VIDEO ⟩ Vaata, millised ulmemaastikud avanevad mikroskoobiga nutitelefoni kiibi sisse lennates

Meie igapäevastes telefonides peitub tohutu mikromaailm, mille maastikud on nagu teiselt planeedilt. Foto: kaader videost / X / @ChrisUniverseB

Kui tahad teada, kui pisikeseks on kõik meie nutiseadmete kiipides läinud, siis vaata kindlasti allolevat videot (mis siis, et see pole päris ehtne). Tegemist on maailma ühe kõige keerulisema tehnoloogiaga, mis on meil kogu aeg taskus kaasas.

Internetis levib viraalne video, mis näitab mikroskoobi kaudu nutitelefoni kiipi, suumides selle sügavusse ja andes aimu, kui pisikesed on tänapäeva transistorid.

Pole teada, kes originaalvideo tegi või millist kiipi see kujutab, ilmselgelt on tegemist ka «libauudisega» ehk liikuv pilt on kokku monteeritud mitme erineva mikroskoobi piltidest näiliselt üheks pidevaks suumiks. Väikseimad kihid, millele suumitakse, on tegelikkuses varjatud paljude kattuvate juhtmete ja sideainekihtide taha.

Siiski on video väga põnev ja õpetlik, sest pakub muljetavaldava sissejuhatuse nanotehnoloogilise inseneriteaduse ja kiibitootmise hämmastavasse maailma. See paneb mõtlema, kui väikesed need struktuurid tegelikult on ja kuidas neid nii täpselt on võimalik valmistada vaid üksikutes maailma tehastes.

This is Apple’s Microchip under a microscope 🔬😳

Now do you believe we can build UFO’s? 🛸 pic.twitter.com/FNj1cPZ8SX

— ChrisUniverse 🗽 (@ChrisUniverseB) August 26, 2024

Kui väikestest struktuuridest me räägime?

Eelmise aasta iPhone 15 sees oleva Apple’i A17 Pro süsteemikiibi (system-on-a-chip ehk SoC) sees on umbes 19 miljardit transistori, kirjeldab Tech Insights. Kiip on vaid 17 x 12,87 x 0,91 mm suurune – väiksem kui postmark ja seal pole just palju ruumi 19 miljardi transistori jaoks.

Kogu see ulmeline tehnoloogia on koondunud vaid mõnede ettevõtete kätte Taiwanis, USA-s ja Hollandis. Maailma suurim neist, Taiwani kiibitootja TSMC toodab mikroskeeme juba kasutades nn «3 nanomeetri protsessi», kuid see number seal ees on juba ammu kaotanud reaalse tähenduse ja on nüüd pigem turundusmõiste.

Tegelikkuses on mikroskoopilised FinFET transistorite kanalid umbes 6 nm laiused. Võrdluseks, vesinikuaatomi diameeter on umbes kümnendik nanomeetrit, nii et teoreetiliselt võiks nende laiusse mahutada kõrvuti 60 vesinikuaatomit, kui neid oleks võimalik täpselt ritta laduda.

Seega on kiibitehnoloogia jõudnud juba aatomite reastamise tasandile, kuid lisaks peab tehas suutma valmistada ka uskumatult täpseid ja keerukaid mitmekihilisi kolmemõõtmelisi arhitektuure, mis ühendavad kõik need pisikesed tasapinnale «keevitatud» kihid ruumiliselt kokku.

Nagu ulme: kuidas see kõik võimalik on?

Branch Education on avaldanud ühe pika video, mis teeb selgeks, mismoodi tänapäeval miljardid transistorid postmargist väiksemasse kiipi kokku surutakse ja kuidas see kõik ikkagi töötab, kuigi ühes kiibis on palju rohkem elemente, kui maailmas inimesi.

Mikrokiibi ühe kihi valmistamiseks kaetakse ränioksiidi isolatsioonikiht valgustundliku fotomaterjaliga, millele suunatakse siis ultraviolettvalgus läbi ülipeene šablooni, kasutades tohutult vähendavat ultraviolett-litograafia supermasinat, mille väärtus on umbes 170 miljonit dollarit. Inteli uusim tootmisliin, mis saabus Hollandist, maksis aga koguni 380 miljonit dollarit ja selle ülikalli saadetise lahti pakkimist saab näha siit.

Valguse poolt mõjutatud osad eemaldatakse lahustiga, et luua maskikiht.

Seejärel söövitab protsess isolatsiooni ära maski alt nähtavates piirkondades, ulatudes alumise kihini, ja teine lahusti eemaldab maski, paljastades niimoodi pisikesed sooned ränioksiidis.

Need sooned täidetakse vasega, kuni kogu kiip ongi kaetud üliõhukese metallikihiga, mis seejärel täpselt maha lihvitakse, paljastades uue vasknanotraatide võrgustiku, mis on eraldatud ränioksiidist isolatsiooniga.

See on aga vaid ühe kihi juhtmerägastistik; mikrokiip võib vajada kuni 80 sellist kihti, mis on omavahel keeruliselt ühendatud nii vertikaalseid kui ka horisontaalseid radasid pidi, kasutades sadu erinevaid eksootilisi materjale.

Protsess võtab algusest lõpuni aega kuni kolm kuud – ja iga väikseimgi viga, näiteks mõne tühise tolmukübeme olemasolu, võib kogu tootmise nullida ja alustada tuleb otsast peale.

Allikad: New Atlas, Branch Education, Tech Insight