CPU တွေအလုပ်လုပ်တဲ့ပုံစံဟာ မှော်အတက်လိုပဲလို့ဆိုပေမဲ့ ဒါဟာ ဆယ်စုနှစ်များစွာ ပါးနပ်စွာဖန်တီးခဲ့မှုရဲ့ရလဒ်ဖြစ်ပါတယ်။ Transistors တွေဟာ Microchip တွေတည်ဆောက်ဖို့အတွက် အဓိကအုတ်ချပ်တွေဖြစ်ပါတယ်။ CPU မှာ transistor အရေအတွက်များလေ CPUဟာ ပိုမြန်လေဖြစ်လို့ CPU ထုတ်လုပ်သူတွေဟာ တစ်နှစ်ထက်တစ်နှစ် အသစ်ထွက်လာတဲ့ CPU modelမှာ Transistor တွေပိုပိုများလာအောင် ကြိုးစားခဲ့ကြပါတယ်။
Intel ၏ 8 Core CPU Core i9 9900K |
ဒီလို Transistor တွေပိုများလာအောင်လုပ်ရာမှာ CPU ရဲ့ အရွယ်အစားကမပြောင်းလဲပဲ အထဲမှာ Transistor တွေကိုသာ ပိုမိုများပြားလာအောင်ဖန်တီးကြတာဖြစ်လို့ Transistor ရဲ့ အရွယ်အစားတွေကသာ တစ်နှစ်ထက်တစ်နှစ်ပိုမိုသေးငယ်လာကြတာဖြစ်ပါတယ်။ Transistor တွေကို အလွန်သေးငယ်တဲ့အရွယ်အစားဖြစ်အောင် ချုံ့ယူထားလာမို့ သူတို့ကိုဖန်တီးရာမှာ ကြာလာလေပိုရှုပ်ထွေးလာလေပါပဲ။ ဆိုလိုတာက Transistors တွေက နဂိုကတည်းကအရွယ်အစားသေးနေပြီးသားဆိုတော့ ထပ်သေးငယ်အောင်လုပ်ဖို့ဆိုတာ အတော်လေးကိုခက်လာတဲ့သဘောပါပဲ။
လက်ရှိမြင်သာအောင်ပြောရရင် PC ဘက်မှာ ဆိုရင် PC အတွက် CPUတွေဟာ Intelရဲ့ x86 ဆိုတဲ့ Processor Architecture တစ်မျိုးအပေါ်အခြေခံထားတဲ့ CPU platform အတွက် CPU တွေကိုဖန်တီးကြပါတယ်။ စကားမစပ် x64 မှာမူ Intel ၏ x86 ကိုအခြေခံကာ AMD မှဖန်တီးလိုက်သော 64 bitအတွက် x86 Architecture ဖြစ်ပြီး AMD64 လို့လဲခေါ်ဆိုပါတယ်။ အဆိုပါ CPU တွေကိုထုတ်လုပ်တဲ့သူတွေဟာ အမေရိကန်ကုမ္မဏီဖြစ်တဲ့ Intel နဲ့ AMD (Advanced Micro Devices) ရယ် ထိုင်ဝမ်အခြေစိုက် VIA Technologies ဆိုပြီး ကုမ္မဏီ၃ခုရှိပါတယ်။ လက်ရှိမှာ Intel ကစျေးကွက်ဝေစုအများဆုံးရရှိထားပြီး AMD ကတော့ ပြိုင်ဘက်အနေနဲ့ပါ။ VIA ကတော့ ယခင်ကတည်းကရှိနေပေမဲ့ အခုနောက်ပိုင်းမှ CPU လောကထဲ တစ်ကျော့ပြန်ဝင်ဖို့ကြိုးစားနေတာကိုတွေ့ရပါတယ်။
ဘယ် CPU architecture ပဲဖြစ်ဖြစ် CPU ဒီဇိုင်းဆွဲဖို့လိုပါတယ် အဆိုပါဆွဲပြီးသားဒီဇိုင်းကို CPU ဖြစ်လာအောင်ဖန်တီးပေမဲ့ အဆင့်ဆင့်ကို Fabrication လို့ခေါ်ပြှီး Fabrication လုပ်ပေးရမဲ့စက်ရုံတွေဖြစ်တဲ့ Semiconductor Foundries တွေလဲလိုအပ်ပါတယ်။
