السبب وراء صغر حجم الموبايلات | كيف تصنع المعالجات | تطور المعالجات

هل تسائلت يوماً كيف تستطيع الشركات تقديم هواتف أنحف وحواسب أصغر في كل عام على الرغم من ان أمكانياتهم وقدراتهم أكبر ؟
نظرياً الهاتف والحاسب يحتوي على مليارات من الترانزستورات والمقاومات وفي المنطق فهي تحتاج إلى غرف لتحتويها بالكامل فكيف قامو بوضعها بالكامل في جهاز بحجم الكف.
في ما مضى كانت الحواسب بحجم غرف وكان المعالج أكبر من الإنسان فكيف استطاعو أن يجعلو هذا الجهاز الكبير في تلك الشريحة الصغيرة ؟ مع العلم بأن هذه الشريحة الصغيرة جدا تحتوي في داخلها على مليارات من تلك الألة الضخمة .
على مدار الأعوام الثلاثين الماضية تطورت صناعة المعالجات بطريقة جنونية ، ولكن الجنون الحقيقي هو إذا نظرت عن قرب في تلك المعالجات سوف تجد مدينة معقدة للغاية وذات حجم نانوي مصممة بعناية عالية لإرسال وإستقبال المعلومات.
تبدأ القصة كلها بقطعة من السلكون مضافاً إليها بعض العوازل وأِشياء اخرى تسمى بوابات ومن ثم يتم تسليط جهد كهربائي عليها لتقوم بطباعة طبقات وشبكات معقدة من أشباه الموصلات والترانزستورات محولة كومة من الرمال إلى ذهب.
هذه الطريقة في طباعة الرقائق الإلكترونية سمحت للمصنعين في تصغير حجم الرقائق الإلكترونية لتتناسب مع تطور الأختراعات الجديدة المتناهية في الصغر .
في الأول من أوغست في عام 2019 أعلنت انتل بأنهم استطاعوا تصنيع أول معالج بحجم 10 نانومتر ، هذا يعني بأنهم استطاعوا تضيق تلك الطباعة إلى اصغر ما يمكن ، فكيف استطاعو ذلك ؟
استلهم المختروعون طريقة تمكنهم من فعل ذلك من خلال إحدى الطرق التي على وشك الإنقراض ، وهي تحميض الصور ولكن بطريقة عكسية ، حيث أنهم يعتمدون على تسليط الضوء على المخطط الأولي لرقاقة مطبوعة على قطعة من السيلكون الشفاف ليمر الضوء من خلالها نحو مرشحات وعاكسات تسمح لهم بتقليص حجمها إلى أصغر ما يمكن وهذه الطريقة تسمى فوتوليثوغرافي أي الطباعة الصورية
هذا الضوء هو عبارة عن ليزر مشكل من خليط من الغازات ، كثاني أكسيد الكربون وفلوريد الأرجون . يتم تحفيزهم بواسطة نبضات الكترونية ليصدروا إشعاعاً ليزرياً ذو طاقة عالية يتم توجيهه وتحويل موجاته الطويلة إلى موجات أقصر فأقصر ، لأنه كلما كانت الموجة أقصر كلما استطاعو أن يطبعو المزيد من الترانزستورات.
قامت الشركة بتصنيع آلة قادرة على فعل كل ذلك وبكفائة عالية ، هذه الآلة بحجم الباص وبوزن 180 ألف كيلو غرام ، تحتوي على أكثر من 100 ألف قطعة و3000 وصلة كهربائية في داخلها ، وتعمل في بيئة نظيفة جدا تخلو من الغبار والحشرات وحتى انفاس البشر . لتدخل إلى القسم الذي تحتويه عليك أن تلبس لباساً واقياً كما لو أنك تدخل على منشأة كيماوية شديدة الحساسية فلما كل هذا؟
هذه الآلة هي واحدة من أهم الإنجازات في القرن العشرين ، فهي نقلة كبيرة في صناعة المعالجات والشرائح الإلكترونية
إذا نظرت إلى داخلها سوف ترى أشعة ليزر تطلق قطرات متناهية الصغر من القصدير ، هذه الأشعة المولدة تجمع وتعكس بواسطة مجموعة مسلسلة من المرايا العاكسة لتقوم في النهاية بحفر خلايا نانونية على شريحة السيلكون التي سوف تنتهي في نهاية المطاف ضمن هاتفك النقال القادم .
