رابط الحلقة: الدارات المتكاملة
موضوع الحلقة هو الدارات المصغرة أو المتكاملة (Integrated circuit)، وبالتحديد معالجات الحاسوب، هناك ضيف واحد والحلقة عبارة عن لقاء مع الضيف، أعترف بأنني لم أفهم بعض النقاط ولا بأس بذلك، عندما تكتب ملاحظات لأي مادة ليس بالضرورة أن تفهم كل المادة.
يبدأ ستيورت شفيه بملاحظة أن الدارات الإلكترونية يمكنها أن تحوي الكثير من الإلكترونيات، المعالجات كانت بسعة 8 بت ثم 16 بت والآن (1983 وقت تسجيل الحلقة) 32 بت، الذاكرة كذلك تزداد حتى وصلت إلى أربع ميغابايت في الدارة الواحدة فهل هناك حد لتصغير الإلكترونيات وإضافة المزيد منها؟
يعترف هيرب ليكنر أنه قبل عشر سنوات سؤل هذا السؤال وكان يرى أن الدارات وصلت لآخر حدها ولا يمكن إضافة المزيد، والضوء يقطع مسافة قدم واحد في النانوثانية، لكن التصغير أثبت أنه على خطأ وأن إضافة المزيد ما زال مستمراً وكذلك تحسين أداء المعالجات، المقصود بالضوء وقطعه مسافة قدم بأن الإلكترونيات ستكون على مسافة من بعضها البعض والشارة الكهربائية لا يمكنها أن تسير بسرعة تفوق سرعة الضوء بالتالي هناك حد معين لأداء الحاسوب لا يمكن تجاوزه … أو هذا ما أفهمه.
ينتقل البرنامج لفقرة توضح ما هي الدارات المتكاملة:
- شبه الموصل (Semiconductor) الذي يسمح بتصنيع الدارات الإلكترونية هو مادة السيليكون.
- يذاب السيليكون النقي ثم توضع كرستال من السيليكون داخل السيليكون المذاب وتسحب ببطء مع إدارتها طوال الوقت.
- هذا يشكل سبيكة من السيليكون لها شكل مخروطي من الأعلى.
- السبيكة تقطع إلى شرائح تصقل وتنظف.
- هذه الشرائح تصبح أساس للمعالجات.
- تبدأ العملية بتصميم المعالج بمساعدة الحاسوب (CAD)
- التصميم يطبع ثم يقارن مع التصاميم التي رسمت باليد.
- في حال تطابقهما يصنع من التصميم قناع تصويري (Photographic mask)
- من خلال عملية الطباعة الضوئية يمكن طباعة التصميم على الشريحة.
- باستخدام مواد كيميائية يمكن إزالة الأجزاء التي لم يغطيها القناع.
- ثم تتكرر العملية لعدة طبقات وأثناء كل هذا يتأكد المهندسون بأن كل طبقة متوازية مع الطبقات الأخرى.
- هذه العملية تصبح أكثر تعقيداً عندما قفز عدد الترانزستور من عشرة آلاف إلى مئة ألف (الآن هاتفك الذكي يحوي مليارات منها).
ضيف الحلقة هو فيل دونينغ من شركة آي أم دي، بدأ هيرب ليكنر بسؤال الضيف عن واقع صنعة الدارات المتكاملة اليوم (1983):
- يمكن إضافة حاسوب كامل في دارة واحدة ويمكن تحقيق ذلك بالطباعة الضوئية ووصلت دقة الطباعة إلى ميكروميتر واحد (اليوم وصلت الدقة إلى 2 نانوميتير)
- التصنيع يصل لأحجام أصغر كل عام بنسبة 10% ويمكن إضافة المزيد للدارات الإلكترونية (المعالجات والذاكرة وغيرها).
- تقنية الطباعة المستخدمة تسمى Contact Printing حيث يوضع القناع على شريحة السيليكون ولهذا سلبية بأن تظهر عيوب في الطباعة.
- تقنية جديدة بدأت تستخدم وهي Projection حيث القناع لا يلمس الشريحة وهذا يقلل العيوب ويزيد من إمكانية طباعة دارات أكثر دقة.
- كلما صغرت الدارات زادت فرصة ظهور أخطاء لذلك بيئة تصنيع الدارات يجب أن تكون نظيفة.
- تصميم الدارات هو أكثر العمليات تعقيداً، التقنية تتطور بسرعة أكبر من قدرة الناس على تصميم الدارات.
- في الماضي التصميم كان يرسم باليد، الآن التصميم يرسم بمساعدة الحواسيب.
- زيادة عدد القطع في الدارة يعني التعامل مع مشكلة ارتفاع حرارتها وباستخدام تقنية CMOS يمكن تخفيض الحرارة.
- بتصميم برامج أفضل يمكن استغلالها لتصميم شرائح أفضل.
ينتقل البرنامج لفقرة أخرى مع نفس الضيف حيث يعرض شريحتين، الأولى هي وحدة حساب ومنطق (ALU) AMD 2910 ومعالج 16 بت AMD 29116، هناك صورة مكبرة للشريحة الأولى حيث يشرح فيل أجزاء الشريحة وماذا تفعل، لا أظن أن تلخيص هذه الفقرة سيكون مفيداً لأنك بحاجة لرؤية الأجزاء أثناء الشرح لذلك أنصح بمشاهدة المقطع ابتداء من الدقيقة 13.
- الصورة للجيل الرابع من الشريحة، تحسن تقنيات التصنيع يعني إمكانية صنع شريحة أعلى أداء بمجرد رفع الجودة وتصغير المكونات.
- النقاش تحول لليابان، فيل يرى أنهم في العشر سنوات الماضية تقدموا كثيراً وأصبحوا منافسين.
- صناعة الدارات المتكاملة تعتمد كثيراً على اختراع طرق جديدة لرفع الفعالية.
مقدمي وضيوف الحلقة:
- ستيوارت شفيه، منتج ومقدم البرنامج.
- هيربرت ليكنر (Herb Lechner) مدير في SRI، مقدم ثاني في هذه الحلقة.
شركات مؤسسات ذكرت في الحلقة:
- Micro Focus، رعاية للبرنامج.
أجهزة وبرامج ذكرت في الحلقة:
- فيل دونينغ (Philip Downing) من شركة AMD