Tại sao người ta lại cắt CPU hay cảm biến máy ảnh hình chữ nhật ra từ một tấm hình tròn?

Một công đoạn thật lãng phí nguyên vật liệu và tốn kém về mặt tài chính, nhưng lại không có bất cứ cách nào hiệu quả hơn!

CPU và cảm biến hình ảnh là 2 thành phần 'đầu não' của máy tính và máy ảnh. Với máy tính, đây là thành phần xử lý trung tâm, có khả năng tính toán cũng như điều khiển hoạt động của tất cả các thành phần khác.

Với máy ảnh thì đây là thành phần thu nhận ánh sáng và biến nó thành tín hiệu số để có thể lưu trữ thành hình ảnh, thiếu nó thì ta không có nền công nghiệp nhiếp ảnh số hiện nay và tất cả mọi người vẫn sẽ sử dụng film cho nhu cầu lưu giữ hình ảnh của mình.

Tại sao người ta lại cắt CPU hay cảm biến máy ảnh hình chữ nhật ra từ một tấm hình tròn? - Ảnh 1.

Một tấm wafer để chế tạo CPU máy tính

Trong bài viết tìm hiểu về việc tại sao smartphone lại có số 'chấm' cao hơn cả máy ảnh chuyên nghiệp, ta biết được rằng cảm biến bán dẫn không được làm riêng lẻ, mà được làm số lượng lớn trên một tấm silicone hình tròn được gọi là 'wafer' sau đó cắt nhỏ ra. Quá trình này không hề hoàn hảo, vì ai cũng biết cắt những tấm hình chữ nhật ra từ một vật hình tròn lúc nào cũng xảy ra dư thừa về nguyên vật liệu.

Một tấm wafer có thể làm được từ 20 - 24 cảm biến máy ảnh dạng Full-frame, dư thừa tới 36% diện tích; 80 cảm biến APS-C (crop x1.5) với độ dư thừa 18% và 244 cảm biến 1 inch với diện tích dư thừa là 12.6%. Dù có cắt nhỏ tới mấy, thì lúc nào cũng có diện tích bỏ đi vì có xếp hàng tỷ đường thẳng cũng không tạo ra được đường cong!

Tại sao người ta lại cắt CPU hay cảm biến máy ảnh hình chữ nhật ra từ một tấm hình tròn? - Ảnh 2.

Quá trình tạo cảm biến hình ảnh từ một tấm wafer

Những tấm wafer này tất nhiên cũng không hề rẻ. Hiện không có con số chính xác về giá bán của chúng, nhưng theo ước tính thì 1 tấm silicone chất lượng cao đường kính 8 inch có thể bán với mức giá lên tới 5000 USD. Vậy câu hỏi đặt ra là: Tại sao những tấm wafer này lại không được làm hình chữ nhật hoặc hình vuông ngay từ đầu, để khi cắt ra CPU và cảm biến hình ảnh không bị lãng phí nguyên vật liệu và dẫn đến tốn tiền?

Tại sao người ta lại cắt CPU hay cảm biến máy ảnh hình chữ nhật ra từ một tấm hình tròn? - Ảnh 3.

Một thỏi silicone lớn trước khi được cắt nhỏ

Câu trả lời nằm ở cách những tấm này được chế tạo. Hình dạng đầu tiên của wafer bán dẫn không phải là hình tròn, mà là một 'cục' rất lớn hình trụ được gọi là thỏi silicone. Thỏi này được chế tạo bằng quy trình Czochralski, được phát minh bởi một nhà khoa học người Ba Lan mang tên Jan Czochralski.

Theo đó, silicone nguyên chất sẽ được nung chảy thành chất lỏng với độ tinh khiết rất cao (tủ lệ 1/10.000.000 nguyên tử không nguyên chất). Sau đó một thanh tinh thể silicone được gọi là 'nhân' được nhúng vào chất lỏng này, vừa được xoay vừa kéo lên từ từ. Càng lên cao nhiệt độ càng thấp nên silicone dần bám vào nhân, nhờ có lực li tâm nên phân bố đều thành một 'thỏi' như như hình ảnh ở trên.

Tại sao người ta lại cắt CPU hay cảm biến máy ảnh hình chữ nhật ra từ một tấm hình tròn? - Ảnh 4.

Quá trình Czochralski

Quá trình này được giải thích một cách đơn giản với video dưới đây:

Sau khi thỏi này được để nguội, chúng sẽ được cắt thành các miếng nhỏ bằng lưỡi cắt kim cương với độ chính xác cao. Các tấm này sau khi được rửa sạch, đánh bóng thì sẽ trở thành một tấm 'wafer silicone', sẵn sàng cho các công đoạn xử lý để trở thành CPU, cảm biến máy ánh hay các bảng mạch tích hợp khác nhau.

Tại sao người ta lại cắt CPU hay cảm biến máy ảnh hình chữ nhật ra từ một tấm hình tròn? - Ảnh 6.