PC မှာသုံးတဲ့ CPU အနေနဲ့ပြောရရင် Intel ကကိုယ်တိုင်ဒီဇိုင်းဆွဲသလို ကိုယ်ပိုင် Foundries လဲရှိပါတယ် ကိုယ့်ဘာသာဒီဇိုင်းဆွဲတယ် ကိုယ့်စက်ရုံနဲ့ထုတ်တယ်ပေါ့ဗျာ။ AMD ကတော့ ဒီဇိုင်းဆွဲသလို ယခင်ကတော့ ကိုယ်ပိုင် Foundries ရှိပေမဲ့ Foundries ရဲ့ ထိန်းသိမ်းမှုစားရိတ်က အရမ်းကြီးတဲ့အတွက် အမြတ်နည်းလာလို့ သူ့ရဲ့ Foundries ကို ပြင်ပကိုရောင်းချလိုက်ပြီး ရောင်းချလိုက်တဲ့ AMD ရဲ့ Foundries က Global Foundries ဆိုတဲ့နာမည်နဲ့ဖြစ်လာပါတယ်။ နောက်ပိုင်း CPU တွေ ထုတ်တဲ့အခါမှာ ပထမမျိုးဆက် နဲ့ ဒုတိယမျိုးဆက် Ryzen CPU တွေတုန်းက Global Foundries ကိုအပ်ခဲ့ပေမဲ့ အခုလာမဲ့ တတိယမျိုးဆက် Ryzen CPU တွေမှာတော့ ထိုင်ဝမ်အခြေစိုက် နာမည်ကြီး semiconductor ကုမ္မဏီ ဖြစ်တဲ့ TSMC ကနေထုတ်ပေးမှာဖြစ်ပါတယ်။ ဒါကြောင့် ကိုယ်ပိုင် Foundries ကနေထုတ်တဲ့ Intel ရဲ့ CPU တွေစျေးကြီးတယ်ဆိုတာက ဒီတစ်ချက်နဲ့လဲဆိုင်ပါလိမ့်မယ်လို့ကျနော်ယူဆပါတယ်။
အခုပြောပြပေးသွားမှာကတော့ CPU တွေကို Semiconductor Foundries တွေက ဘယ်လိုဖန်တီးထုတ်လုပ်သလဲဆိုတာပဲဖြစ်ပါတယ်။
လက်ရှိမြင်သာအောင်ပြောရရင် PC ဘက်မှာ ဆိုရင် PC အတွက် CPUတွေဟာ Intelရဲ့ x86 ဆိုတဲ့ Processor Architecture တစ်မျိုးအပေါ်အခြေခံထားတဲ့ CPU platform အတွက် CPU တွေကိုဖန်တီးကြပါတယ်။ စကားမစပ် x64 မှာမူ Intel ၏ x86 ကိုအခြေခံကာ AMD မှဖန်တီးလိုက်သော 64 bitအတွက် x86 Architecture ဖြစ်ပြီး AMD64 လို့လဲခေါ်ဆိုပါတယ်။ အဆိုပါ CPU တွေကိုထုတ်လုပ်တဲ့သူတွေဟာ အမေရိကန်ကုမ္မဏီဖြစ်တဲ့ Intel နဲ့ AMD (Advanced Micro Devices) ရယ် ထိုင်ဝမ်အခြေစိုက် VIA Technologies ဆိုပြီး ကုမ္မဏီ၃ခုရှိပါတယ်။ လက်ရှိမှာ Intel ကစျေးကွက်ဝေစုအများဆုံးရရှိထားပြီး AMD ကတော့ ပြိုင်ဘက်အနေနဲ့ပါ။ VIA ကတော့ ယခင်ကတည်းကရှိနေပေမဲ့ အခုနောက်ပိုင်းမှ CPU လောကထဲ တစ်ကျော့ပြန်ဝင်ဖို့ကြိုးစားနေတာကိုတွေ့ရပါတယ်။
ဘယ် CPU architecture ပဲဖြစ်ဖြစ် CPU ဒီဇိုင်းဆွဲဖို့လိုပါတယ် အဆိုပါဆွဲပြီးသားဒီဇိုင်းကို CPU ဖြစ်လာအောင်ဖန်တီးပေမဲ့ အဆင့်ဆင့်ကို Fabrication လို့ခေါ်ပြှီး Fabrication လုပ်ပေးရမဲ့စက်ရုံတွေဖြစ်တဲ့ Semiconductor Foundries တွေလဲလိုအပ်ပါတယ်။
PC မှာသုံးတဲ့ CPU အနေနဲ့ပြောရရင် Intel ကကိုယ်တိုင်ဒီဇိုင်းဆွဲသလို ကိုယ်ပိုင် Foundries လဲရှိပါတယ် ကိုယ့်ဘာသာဒီဇိုင်းဆွဲတယ် ကိုယ့်စက်ရုံနဲ့ထုတ်တယ်ပေါ့ဗျာ။ AMD ကတော့ ဒီဇိုင်းဆွဲသလို ယခင်ကတော့ ကိုယ်ပိုင် Foundries ရှိပေမဲ့ Foundries ရဲ့ ထိန်းသိမ်းမှုစားရိတ်က အရမ်းကြီးတဲ့အတွက် အမြတ်နည်းလာလို့ သူ့ရဲ့ Foundries ကို ပြင်ပကိုရောင်းချလိုက်ပြီး