מחשב הוא כמעט כל עולמנו. אין מישהו היום שאין לו נגיעה כזו או אחרת בחלק מהיום שלו לפחות, במחשב.
כולם כאן בישרא. יושבים ומקלידים לתוך מחשב.
מליוני מילים, תמונות, משחקים, אפליקציות, אינטרנט, תשלומים, קניות, לוחות מודעות וכל מה שסובב סביבנו.
בשביל 99% מהאנשים זו מקלדת, עכבר, מסך ואיזה מארז כזה או אחר עם כונן DVD המחוברים לחשמל.
כדי להבין קצת יותר אני רוצה להכניס את כולנו לתוך המארז של המחשב...
לקחת זכוכית מגדלת מיוחדת ולראות מה יש בפנים.
אבל האמת שמה שהכי מעניין בפנים זה המעבד המרכזי.
"גו'ק", מעבד, פרוססור, מעגל משולב, פנטיום, וכל שם אחר.
בלי החלק הזה שום דבר לא עובד שם בתוך הקופסא הזו (כדי לפשט את העניין)
המעבד הוא גם הלב וגם המוח של המחשב.
כדי להבין את התהליך, אני רוצה ללכת למקום שמייצרים אותו.
אני לא אכנס למונחים טכניים ומקצועיים, רק אגיד שמעבד הוא מוליך למחצה
בגלל התכונה של החומר שממנו הוא עשוי.
מייצרים אותו מחול. חול ים.
כאמור המעבד מיוצר מסיליקה. סיליקה הוא המרכיב העיקרי של חול הים.
יש תהליכים מאוד מדוייקים לכך.
מכיוון שגם זכוכית מיוצרת מסיליקה ע"י התכה של "החול" בטמפ' של מאות מעלות צלזיוס,
ויצירת סיליקון טהור ונקי. (לא סיליקון להשתלות חזה אלא חומר הדומה בתכונותיו לזכוכית)
המעבד שבתוך המחשב שביר בתהליך היצור שלו, ממש כמו זכוכית.
עד האריזה הסופית שלו מתייחסים אליו בעדינות.
כאן אפשר לראות באנימציה איך מתבצע התהליך של הכנת הסיליקון הבסיסי שעליו בעצם
מושתת כל המעבד.
את התהליך מעבדים במפעלים מיוחדים ומאוד נקיים במס' חברות ענק ברחבי העולם. (אינטל, AMD וכו')
מקום כזה ליצור של מעבדים, נקי בדר"כ פי 10 עד פי 1000 מחדר ניתוח
תלוי בטכנולוגית היצור עצמה.
כשאני אומר נקי יותר מחדר ניתוח הכוונה היא לא למקום סטרילי אלא נקי.
מקום סטרילי הוא מקום נטול חיידקים היכולים להזיק לבני האדם בעוד שמקום נקי הוא רק נקי.
לא מחוייב קשר בין ניקיון לסטרילי למעט אותם "היסטרים" שרוצים שהבית שלהם יהיה נקי וסטרילי...
מקום שהוא נקי פי 1000 מחדר ניתוח, אומר שעל כל 1000 חלקיקי אויר יהיה רק חלקיק אחד בודד של ליכלוך.
אם מסתכלים אל פנים המעבד נראה שם משהו בדומה לעיר שלמה.
בניינים גבוהים בני 5-8 קומות, רחובות, צמתים ותאורה וכמובן תנועת רכבים.
הטכנולוגיה של היום מאפשרת למזער למימדים שנראים מופרכים ודימיוניים.
כך נראה פנים המעבד אחרי שהסרנו ממנו את הכיסויים.
כמו חלוקה לחלקות שדה, שכונות, ערים ורחובות.
כולנו מסתרקים כל בוקר ויודעים להגיד מהו עובי השערה.
ביצור המעבדים משתמשים בטכנולוגיה שלוקחת ומממזערת את עובי השערה יותר מפי 70 !
(התמונה הבאה ממחישה את ההבדל בין עובי שערת אדם לטכנולוגיית הייצור. העיגול החיצוני
מראה את עובי שערת האדם והנקודה האדומה שהגשש-בלש מסתכל עליה בזכוכית מגדלת היא ההקטנה פי 70)
לחלקיק הכי קטן במעבד קוראים טרנזיסטור.