Cách duy nhất mà cách nhà khoa học có thể tiết kiệm được chi phí trong quá trình này đó là tăng dần đường kính của thỏi silicone, đồng nghĩa với tăng đường kính của tấm wafer. Với kích thước lớn, người ta có thể làm được nhiều sản phẩm hơn trong 1 'mẻ', từ đó tăng hiệu suất làm việc và giảm số tiền phải bỏ ra.

Tại sao người ta lại cắt CPU hay cảm biến máy ảnh hình chữ nhật ra từ một tấm hình tròn? - Ảnh 7.

Kích thước của wafer qua từng thời kỳ

Dù hiệu suất có tăng đến mấy, thì giá thành tạo ra các sản phẩm này vẫn rất cao vì quá trình chế tạo phức tạp và có nhiều tiêu chuẩn cần được đảm bảo. Đó là lý do tại sao chỉ có một lượng nhỏ các nhà sản xuất CPU và cảm biến máy ảnh chất lượng cao Thế giới, chứ không phải ai có silicone (được lấy từ cát - một thứ có ở khắp mọi nơi) đều có thể làm được chúng.

 
 
List comment
 
Dịch vụ bưu chính - hành chính công: “Điểm cộng” của bưu điện
icon

Những người dân sử dụng dịch vụ bưu chính – hành chính công đều bày tỏ sự hài lòng, tin tưởng, yên tâm cao. Bản thân những nhân viên bưu điện cũng cảm thấy yêu nghề hơn khi đem lại thêm niềm vui cho mọi người.

 
Dịch vụ bưu chính - hành chính công: Cánh tay nối dài của các sở, ngành
icon

Không chỉ giúp người dân, doanh nghiệp gia tăng sự hài lòng khi làm thủ tục hành chính (TTHC), sự tham gia của mạng lưới bưu điện còn giúp các sở, ban, ngành giảm áp lực lớn trong công việc, tăng hiệu quả dịch vụ hành chính công.

 
Chiến tranh công nghệ Mỹ Trung nguy hiểm hơn cả Covid-19
icon

Covid-19 đang càn quét trên toàn cầu, song nguy cơ thiệt hại vì thương chiến công nghệ Mỹ - Trung mới khiến Chủ tịch Phòng thương mại châu Âu tại Trung Quốc “tỉnh dậy trong đêm”.

 
Chuyển đổi số: Thủ tục thông quan hàng hóa và nộp thuế chỉ tính bằng giây
icon

Theo đánh giá của lãnh đạo Tổng cục Hải quan, ứng dụng CNTT và chuyển sang phương thức quản lý điện tử đã mang đến cho ngành Hải quan bước chuyển lịch sử.

 
Trung Quốc và Ấn Độ khó có thể 'đường ai nấy đi' về công nghệ
icon

Sự phụ thuộc lẫn nhau của Ấn Độ và Trung Quốc, đặc biệt về thương mại và công nghệ, khiến hai nước này khó có thể cắt đứt quan hệ hoàn toàn.

 
 
Người hay xem Facebook, YouTube dễ tin vào thuyết âm mưu Covid-19
icon

Theo nghiên cứu mới của Anh, người dùng các mạng xã hội như Facebook, YouTube tìm kiếm thông tin về Covid-19 có xu hướng tin tưởng các thuyết âm mưu về dịch bệnh này.  

Ba thách thức về đo kiểm cần vượt qua khi ứng dụng công nghệ 5G
icon

Ông Lawrence Liu, Tổng giám đốc khu vực châu Á-Thái Bình Dương của Keysight Technologies cho rằng, cơ hội mà 5G sẽ mang lại là vô hạn song các doanh nghiệp cần được trang bị những công cụ phù hợp để vượt qua 3 thách thức về đo kiểm.

Bộ TT&TT hướng dẫn thuê dịch vụ điện toán đám mây trong cơ quan nhà nước
icon

Cục Tin học hóa, Bộ TT&TT vừa hoàn thành xây dựng tài liệu hướng dẫn ứng dụng dịch vụ điện toán đám mây, thuê dịch vụ điện toán đám mây của doanh nghiệp sử dụng trong cơ quan nhà nước và xây dựng thành phố thông minh tại Việt Nam.

Trung Quốc đề xuất tiền điện tử chung cho 4 nước châu Á
icon

Cuộc đua chiếm thế thượng phong tiền điện tử đã bước sang giai đoạn mới khi Trung Quốc lập kế hoạch tiền điện tử Đông Á.  

Đức chi 20 triệu EUR phát triển ứng dụng truy vết Covid-19
icon

Chính phủ Đức cho biết ứng dụng truy vết Covid-19 mất 20 triệu EUR để phát triển và 2,5- 3,5 triệu EUR mỗi tháng để vận hành.

 
123

Giấy phép hoạt động báo chí: Số 09/GP-BTTTT, Bộ Thông tin và Truyền thông cấp ngày 07/01/2019.

Tòa soạn: Tầng 7, Tòa nhà Cục Tần số Vô tuyến điện, 115 Trần Duy Hưng, Quận Cầu Giấy, Hà Nội

Điện thoại: 024 3 936 9966 - Fax: 024 3 936 9364

Hotline nội dung: 0888 911 911 - Email: toasoan@ictnews.vn

123