وهذه الآلة تعمل على مصدر ضوء جديد وهو القصدير .
مصدرالضوء هو قطرة متناهية الصغر من القصدير يتم قذفها ضمن حوض بسرعة تفوق حدود السرعة المعتادة ومن ثم يتم إصابتها بليزر نبضي فائق القوة بدقة بضعة ميكرونات مما يشكل بلازما نبضية من الأشعة الفوق البنفسجية.
تقوم مجموعة من المرايا بتجميع ذلك الضوء وتوجيهه نحو الماسح الضوئي ، ومن ثم أربع مرايا رئيسية سوف تقوم بتشكيل الضوء بشكل خطي ينعكس على الشبكة .
في تلك الآلة سوف ترى قرصين يتحركان في الآلة الأول هو القرص المنسوخ منه والثاني هو الذي ينسخ عليه ، وهكذا يتم نسخ القرص مراراً وتكراراً ، ورغم أن هذا القسم من الألة يزن ما يقارب الـ 200 كيلو غرام إلا أنه يعمل بسرعة تفوق سرعة محرك طائرة نفاسة .
هذا الإنجاز لم يكن بتلك السهولة ، حيث أن المخترعون واجهتهم عدة مشكلات في فترة التصنيع إحداها كان توليد الطالقة اللازمة ، حيث أن تلك الطاقة كانت متقطعة وغير مستقرة كما أنها كانت منخفضة جداً ولم يتمكنو من حل تلك المشكلة حتى 2015 عندما عرفو بأن عليهم أن يتحكمو في الطاقة وتوجيهها بشكل صحيح نحو القصدير .
الجدير بالذكر هو أنه لم يكن عليهم اصابة قطرة القصدير تلك مرة واحدة بالليزر ، بل كان يجب عليهم اصابتها مرتين متتاليتين، الآولى تيعد تشكيلها للشكل المناسب ، والثانية تولد بلازما نبضية فائقة القوة لتوليد 13.5 نانو متر من الطاقة العالية التي سوف تطبع تلك الرقائق الإلكترونية.
هذه الألة ضخمة ومعقدة للدرجة بأنها تحتاج إلى أربعين كونتينر لتحتويها ، وعشرين شاحنة لنقلها ، كما أنها تحتاج إلى ثلاث طائرات شحن لنقلهم جواً إلى المشتري .
تحتاج إلى جيش من المهندسين لفكها وتركيبها وأيام من التركيب لجعلها تعمل .
هذه الألة الضخمة تدعى الماسح الضوئي للأشعة الفوق البنفسجية ، وهي واحدة من أعقد وأهم الآلات في العالم
يمكنك أن تصنع بهذه الآلة ملايين بل بلايين من الرقائق المبرمجة التي تخدم أي مجال في العالم ، ابتداءاً من الهاتف المتحرك ووصولاً إلى أجهزة الطيران ، كما أنها توفر بليونات الدولارات من تكاليف التصنيع والإتلاف ، وبالفعل نتائج هذه الآلة فعلياً في الأسواق وربما أنت تشاهدنا اليوم بفضلها .
فسبحان الذي سخر لنا هذا وماكنا له مقرنين
بعض الأفكار تغير الأشخاص وبعض الأفعال تغير الأحداث ولكن هذه الآلة غيرت العالم بأسره .
إذا أردت أن تعرف المزيد عن أخبار التقنية والعلوم والفضاء تابع قناتنا وفعل زر الجرس ليصلك كل جديد أول بأول