טרנזיסטור מורכב משכבות של חומר בידוד וחומר מוליך אחד על גבי השני כמו סנדוויץ'.
המכונות כל כך משוכללות ומדוייקות שהן יודעות לעשות דברים שלאנשים אחרים
נראים כמו מעשה כשפים או אחיזת עיניים.
במעבדים חדשים יש יותר עשרות מיליארדים של טרנזיסטורים כאלו.
ככל שהמס' עולה כך מהירות החישוב של המעבד עולה והביצועים של המחשב יותר טובים ומהירים.
בחתך של מעבד כזה אפשר לראות במיקרוסקופ אלקטרוני מאוד משוכלל את המראה הבא:
(כל ה"עץ" הזה הוא טרנזיסטור בודד כשישנם מיליארדים כאלו על פני המעבד, התמונות האלו
ספציפית, הן מתוך אוסף פרטי שלי)
ואם נקטין קצת יותר את התמונה (Zoom out) נראה את המראה הזה:
(בצד ימין למטה רואים את הטרנזיסטור הבודד מהתמונה למעלה...)
ה"פטריה" הענקית הזו בצד שמאל, היא אחד החיבורים של הטרנזיסטור לעולם החיצוני. כמו תינוק שמחובר
בטבור אימו למזון כך הפטריה הזו מספקת חשמל ותקשורת בין כל הרכיבים הפנימיים לחיצוניים.
הפטריה כאן בתמונה מוגדלת פי 10,000 ...
כל הטרנזיסטורים האלו "גדלים" בתהליך עצמו על מצע של סיליקון.
הסיליקון הוא בעצם האדמה שעליה גדלים כל המגדלים האלו ועליה מוקמים כבישים
ונוסעות המכוניות.
כשמסתכלים על הכל ביחד רואים פרוסת סיליקון בכל מיני צבעים מרהיבים
(בהתאם להשתקפות האור על פני פרוסת הסיליקון, המוצר, אם זו שכבת בידוד או הולכה וכו')
כל ריבוע קטן כאן הוא כמו אותו ריבוע צבעוני בחלק העליון של הפוסט ומייצג מעבד בודד.
על פרוסה כזו בקוטר של 30 ס"מ יש מאות של מעבדים.
הפרוסות האלו של הסיליקון נחתכות במכשירי לייזר מדוייקים וכל ריבוע קטן
מוכנס לתוך מארז מיוחד והמארז נכנס לתוך המחשב שלנו.
סרטון שצולם במפעל היי-טק של אינטל באריזונה החל משלב הבניה ועד הרצת פרוסות הסיליקון.
אפשר לראות שהכל כמו בחללית.
עוד סרטון שמנסה להסביר בפשטות את עניין המזעור.
המנחה מנסה לבקש מהילדה לרשום את שמה על גרגיר בודד של אורז עם טוש עבה במיוחד.
כמובן שזו משימה בלתי אפשרית. ע"י הדגמה פשוטה הוא מראה שניתן לעשות את הדבר.
במונחים מקצועיים זה נקרא "פוטו-ליטוגרפיה" Photo-Lithography שהוא אפשר להגיד
לב ליבו של התהליך.
המכונות המייצרות את המעבדים הן פאר הטכנולוגיה בעולם.
הן כמעט עם בינה מלאכותית וזה לא רחוק מלהיות שם.
רק כדי לסבר את האוזן, יש מכונות שעולות החל מ-2 מיליון דולר ויש בודדות
ששוויין הוא 40-60 מיליון דולר למכונה (משהו שווה ערך למטוס F15 מבחינת המחיר)
בפעם הבאה שתפעילו את המחשב שלכם כדי לכתוב פוסט, לגלוש באינטרנט
לראות תמונות או לשמוע/להוריד מוזיקה תבינו יותר טוב מה שקורה שם בפנים
ותחשבו על מה המחשב שלכם עושה. בעצם הכל התחיל בחול שעל שפת הים. ממש מעשה כשפים.
ואז יהיה עוד יותר קשה להבין איך מחול ניתן לעשות דברים מדהימים
גם אם הוא לא חול צבעוני למילוי בקבוקים...
בבלוג זה
בכל הבלוגים
כינוי:
