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
 
Mỹ tham vọng phát triển mạng Internet lượng tử khiến hacker thất nghiệp
icon

Mạng Internet lượng tử được Mỹ lên kế hoạch xây dựng trong vòng 10 năm tới, về mặt lý thuyết nó gần như miễn dịch hoàn toàn trước các vụ tấn công của hacker.

 
Giao dịch tiền ảo tăng mạnh ở châu Phi
icon

Khó khăn trong giao dịch tài chính truyền thống, tiền ảo bỗng trở thành phương thức giao dịch thay thế của người dân châu Phi.

 
TikTok trước thời khắc 'sinh tử'
icon

TikTok hiện đang là một trong những ứng dụng phổ biến nhất toàn cầu. Tuy nhiên, TikTok đang phải đối mặt với nguy cơ bị cấm tại nhiều quốc gia, trong đó có Mỹ do vấn đề bảo mật.

 
5 khuyến nghị về chuyển đổi IPv6 phục vụ phát triển Chính phủ điện tử
icon

Trung tâm Internet Việt Nam (VNNIC) vừa đưa ra 5 khuyến nghị với các cơ quan nhà nước trong chuyển đổi IPv6, xây dựng hạ tầng kết nối mạng, dịch vụ CNTT để đáp ứng nhu cầu phát triển Chính phủ điện tử, chuyển đổi số quốc gia.

 
YouTube, TikTok và Facebook 'run rẩy' trước quy định mới của Malaysia
icon

Việc sản xuất phim ảnh video ở Malaysia, cho dù là phương tiện truyền thông chính thống hay những cá nhân tự làm phim đăng lên mạng xã hội, đều cần có giấy phép. Đây là quy định mới Malaysia vừa đưa ra.

 
 
Tàu điện ngầm Moscow sắp được trang bị camera nhận diện hành khách
icon

Vào cuối năm nay, khoảng một phần tư số toa tàu điện ngầm ở Moscow sẽ được trang bị camera nhận diện khuôn mặt, có khả năng nhận diện 15 khuôn mặt mỗi giây.

Mạng xã hội Gapo: Từ hoài nghi, chê bai tới mồ hôi nước mắt và những nỗ lực chạm mốc 4 triệu người dùng
icon

Chính thức ra mắt cách đây 1 năm, ngay lập tức, cái tên Gapo trở thành tâm điểm truyền thông và nhiều ngày liên tiếp đứng đầu về lượt tải trên các bảng xếp hạng App Store và CH Play.

TikTok trả tiền trực tiếp cho nhà sáng tạo nội dung tại Mỹ
icon

TikTok vừa thông báo mở quỹ 200 triệu USD nhằm giữ chân các nhà sáng tạo nội dung hàng đầu và thu hút người dùng mới tại Mỹ.  

Houze Group nhận giải thưởng đổi mới sáng tạo 2020 trong lĩnh vực bất động sản
icon

Houze Group là một trong năm thương hiệu Việt đoạt giải “Special Recognition Awards for Innovation Vietnam 2020 - Giải thưởng công nhận đặc biệt cho đổi mới sáng tạo năm 2020” tại Dot Property Vietnam Awards 2020.

Ra mắt Cổng PayGov hỗ trợ người dân thanh toán dịch vụ công
icon

Việc Bộ TT&TT sớm đưa vào vận hành Cổng hỗ trợ thanh toán quốc gia PayGov giúp cho người dân, doanh nghiệp thanh toán dễ dàng, thuận tiện khi sử dụng dịch vụ công. Hiện Cổng PayGov đã hợp tác, kết nối với 9 trung gian thanh toán.

 
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