ရောင်းချလိုက်တဲ့ AMD ရဲ့ Foundries က Global Foundries ဆိုတဲ့နာမည်နဲ့ဖြစ်လာပါတယ်။ နောက်ပိုင်း CPU တွေ ထုတ်တဲ့အခါမှာ ပထမမျိုးဆက် နဲ့ ဒုတိယမျိုးဆက် Ryzen CPU တွေတုန်းက Global Foundries ကိုအပ်ခဲ့ပေမဲ့ အခုလာမဲ့ တတိယမျိုးဆက် Ryzen CPU တွေမှာတော့ ထိုင်ဝမ်အခြေစိုက် နာမည်ကြီး semiconductor ကုမ္မဏီ ဖြစ်တဲ့ TSMC ကနေထုတ်ပေးမှာဖြစ်ပါတယ်။ ဒါကြောင့် ကိုယ်ပိုင် Foundries ကနေထုတ်တဲ့ Intel ရဲ့ CPU တွေစျေးကြီးတယ်ဆိုတာက ဒီတစ်ချက်နဲ့လဲဆိုင်ပါလိမ့်မယ်လို့ကျနော်ယူဆပါတယ်။
အခုပြောပြပေးသွားမှာကတော့ CPU တွေကို Semiconductor Foundries တွေက ဘယ်လိုဖန်တီးထုတ်လုပ်သလဲဆိုတာပဲဖြစ်ပါတယ်။
Silicon ထုတ်ယူခြင်း
CPU ကို အဓိကအားဖြင့် ဘာနဲ့ဖွဲ့စည်းထားသလဲဆိုတော့ semiconductor ပစ္စည်းတစ်ခုဖြစ်တဲ့ transistor အများကြီးနဲ့ လုပ်ထားတာပါ။ အဆိုပါ Transistor တွေဟာ silicon တွေကနေထုတ်လုပ်တာဖြစ်ပါတယ်။ silicon ကိုဘယ်ကရသလဲဆိတော့ သဲကနေရပါတယ်။
သဲမှာ silicon ၂၅ရာခိုင်နှုန်းလောက်ပါဝင်ပါတယ် |
ဒီလိုသန့်စင်ပြီးနောက်မှာတော့ သဲထဲက silicon တွေဟာ ကြီးမားတဲ့စလင်ဒါပုံသဏ္ဍာန်နဲ့ Silicon Ingot ဖြစ်လာပါတယ်။
Silicon Ingot |
ဒါကြောင့် အမေရိကန်နိုင်ငံ ကယ်လီဖိုးနီးဟယားပြည်နယ်က CPUတွေအတွက် silicon ထုတ်တဲ့ဒေသကို စီလီကွန်ချိုင့်ဝှမ်း Silicon Valley လို့ခေါ်ကြတာဖြစ်ပါတယ်။
သန့်စင်ပြီးသား စလင်ဒါပုံစီလီကွန်တုံး Silicon Ingot ကို အလွန်တရာမှတိကျစွာထိန်းချုပ်ထားတဲ့ Lab တွေကနေ ခုတ်စားရာမှာ Silicon Wafer ဖြစ်လာပါတယ်။ Silicon Wafer ဆိုတာက မှန်ချပ်လိုပြောင်လက်နေတဲ့ silicon အချပ်ကြီးဖြစ်ပါတယ်။
Silicon Wafer ကိုထုတ်လုပ်ရာမှာ သင်မထင်မှတ်ထားလောက်အောင် အလွန်အမင်းသန့်စင်နေဖို့လိုပြီး wafer ထဲမှာ ဖုန်လေးတစ်မှုံလောက်ပါလာတာနဲ့တင် ဒေါ်လာထောင်ပေါင်းများစွာဆုံးရှုံးစေနိုင်ပါတယ် (ကျနော်ရဲ့ Page က စာလေးတွေပုံမှန်ဖတ်နေတဲ့သူဆိုရင် ပြီးခဲ့တဲ့ ဇန်နဝါရီလတုန်းက Semiconductor Foundery တစ်ခုဖြစ်တဲ့ TSMC Wafer တွေပျက်စီးမှုကြောင့်အတော်လေးပြဿနာတက်သွားခဲ့ရတဲ့အကြောင်းကိုဖတ်ရမှာပါ။
Transistors တွေဟာ အခုဆိုရင်မဖြစ်နိုင်လောက်ဘူးလို့ထင်ရတဲ့ အရွယ်အစားအထိ သေးငယ်လာခဲ့ပြီဖြစ်တဲ့အတွက် ထုတ်လုပ်သူတွေဟာ ပုံမှန်နည်လမ်းတွေနဲ့ထုတ်လို့မရတော့ပါဘူး။ ပြောရရင် precision lathes တွေ 3D printer တွေအစွမ်းနဲ့ အံ့သြလောက်စရာ ဖန်တီးမှုတွေလုပ်နိုင်ပါတယ်။ ဒါပေမဲ့ အဆိုပါစက် ရဲ့ ၁လက်မရဲ့ အပုံ၃ဝဝဝပုံ၁ပ (၁/၃၀၀၀ လက်မ) အတိုင်းအတာလောက်အထိ တိကျစွာ ဖန်တီးနိုင်မှုဟာလည်း ယနေ့ခေတ်ပေါ် chip တွေဖန်တီးဖို့ရာမှာ မလုံလောက်သေးပါဘူး။
