SunKute5450
New member
Nghe thì có vẻ lãng phí vật liệu và tốn tiền kinh khủng, nhưng thật ra... chẳng có cách nào hiệu quả hơn đâu!
CPU và cảm biến hình ảnh chính là "bộ não" của máy tính và máy ảnh. Với máy tính thì nó là trung tâm xử lý, tính toán mọi thứ và điều khiển toàn bộ linh kiện khác. Còn với máy ảnh thì nó thu ánh sáng rồi chuyển thành tín hiệu số để lưu hình. Không có nó thì giờ này chúng ta vẫn còn phải xài film chụp ảnh nha!
Trong bài viết về lý do tại sao smartphone lại có số "chấm" (megapixel) cao hơn cả máy ảnh chuyên nghiệp, mình đã biết được rằng cảm biến bán dẫn không được làm từng cái riêng lẻ, mà được làm hàng loạt trên một tấm silicone hình tròn gọi là 'wafer', sau đó mới cắt nhỏ ra.
Quá trình này nghe thì hơi "lươn lẹo" vì ai cũng biết cắt hình chữ nhật từ hình tròn thì chắc chắn thừa nguyên liệu rồi!
Một tấm wafer có thể làm được khoảng 20-24 cảm biến máy ảnh Full-frame, thừa tận 36% diện tích luôn; 80 cảm biến APS-C (crop x1.5) với độ thừa 18% và 244 cảm biến 1 inch với diện tích thừa là 12.6%. Dù có cắt nhỏ cỡ nào đi nữa thì vẫn bị thừa thôi, vì xếp hàng tỷ đường thẳng cũng không tạo ra đường cong được mà!
Những tấm wafer này đắt xỉu luôn nha! Tuy không có con số chính xác, nhưng ước tính 1 tấm silicone chất lượng cao đường kính 8 inch có thể lên đến 5000 USD đấy!
Vậy câu hỏi đặt ra là: Sao không làm tấm wafer hình chữ nhật hoặc vuông ngay từ đầu cho đỡ lãng phí và tốn tiền?
Câu trả lời nằm ở cách chế tạo nó! Hình dạng đầu tiên của wafer bán dẫn không phải hình tròn đâu, mà là một "cục" siêu to khổng lồ hình trụ gọi là thỏi silicone. Thỏi này được làm bằng quy trình Czochralski, do một nhà khoa học người Ba Lan tên Jan Czochralski phát minh ra.
Theo đó, silicone nguyên chất sẽ được nung chảy thành chất lỏng với độ tinh khiết cực cao (tỷ lệ 1/10.000.000 nguyên tử không nguyên chất nha - sạch phát hờn luôn! ). Sau đó một thanh tinh thể silicone gọi là "nhân" được nhúng vào chất lỏng này, vừa xoay vừa kéo lên từ từ. Càng lên cao nhiệt độ càng giảm nên silicone dần bám vào nhân, nhờ lực li tâm mà phân bố đều thành một "thỏi" như hình trên.
Quá trình này được giải thích đơn giản qua video dưới đây nhé:
Tại sao người ta lại cắt CPU hay cảm biến máy ảnh hình chữ nhật ra từ một tấm hình tròn?
Sau khi thỏi này nguội hẳn, chúng sẽ được cắt thành các miếng nhỏ bằng lưỡi cắt kim cương với độ chính xác cao hết nấc. Các tấm này sau khi được rửa sạch, đánh bóng sẽ trở thành tấm 'wafer silicone', sẵn sàng cho các công đoạn xử lý để biến thành CPU, cảm biến máy ảnh hay các bảng mạch tích hợp khác.
Cách duy nhất để các nhà khoa học tiết kiệm chi phí trong quá trình này là tăng dần đường kính của thỏi silicone, tức là tăng đường kính tấm wafer. Với kích thước lớn hơn, người ta làm được nhiều sản phẩm hơn trong 1 "mẻ", từ đó tăng hiệu suất và giảm chi phí xuống.
Nguồn: soha.vn