يتطلب الأمر ثلاث خطوات لوضع فيل في ثلاجة. فكيف تضع كومة رمل في جهاز كمبيوتر؟
بالطبع، ما نشير إليه هنا ليس رمال الشاطئ، بل الرمل الخام المستخدم في صناعة الرقائق. يتطلب استخراج الرمل لصناعة الرقائق عملية معقدة.
الخطوة 1: الحصول على المواد الخام
من الضروري اختيار رمل مناسب كمواد خام. المكون الرئيسي للرمل العادي هو ثاني أكسيد السيليكون (SiO₂)، إلا أن تصنيع الرقائق يتطلب نقاءً عاليًا جدًا لثاني أكسيد السيليكون. لذلك، يُختار عادةً رمل الكوارتز عالي النقاء وقليل الشوائب.
الخطوة الثانية: تحويل المواد الخام
لاستخراج سيليكون فائق النقاء من الرمل، يُخلط الرمل بمسحوق المغنيسيوم، ويُسخّن على درجة حرارة عالية، ثم يُختزل ثاني أكسيد السيليكون إلى سيليكون نقي عبر تفاعل اختزال كيميائي. ثم يُنقى ثاني أكسيد السيليكون عبر عمليات كيميائية أخرى للحصول على سيليكون صالح للاستخدام في الإلكترونيات بنقاء يصل إلى 99.9999999%.
بعد ذلك، يجب تحويل السيليكون المُستخدم في الإلكترونيات إلى سيليكون أحادي البلورة لضمان سلامة البنية البلورية للمعالج. يتم ذلك بتسخين سيليكون عالي النقاء حتى يصل إلى حالة منصهرة، ثم إدخال بلورة بذرة، ثم تدويرها ببطء وسحبها لتشكيل سبيكة سيليكون أسطوانية أحادية البلورة.
أخيرًا، يتم قطع سبيكة السيليكون أحادية البلورة إلى رقائق رقيقة للغاية باستخدام منشار سلكي من الماس، ويتم تلميع الرقائق لضمان سطح أملس وخالي من العيوب.
الخطوة 3: عملية التصنيع
يُعد السيليكون مكونًا أساسيًا في معالجات الحاسوب. يستخدم الفنيون معدات متطورة، مثل آلات الطباعة الضوئية الحجرية، لإجراء عمليات طباعة ضوئية وحفر متكررة لتشكيل طبقات من الدوائر والأجهزة على رقائق السيليكون، تمامًا كما لو كنا نبني منزلًا. تتسع كل رقاقة سيليكون لمئات أو حتى آلاف الرقائق.
بعد ذلك، تُرسل الرقائق النهائية في المصنع إلى مصنع المعالجة المسبقة، حيث يُقطع منشار ماسي رقائق السيليكون إلى آلاف المستطيلات الفردية بحجم ظفر الإصبع، كل منها عبارة عن رقاقة. بعد ذلك، تختار آلة فرز الرقائق المؤهلة، وأخيرًا، تضعها آلة أخرى على بكرة وتُرسلها إلى مصنع التعبئة والتغليف والاختبار.
الخطوة 4: التغليف النهائي
في منشأة التغليف والاختبار، يُجري الفنيون اختبارات نهائية على كل شريحة لضمان أدائها الجيد وجاهزيتها للاستخدام. في حال نجاح الشرائح في الاختبار، تُركّب بين مشتت حراري وركيزة لتشكيل عبوة متكاملة. يشبه هذا وضع "بدلة واقية" على الشريحة؛ فالغلاف الخارجي يحميها من التلف والسخونة الزائدة والتلوث. داخل الحاسوب، يُنشئ هذا الغلاف اتصالاً كهربائيًا بين الشريحة ولوحة الدائرة.
وبذلك، اكتملت كل أنواع منتجات الرقائق التي تقود العالم التكنولوجي!
إنتل والتصنيع
اليوم، يُعدّ تحويل المواد الخام إلى سلع أكثر فائدة وقيمة من خلال التصنيع محركًا أساسيًا للاقتصاد العالمي. إن إنتاج المزيد من السلع بمواد أقل أو ساعات عمل أقل، وتحسين كفاءة سير العمل، يمكن أن يزيد من قيمة المنتج. ومع إنتاج الشركات المزيد من المنتجات بوتيرة أسرع، تزداد الأرباح على طول سلسلة الأعمال.
تشكل عملية التصنيع جوهر شركة إنتل.
تُصنّع إنتل شرائح أشباه الموصلات، وشرائح الرسومات، وشرائح اللوحات الأم، وغيرها من أجهزة الحوسبة. ومع تزايد تعقيد تصنيع أشباه الموصلات، تُعدّ إنتل من الشركات القليلة في العالم التي تُمكّنها من إنجاز التصميم والتصنيع المتطورين داخليًا.
منذ عام ١٩٦٨، تغلب مهندسو وعلماء إنتل على التحديات المادية المتمثلة في تكديس المزيد من الترانزستورات في شرائح أصغر فأصغر. ويتطلب تحقيق هذا الهدف فريقًا عالميًا كبيرًا، وبنية تحتية متطورة للمصنع، ونظامًا بيئيًا قويًا لسلسلة التوريد.
تتطور تقنية تصنيع أشباه الموصلات لدى إنتل كل بضع سنوات. وكما تنبأ قانون مور، فإن كل جيل من المنتجات يُقدم ميزات أكثر وأداءً أعلى، ويُحسّن كفاءة الطاقة، ويُخفض تكلفة الترانزستور الواحد. تمتلك إنتل العديد من مرافق تصنيع واختبار الرقائق حول العالم، وتعمل ضمن شبكة عالمية عالية المرونة.
التصنيع والحياة اليومية
التصنيع ضروري لحياتنا اليومية. فالأشياء التي نلمسها ونعتمد عليها ونستمتع بها ونستهلكها يوميًا تتطلب التصنيع.
وببساطة، بدون تحويل المواد الخام إلى عناصر أكثر تعقيدًا، لن تكون هناك إلكترونيات أو أجهزة أو مركبات أو منتجات أخرى تجعل الحياة أكثر كفاءة وأمانًا وراحة.
وقت النشر: 03 فبراير 2025