အခုဆိုရင် ခေတ်ပေါ် သာမန် CPU တစ်ခုမှာတောင် Transistor တွေ ဘီလီယံ(သန်းတစ်ထောင်)နဲ့ချီပြီးတော့ကို ပါဝင်လာပြီဖြစ်ပါတယ်။ CPU die သေးသေးလေးထဲမှာ Transistor မြို့ကြီးတစ်မြို့လိုတည်ထားတယ်လို့ဆိုနိုင်ပါတယ်။ ဒါကြောင့်သင့်အနေနဲ့ တစ်နှစ်ထက်တစ်နှစ် CPUတစ်ခုကိုဖန်တီးရတာဘယ်လောက်တောင် ခက်ခဲလာပြီလဲဆိုတာမှန်းဆနိုင်ပါတယ်။
ဒါဆိုဘယ်လို CPU တွေကိုဖန်တီးသလဲဆိုတော့ Photolithography နည်းပညာကိုအသုံးပြုပြီးဖန်တီးပါသတဲ့။ ဒီနည်းပညာကဘယ်လိုအလုပ်သလဲဆိုတော့ Chip ပေါ်မှာအလင်းကို ကျရောက်စေပြီး လိုအပ်သလိုပုံဖော်တာမျိုးပါ အလွယ်ဆုံးနားလည်အောင်ရှင်းပြရရင် ရှေးခေတ်ကစာသင်ခန်းတွေမှာသုံးတဲ့ ဖလင်ပြားတွေနဲ့ကြည့်ရတဲ့ ပရိုဂျက်တာတွေလိုပါ။ ဖလင်ပြားကိုထည့်လိုက်မယ် အဲဖလင်ကသေးသေးလေးပဲ ဒါပေမဲ့ အလင်းရောင်ကိုအသုံးြ့ပုပြီး မှန်ဘီလူးတွေအစွမ်းနဲ့ အဲဒီအင်မတန်သေးငယ်တဲ့ဖလင်ပေါ်က ပုံရိပ်တွေက စာသင်ခန်းနံရံပေါ်မှာအပြည့်မြင်ရပါတယ်။ Photolithography ဆိုတာက ဒီလိုနည်းပညာရဲ့ပြောင်းပြန်ပါပဲ ပုံရိပ်အကြီးကြီးကနေမှ သေသေးလေးဖြစ်အောင် ချုံ့လိုက်တဲ့သဘောပါ။
Silicon Waferတွေပေါ်မှာ photoresist လို့ခေါ်တဲ့ ဓာတုပစ္စည်းတစ်မျိုးသုတ်လိမ်းထားပြီး Photolithography နည်းပညာနဲ့သူ့အပေါ်ကျရောက်တဲ့အလင်းအပေါ်မူတည်ပြီး ပုံသဏ္ဍာန်ပြောင်းလဲသွားပါတယ်။ ဒီ process ကိုထပ်ကာထပ်ကာ ကြိမ်ဖန်များစွာလုပ်ပေးတဲ့အခါမှာတော့ ဥပမာ 3D printer နဲ့ ပလက်စတစ်အလွှာတွေတစ်ခုခြင်းထပ်ယူပြီး ပစ္စည်းတွေဖန်တီးသလိုပဲ ကျရောက်တဲ့ပုံရိပ်ကြောင့် ရုပ်လုံးကြွဖြစ်ပေါ်လာစေပြီး Silicon Wafer တစ်ချပ်တည်းမှာ ဒီဇိုင်းဆွဲထားတဲ့ CPU dieတွေရာပေါင်းများစွာ ဖြစ်လာအောင် ဖန်တီးယူလိုက်တာဖြစ်ပါတယ်။
Silicon Wafer ကို အလင်းနဲ့ထိတွေ့စေပြီးတဲ့အခါ ပျော်ရည်တစ်ခုခုနဲ့ ဆေးကျောလိုက်ပါတယ် ဒီအခါ အလင်းနဲ့ခုတ်စားထားတဲ့အစွန်းလေးတွေပေါ်လာပါတယ်။ ဒီအစွန်းလေးတွေကိုမှ ion charged လုပ်လိုက်တဲ့ အခါမှာ silicon လေးတွေဟာ Transistor အဖြစ် ပုံစံပြောင်းလဲသွားပြီဖြစ်ပါတယ်။ Transistor ဆိုတာက semiconductor လို့ခေါ်တဲ့ တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းတစ်မျိုးသာဖြစ်ပြီး တစ်ခုခြင်းစီအဖွင့်အပိတ်လုပ်လို့ရတဲ့ switch သေးသေးလေးတွေစုစည်းထားသလိုပါပဲ။ ဒါဟာ CPU က သူ့ကိုခိုင်းစေသမျှ Instruction တွေကိုနားလည်နိုင်စွမ်းရှိလာဖို့ဖြစ်ပါတယ်။
