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
 
Giúp doanh nghiệp quản trị toàn diện trên một nền tảng, Misa Amis giành giải thưởng Chuyển đổi số 2020
icon

Ứng dụng công nghệ 4.0 như AI, Blockchain, Cloud… để giải quyết vấn đề thực tiễn và đáp ứng kịp thời nhu cầu chuyển đổi số tại các doanh nghiệp, hộ kinh doanh, hai giải pháp số của MISA đã xuất sắc giành Giải thưởng Chuyển đổi số 2020.

 
40 sản phẩm, giải pháp “Make in Vietnam” xuất sắc góp phần đẩy nhanh chuyển đổi số
icon

Cùng với việc tôn vinh 31 cơ quan nhà nước, đơn vị chuyển đổi số tiêu biểu, giải thưởng Chuyển đổi số Việt Nam 2020 đã được chọn trao giải cho 40 sản phẩm, giải pháp công nghệ số xuất sắc của 27 doanh nghiệp, tập đoàn công nghệ.

 
Base.vn đại diện Việt Nam trình bày giải pháp chuyển đổi số với cộng đồng doanh nghiệp trong khu vực tại ASEAN Startup Forum 2020
icon

Trong gần 100 doanh nghiệp tham gia, Base.vn là một trong 10 đơn vị xuất sắc nhất được ghi nhận vào Danh bạ các giải pháp tiềm năng về chuyển đối số.  

 
Nên chọn mua mẫu iPhone 12 nào?
icon

Apple đã chính thức mở bán 2 mẫu iPhone 12 và người dùng có thể đặt mua ngay từ hôm nay.

 
Chống độc quyền kích thích sự đổi mới ở Thung lũng Silicon?
icon

Những cuộc điều tra chống độc quyền được đặt trên hy vọng nối lại sự đổi mới ở Thung lũng Silicon.

 
 
Điện toán đám mây đã được các doanh nghiệp hàng đầu Việt Nam ứng dụng thành công như thế nào?
icon

Nếu 2019 là xu hướng toàn cầu áp dụng đám mây thì 2020 là thời điểm không thể thích hợp hơn để hiện thực hóa điều đó. Điện toán đám mây sẽ là cách nhanh và tiết kiệm nhất để biến những ý tưởng 'tham vọng' thành các ứng dụng tiềm năng. 

Nhờ đại dịch, mã QR có thể trở thành một hiện tượng toàn cầu
icon

Trung Quốc đã sử dụng mã QR từ nhiều năm trước. Nay, phần còn lại của thế giới mới nhận ra tiềm năng của loại công nghệ này.

Sau Hưng Vlog, nhiều YouTuber vội vàng xóa video nhảm nhí, xấu độc
icon

Trong lúc dư luận xã hội bày tỏ sự phản đối gay gắt với các video nhảm nhí của Hưng Vlog, các YouTuber khác đã âm thầm ẩn hoặc xóa video gây tranh cãi.

Gapo ra mắt những tính năng mới, tôn trọng quyền riêng tư của người dùng
icon

Mới đây, Mạng xã hội Gapo vừa cho ra mắt loạt tính năng mới đính kèm thông điệp “Tôn trọng quyền riêng tư của người dùng”.

Apple sẽ tổ chức thêm một sự kiện đặc biệt vào ngày 17/11
icon

Máy tính Mac dùng con chip do chính Apple thiết kế có thể sẽ là 'ngôi sao' của sự kiện này.

 
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