كيفية بناء وحدة المعالجة المركزية

ومع دخولنا عصر المعلومات، يلزم إستخدام المزيد من الأجهزة المتطورة للوصول إلى هذه المعلومات. تتطلب جميع هذه الأجهزة وحدة معالجة مركزية قوية لمعالجة البيانات الهائلة من أجل السماح للناس بالوصول إلى أحدث المعلومات. يظن الناس دائما أن إنشاء وحدة المعالجة المركزية هو نفس طباعة لوحة إلكترونية. ومع ذلك فإن تصنيع وحدة المعالجة المركزية (CPU) يرتبط إرتباطا وثيقا بالكيمياء.

عندما تقرر شركات مثل Intel و AMD عمل معالجات، فإن اللغز الأساسي بالنسبة لهم هو كيفية تنظيم شيء مع ١٠٠٠٠٠٠٠٠٠٠ قطعة، ثم إنشاء خطة حتى يمكن وضعها معا بشكل صحيح وفي نفس الوقت. معظم وحدات المعالجة المركزية (CPU)، التجارية منها والمحترفة، أصغر من نصف حجم بطاقة الائتمان. الطريقة الوحيدة لحل هذه المشكلة هي إستخدام الكيمياء. تسمى عملية صنع وحدة المعالجة المركزية بالاختلاق. إن بنية وحدة المعالجة المركزية (CPU) معقدة للغاية حتى أن غبارا واحدا يمكن أن يدمر الدوائر المعقدة على رقاقة.

والعنصر الرئيسي في الرقائق هو السيليكون والرمل لديه نسبة عالية من السيليكون. أول السيليكون مطهر إلى أقل من ذرة غريبة لكل بليون. والطريقة الأكثر شيوعا للقيام بذلك هي أولا تحويل الرمل إلى السيليكون المعدني باستخدام التفاعل التالي: SiO٢ + C = Si + CO٢ ثم يقوم العلماء بنقل السيليكون المعدني إلى الدرجه الالكترونيه والتي تحتوي على عدد أقل من الذرات الغريبة. وهم يستخدمون Si + ٣HCl = SiHCl٣ + H٢. وخلال هذا التفاعل، ستتفاعل الشوائب مثل في، آل، و ب مع مصادم الهادرون الضخم وستشكل مواد أخرى. تبلغ نقطة الغليان المنخفضة ٣١.٨ درجة مئوية ويستخدم التقطير لتطهير مصابيح SiHCl٣ من الهاليدات غير النقية. وأخيرا، سوف تتفاعل SiHCl٣ مع الهيدروجين عند ١١٠٠ درجة مئوية لمدة ٢٠٠ حوالي ٣٠٠ ساعة لإنتاج شكل نقي جدا من السيليكون.

بعد إنتاج السيليكون النقي، سيقومون بقص دخل السيليكون إلى الأقراص الفردية التي تسمى الرقاقات. كل رقاقة سمكها حوالي مم. ثم تبدأ عملية التصوير الضوئي. تعتمد معظم الصور الضوئية على الديازوكينونات. هناك خطوات قليلة لإنهاء عملية التصوير الضوئي. ابدأ مع  جزيء DQ (الجزيء هو أختلاف المصنع)، جزيء DQ لن يتلاشى في حل المطور الأساسي. الضوء فوق البنفسجي يكسر جزيء النيتروجين، ويشكل جزيئا غير مستقر. لتثبيت نفسه، تظهر واحدة من ذرات الكربون في الحلقة خارج الحلقة. وبمجرد تعرض المحلول للمياه، فإن مجموعة OH ترتبط بذرات الكربون والتشكل والحمض. يمكن أن يتفاعل الحمض ثم يذوب مع حل المطور الأساسي. وبهذه الطريقة، يستطيع المصنع "طباعة" أنماط الدائرة على الرقاقة. ستقوم الشركة المصنعة بتكرار هذا الإجراء مرارا وتكرارا حتى يكون لديها معالج متعدد الطبقات. كما سيستخدمون هذه الطريقة لطباعة الأجزاء والبوابات الأخرى على المعالج.

هكذا يتم إنشاء المعالج. يستخدم الكثير من التفاعلات الكيميائية لنحت الدائرة على رقاقات السيليكون. وفقا لقانون مور، فإن عدد الترانزستورات على الرقاقة يتضاعف تقريبا كل عامين. لذا، ستكون هناك المزيد من الطرق أمام إنتل و AMD لإنشاء وحدة معالجة مركزية أكثر قوة.