Silicon Wafer ပြုလုပ်ခြင်း
Silicon Wafer |
Silicon Wafer ကိုထုတ်လုပ်ရာမှာ သင်မထင်မှတ်ထားလောက်အောင် အလွန်အမင်းသန့်စင်နေဖို့လိုပြီး wafer ထဲမှာ ဖုန်လေးတစ်မှုံလောက်ပါလာတာနဲ့တင် ဒေါ်လာထောင်ပေါင်းများစွာဆုံးရှုံးစေနိုင်ပါတယ် (ကျနော်ရဲ့ Page က စာလေးတွေပုံမှန်ဖတ်နေတဲ့သူဆိုရင် ပြီးခဲ့တဲ့ ဇန်နဝါရီလတုန်းက Semiconductor Foundery တစ်ခုဖြစ်တဲ့ TSMC Wafer တွေပျက်စီးမှုကြောင့်အတော်လေးပြဿနာတက်သွားခဲ့ရတဲ့အကြောင်းကိုဖတ်ရမှာပါ။
Photolithography
Transistors တွေဟာ အခုဆိုရင်မဖြစ်နိုင်လောက်ဘူးလို့ထင်ရတဲ့ အရွယ်အစားအထိ သေးငယ်လာခဲ့ပြီဖြစ်တဲ့အတွက် ထုတ်လုပ်သူတွေဟာ ပုံမှန်နည်လမ်းတွေနဲ့ထုတ်လို့မရတော့ပါဘူး။ ပြောရရင် precision lathes တွေ 3D printer တွေအစွမ်းနဲ့ အံ့သြလောက်စရာ ဖန်တီးမှုတွေလုပ်နိုင်ပါတယ်။ ဒါပေမဲ့ အဆိုပါစက် ရဲ့ ၁လက်မရဲ့ အပုံ၃ဝဝဝပုံ၁ပ (၁/၃၀၀၀ လက်မ) အတိုင်းအတာလောက်အထိ တိကျစွာ ဖန်တီးနိုင်မှုဟာလည်း ယနေ့ခေတ်ပေါ် chip တွေဖန်တီးဖို့ရာမှာ မလုံလောက်သေးပါဘူး။
အခုဆိုရင် ခေတ်ပေါ် သာမန် CPU တစ်ခုမှာတောင် Transistor တွေ ဘီလီယံ(သန်းတစ်ထောင်)နဲ့ချီပြီးတော့ကို ပါဝင်လာပြီဖြစ်ပါတယ်။ CPU die သေးသေးလေးထဲမှာ Transistor မြို့ကြီးတစ်မြို့လိုတည်ထားတယ်လို့ဆိုနိုင်ပါတယ်။ ဒါကြောင့်သင့်အနေနဲ့ တစ်နှစ်ထက်တစ်နှစ် CPUတစ်ခုကိုဖန်တီးရတာဘယ်လောက်တောင် ခက်ခဲလာပြီလဲဆိုတာမှန်းဆနိုင်ပါတယ်။
ဒါဆိုဘယ်လို CPU တွေကိုဖန်တီးသလဲဆိုတော့ Photolithography နည်းပညာကိုအသုံးပြုပြီးဖန်တီးပါသတဲ့။ ဒီနည်းပညာကဘယ်လိုအလုပ်သလဲဆိုတော့ Chip ပေါ်မှာအလင်းကို ကျရောက်စေပြီး လိုအပ်သလိုပုံဖော်တာမျိုးပါ အလွယ်ဆုံးနားလည်အောင်ရှင်းပြရရင် ရှေးခေတ်ကစာသင်ခန်းတွေမှာသုံးတဲ့ ဖလင်ပြားတွေနဲ့ကြည့်ရတဲ့ ပရိုဂျက်တာတွေလိုပါ။ ဖလင်ပြားကိုထည့်လိုက်မယ် အဲဖလင်ကသေးသေးလေးပဲ ဒါပေမဲ့ အလင်းရောင်ကိုအသုံးြ့ပုပြီး မှန်ဘီလူးတွေအစွမ်းနဲ့ အဲဒီအင်မတန်သေးငယ်တဲ့ဖလင်ပေါ်က ပုံရိပ်တွေက စာသင်ခန်းနံရံပေါ်မှာအပြည့်မြင်ရပါတယ်။ Photolithography ဆိုတာက ဒီလိုနည်းပညာရဲ့ပြောင်းပြန်ပါပဲ ပုံရိပ်အကြီးကြီးကနေမှ သေသေးလေးဖြစ်အောင် ချုံ့လိုက်တဲ့သဘောပါ။
