiplere ayrılır ve koruyucu bir paket içine yerleştirilir.
Tezgahlar/Ekipmanlar:
Elmas Bıçaklı Kesme Makinesi (Dicing Saw): Wafer’ı çiplere böler.
Die Bonder: Çipi bir alt tabakaya yapıştırır.
Wire Bonder: Çipi pinlere bağlar (tel bağlama).
Kapsülleme Makinesi: Çipi plastik veya seramik bir kılıfla korur.
Süreç: Kesme → Bağlama → Kapsülleme.
11. Son Test ve Kalite Kontrol
Açıklama: Paketlenmiş CPU’lar performans ve dayanıklılık açısından test edilir.
Tezgahlar/Ekipmanlar:
Otomatik Test Ekipmanı (ATE): Çipin hızını, güç tüketimini ve işlevselliğini kontrol eder.
Burn-In Fırınları: Çipi stres testine tabi tutar.
Süreç: Test → Sınıflandırma → Sevkiyat.
Genel Notlar
Videoda vurgulandığı üzere, bu süreçte yüzlerce adım bulunur ve her biri temiz oda (cleanroom) ortamında gerçekleşir.
EUV litografi, yalnızca desen aktarımı aşamasında kullanılır (adım 5’in bir parçasıdır). Diğer tezgahlar ve süreçler, CPU’nun tamamlanmasında kritik rol oynar.
Modern CPU’lar (örneğin, 3 nm veya 2 nm çipler), bu adımların çoğunu birden fazla kez tekrarlar (katman katman inşa edilir).
tsmc gibi mikro işlemci dökümhaneleri, insan hücrelerinden, hatta mitokondriden bile daha karmaşık, daha geniş, ve daha kapsamlı üretim ekosistemlerine evsahipliği yapıyor.
cpu lar, insanoğlunun milyonlarca yıllık tarihindeki,
ve evrendeki en karmaşık makinelerdendir.
birkaç kilo ağırlığındaki deniz kumu, tanesi 2 milyonla 500 milyon arasında değişen,
minibüsle otobüs büyüklüğünde,
100 lerce tezgahtan,
300-400 futbol sahası genişliğindeki odalardan geçerek evimize ulaşıyor!
sihirli biçimde görüntüler, sesler üretip,
milyarlarca insandan daha hızlı biçimde tespit edilmesi imkansız örüntüleri kavrayabiliyorlar!