Silicon Waferတွေပေါ်မှာ photoresist လို့ခေါ်တဲ့ ဓာတုပစ္စည်းတစ်မျိုးသုတ်လိမ်းထားပြီး Photolithography နည်းပညာနဲ့သူ့အပေါ်ကျရောက်တဲ့အလင်းအပေါ်မူတည်ပြီး ပုံသဏ္ဍာန်ပြောင်းလဲသွားပါတယ်။ ဒီ process ကိုထပ်ကာထပ်ကာ ကြိမ်ဖန်များစွာလုပ်ပေးတဲ့အခါမှာတော့ ဥပမာ 3D printer နဲ့ ပလက်စတစ်အလွှာတွေတစ်ခုခြင်းထပ်ယူပြီး ပစ္စည်းတွေဖန်တီးသလိုပဲ ကျရောက်တဲ့ပုံရိပ်ကြောင့် ရုပ်လုံးကြွဖြစ်ပေါ်လာစေပြီး Silicon Wafer တစ်ချပ်တည်းမှာ ဒီဇိုင်းဆွဲထားတဲ့ CPU dieတွေရာပေါင်းများစွာ ဖြစ်လာအောင် ဖန်တီးယူလိုက်တာဖြစ်ပါတယ်။
Silicon Wafer ကို အလင်းနဲ့ထိတွေ့စေပြီးတဲ့အခါ ပျော်ရည်တစ်ခုခုနဲ့ ဆေးကျောလိုက်ပါတယ် ဒီအခါ အလင်းနဲ့ခုတ်စားထားတဲ့အစွန်းလေးတွေပေါ်လာပါတယ်။ ဒီအစွန်းလေးတွေကိုမှ ion charged လုပ်လိုက်တဲ့ အခါမှာ silicon လေးတွေဟာ Transistor အဖြစ် ပုံစံပြောင်းလဲသွားပြီဖြစ်ပါတယ်။ Transistor ဆိုတာက semiconductor လို့ခေါ်တဲ့ တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းတစ်မျိုးသာဖြစ်ပြီး တစ်ခုခြင်းစီအဖွင့်အပိတ်လုပ်လို့ရတဲ့ switch သေးသေးလေးတွေစုစည်းထားသလိုပါပဲ။ ဒါဟာ CPU က သူ့ကိုခိုင်းစေသမျှ Instruction တွေကိုနားလည်နိုင်စွမ်းရှိလာဖို့ဖြစ်ပါတယ်။
CPU Die ပြုလုပ်ခြင်း
Transistor တွေကနေ CPU Die အဖြစ်ပြောင်းလဲတာကို rigid copper interconnects နည်းပညာ လို့ခေါ်ပါတယ်။ သူ့မှာ အလွန်တစ်ရာများပြားလှတဲ့ ဝါယာသေးသေးလေးတွေကို Ultraviolet Lightအသုံးပြုပြီး transistor နဲ့ချိတ်ဆက်ပေးတာပါ ဒီလိုချိတ်ဆက်ရာမှာ CPU ဒီဇိုင်းအလိုက်ချိတ်ဆက်မှုတွေကွဲပြားသွားမှာဖြစ်ပါတယ်။ ချိတ်ဆက်မှုကလည်းအလွန်တိကျဖို့လိုပြီး wireတွေကို မတော်တဆထိခိုက်ပျက်စီးတာမျိုးကနေ ကာကွယ်ပေးနိုင်အောင် အလွှာတွေအများကြီးနဲ့ကာကွယ်ထားပါတယ်။နာနိုအရွယ်အစား Photolithography ၏ ပြဿနာများ
Transistor တွေတကယ်မလုပ်မလုပ်ဖူးဆိုရင် သူတို့ရဲ့အရွယ်အစားတွေဘယ်လိုသေးငယ်လာပါစေ အရာမရောက်ပဲနေပါလိမ့်မယ်။ နာနိုအရွယ်အစားနည်းပညာတွေဟာ ရူပဗေဒဆိုင်ရာ ပြဿနာတွေအများကြီးကြုံတွေ့နေရပါတယ်။Transistor တွေရဲ့သဘောသဘာဝဟာ သူတို့ကိုပိတ်လိုက်ချိန်မှာ လျှပ်စစ်စီးကူးမှုကို ရပ်ဆိုင်းပေးရမှာဖြစ်ပေမဲ့ သူတို့ဟာ အရမ်းကိုသေးငယ်သွားတဲ့အခါမှာ အီလက်ထရွန်တွေဟာ လျှပ်စီးကိုပိတ်ထားချိန်မှာတောင် စီးကူးနိုင်စွမ်းရှိတဲ့ပြဿနာပါ။ ဒီပြဿနာကို Quantum Tunneling လို့ခေါ်ကြပြီး ဆီလီကွန် အင်ဂျင်နီယာတွေအတွက် ဒါဟာမဟာပြဿနာကြီးဖြစ်ပါတယ်။
နောက်ထပ်ပြဿနာတစ်ခုက ချို့ယွင်းချက်တွေပါ။ Photolithography မှာ အလွန်အသေးစိတ်တဲ့ စွမ်းပကားနဲ့ အင်မတန်သေးငယ်တဲ့Transistor တွေကိုဖန်တီးနိုင်တယ်ဆိုစေဦး ပုံရိပ်တွေကို ချုံ့ပြီး silicon wafer အပေါ်ထိုးလိုက်တဲ့ projectorရဲ့အလင်းက နည်းနည်းလေးဝါးသွားတာနဲ့တင် ချို့ယွင်းချက်တွေဖြစ်ပေါ်စေပါတယ်။ လက်ရှိမှာ Transistorတွေထုတ်တဲ့ foundries တွေက လူတွေမြင်နိုင်တဲ့အလင်းထက် လှိုင်းအလျားအများကြီးပိုမြင့်တဲ့ Extreme Ultraviolet Lightတွေ လေဆာရောင်ခြည်တွေအသုံးပြုပြီး ဒီပြဿနာကိုကျော်လွှားနေကြပေမဲ့ transistor တွေအရွယ်အစားသေးငယ်လာတဲ့အမျှ ဒီပြဿနာကရှိနေဆဲပါပဲ။
Defect များနှင့် Binning လုပ်ခြင်း
Photolithography နည်းပညာကိုအသုံးပြုသည့်တိုင် Transistor တွေ ချို့ယွင်းသွားတဲ့ ကိစ္စကို တစ်ခါတစ်ရံမှာ binning လို့ခေါ်တဲ့လုပ်ငန်းစဉ်နဲ့လျော့ပါးစေပါတယ်။ Binning ဆိုတာက CPU ရဲ့ core တစ်ခုလောက်ချို့ယွင်းသွားတာဆိုရင် အဲဒီcore ကို disabled လုပ်ထားလိုက်ပြီး ဒီCPU ကို ပိုမိုနိမ့်တဲ့ CPU version တစ်ခုအနေနဲ့ရောင်းချလိုက်တာပါ။ တကယ်တော့ CPU line up အများစုကိုထုတ်လုပ်တဲ့ အခါ blueprint တွေအတူတူချည်းပဲ ဆိုပေမဲ့ အချို့cores တွေကို သက်သက်ကို disable ဖြစ်စေပြီး ပိုနည်းပါးတဲ့စျေးနဲ့ရောင်းလိုက်ပါတယ်။ ဥပမာ AMD Ryzen 7 2700/2700X မှာ CCX တစ်ခုမှာ Core ၄ခုစီပါပြီး 8 Core CPU ဖြစ်အောင် CCX ၂ခုကို Infinity Fabric နဲ့ ချိတ်လိုက်ပါတယ် CPU ထုတ်လုပ်ရာမှာ CCX တစ်ခုမှာ Core တစ်ခုစီ Defect ဖြစ်နေတဲ့ CCX ၂ခုကို Infinity Fabric နဲ့ ချိတ်လိုက်တဲ့အခါ Ryzen 5 2600X/2600 ဖြစ်လာပါတယ်။အကယ်၍များ ချို့ယွင်းမှု Defectက cache သို့ အခြားအရေးကြီးတဲ့အစိတ်အပိုင်းဖြစ်နေခဲ့ရင် အဆိုပါchip တွေကို လွှင့်ပစ်ရတော့မှာဖြစ်ပြီး yield(ထုတ်လုပ်တဲ့chipအရေအတွက်နဲ့ အမှန်တကယ်ရရှိတဲ့ chipအရေအတွက်)နည်းသွားမှာဖြစ်ပြီး လိုအပ်တဲ့ chip အရေအတွက်များများရဖို့က ထုတ်လုပ်မှုစားရိတ်ပိုများမယ် စျေးကြီးသွားပါမယ်။
Transistor တွေပိုအရွယ်အစားသေးငယ်လာပြီး 7nm တို့ 10nm တို့မှာ ထုတ်လုပ်ရတာပိုမိုခက်ခဲလာလို့ ယခင်မျိုးဆက်တွေထက် ချို့ယွင်းချက်တွေပိုများလာနိုင်ပြီး ထုတ်လုပ်မှုစားရိတ်က အရင် CPUတွေထက်လည်းပိုများလာမဲ့သဘောရှိပါတယ်။
Packaging ပြုလုပ်ခြင်း
သုံးစွဲသူတစ်ယောက်အတွက် CPU ကိုထုတ်ပိုးပေးခြင်းဟာ စက္ကူဘူးခွံထဲမှာ ဖော့လေးတွေထည့်ပေးတာထက် အများကြီးပိုပါတယ်။ CPU တွေထုတ်လုပ်ပြီးတဲ့အခါ ကျန်ထပ်မံချိတ်ဆက်ဖို့လိုသေးတဲ့အတွက် သုံးဖို့အဆင်သင့်မဖြစ်သေးပါဘူး။ CPU ထုတ်ပိုးတဲ့လုပ်ငန်းစဉ်ဆိုတာက Silicin CPU die ကို CPU လို့တွေထင်ကြတဲ့ PCB(Printed Circuit Board) အပေါ်မှာတပ်ဆင်တဲ့လုပ်ငန်းကိုဆိုလိုခြင်းသာဖြစ်ပါတယ်။CPU die ပြုလုပ်ပြီးတဲ့အခါ ရရှိလာတဲ့ CPU die ကို စမ်းသပ်စစ်ဆေးပြီးနောက်မှာတော့ ကောင်းမွန်တဲ့ CPU die ကို PCB ရဲ့ silicon ဘုတ်ပြားမှာတပ်ဆင်ရတာဖြစ်ပြီး ထိုမှတဆင့် လျှစ်စီးကြောင်းတွေဟာ CPU နဲ့ motherboard နဲ့ဆက်သွယ်ထားတဲ့ pinလေးတွေကနေတဆင့် စီးကူးနိုင်မှာဖြစ်ပါတယ်။ ယနေ့ခေတ်ပေါ်CPUတွေမှာ pin လေးတွေထောင်ချီပါဝင်ပြီး High End CPU ဖြစ်နဲ့ AMD Threadripper မှာဆို pin အရေအတွက် ၄၀၉၄ ခုတောင်ပါဝင်ပါတယ်။
CPU ဆိုတာ အပူအများကြီးထုတ်ပေးတဲ့အရာတစ်ခုဖြစ်တဲ့အတွက် အရွယ်အစားသေးငယ်တဲ့ CPU Die ကို အပူလွန်ကဲပြီးမပျက်စီးသွားစေဖို့ အပူကို CPU အနှံ့ပြန့်နှံ့သွားစေဖို့ အရာတစ်မျိုးလိုအပ်ပါတယ် ဒါကို IHS(Integrated Heat Spreader) လို့ခေါ်ပြီး PCB အပေါ်ကနေအုပ်ပေးထားပါတယ်။
ကျနော်တို့ CPU ဝယ်ယူတဲ့အခါ CPUအပေါ်ကနေအုပ်ပေးထားတဲ့သတ္တုပြားလေးကိုဆိုလိုတာပါ။ IHS က CPU die နဲ့ထိစပ်နေပြီး die ကအပူတွေကို CPU Cooler ဆီကူးပြောင်းပေးရာမှာကူညီခြင်းဖြင့် အပူမလွန်ကဲပြီးမပျက်စီးအောင်ကာကွယ်ထားပါတယ်။
Delidding |
My AMD Ryzen 1700X Cores CPU |
ကိုင်း CPU တွေကိုအသုံးပြုလို့ရတဲ့အခြေအနေရှိအောင် Package လုပ်ပြီးပြီဆိုရင်တော့ စက္ကူဘူးခွံတွေထဲထည့်ပြီး စင်ပေါ်တင်ရောင်းလို့ရပြီဖြစ်ပါတယ်။ အခုဆိုရင် CPU ထုတ်လုပ်ရတာဘယ်လောက်အထိ ရှုပ်ထွေးသလဲဆိုတာတွေ့ရမှာဖြစ်ပြီး CPU အများစုကို ကျနော်တို့ဟာ ဒေါ်လာရာဂဏန်းလောက်လေးနဲ့ ဝယ်ယူအသုံးပြုလို့ရနေနိုင်တယ်ဆိုတာက တကယ်ကိုအံ့သြစရာကိစ္စတစ်ခုပဲမဟုတ်ပါလားခင်ဗျာ။
Written by Ae Mon Min Han
#EnThueTech
#Howto #CPU
#Intel #AMD #VIA
#transistor #semiconductor #silicon #wafer
Reference Article:
How-to-Geeks
How Are CPUs Actually Made by Anthony Heddings
Reference Video:
Techquickie
How Are CPUs Actually Made by Linus Sebastian
Photos Credit:
https://www.gep.com
https://bit-tech.net
https://www.videocardz.com
https://www.howtogeek.com
https://www.der8auer.com
https://www.kitguru.net
0 Comments