ເຕັກໂນໂລຊີການຜະລິດຊິບສຳລັບໂທລະສັບສະຫຼາດ
Pendahuluan
ເຕັກໂນໂລຊີການຜະລິດຊິບແມ່ນກະດູກສັນຫຼັງຂອງການປະຕິວັດເຕັກໂນໂລຊີທີ່ພວກເຮົາກຳລັງປະສົບຢູ່ໃນປະຈຸບັນ, ໂດຍສະເພາະໃນໂລກໂທລະສັບສະຫຼາດ. ໂທລະສັບສະຫຼາດທີ່ທັນສະໄໝທຸກລຸ້ນແມ່ນອີງໃສ່ຊິບທີ່ມີຄວາມຊັບຊ້ອນສູງເພື່ອໃຫ້ໜ້າທີ່ຕ່າງໆ, ຕັ້ງແຕ່ການສື່ສານຈົນເຖິງການປະມວນຜົນຮູບພາບ. ບົດຄວາມນີ້ຈະສຳຫຼວດດ້ານຕ່າງໆຂອງເຕັກໂນໂລຊີການຜະລິດຊິບ, ວິທີການພັດທະນາຊິບເຫຼົ່ານີ້, ແລະວິທີທີ່ພວກມັນປະກອບສ່ວນເຂົ້າໃນຄວາມກ້າວໜ້າຂອງໂທລະສັບສະຫຼາດ.
ປະຫວັດສາດຕົ້ນໆ ແລະ ການພັດທະນາ
ການຜະລິດຊິບ ຫຼື ທີ່ຮູ້ຈັກກັນໃນນາມການຜະລິດເຄິ່ງຕົວນຳ ໄດ້ເລີ່ມຕົ້ນດ້ວຍການປະດິດທຣານຊິສເຕີໃນປີ 1947 ໂດຍ John Bardeen, Walter Brattain, ແລະ William Shockley ທີ່ Bell Labs. ການຄົ້ນພົບນີ້ໄດ້ປູທາງໃຫ້ແກ່ການຫຍໍ້ຂະໜາດຂອງອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກ. ໃນປີ 1958, Jack Kilby ຈາກ Texas Instruments ໄດ້ສ້າງວົງຈອນປະສົມປະສານອັນທຳອິດຢ່າງສຳເລັດຜົນ ເຊິ່ງກາຍເປັນພື້ນຖານຂອງຊິບທີ່ທັນສະໄໝ.
ເມື່ອເວລາຜ່ານໄປ, ເຕັກໂນໂລຊີການຜະລິດຊິບໄດ້ກ້າວໜ້າຂຶ້ນ. Gordon Moore, ໜຶ່ງໃນຜູ້ກໍ່ຕັ້ງ Intel, ໄດ້ຄາດຄະເນໃນປີ 1965 ວ່າຈຳນວນທຣານຊິດເຕີໃນຊິບຈະເພີ່ມຂຶ້ນສອງເທົ່າທຸກໆສອງປີ, ເຊິ່ງເປັນການຄາດຄະເນທີ່ຮູ້ກັນໃນນາມກົດໝາຍຂອງ Moore. ການຄາດຄະເນນີ້ໄດ້ພິສູດໃຫ້ເຫັນວ່າຖືກຕ້ອງຈົນເຖິງທຸກມື້ນີ້, ເຊິ່ງເປັນການຊຸກຍູ້ໃຫ້ມີນະວັດຕະກໍາທີ່ໂດດເດັ່ນໃນການຜະລິດຊິບ.
ເຕັກໂນໂລຊີການຜະລິດຊິບທີ່ທັນສະໄໝ
ຂະບວນການພິມຫີນ
ການພິມດ້ວຍຫີນ (lithography) ເປັນຂັ້ນຕອນທີ່ສຳຄັນທີ່ສຸດໃນການຜະລິດຊິບ. ມັນກ່ຽວຂ້ອງກັບການໃຊ້ແສງ ຫຼື ລັງສີເອເລັກຕຣອນເພື່ອຂຽນຮູບແບບວົງຈອນໃສ່ແຜ່ນຊິລິໂຄນ. ໃນເທັກໂນໂລຢີທີ່ທັນສະໄໝ, ການພິມດ້ວຍຫີນດ້ວຍລັງສີອັນຕຣາໄວໂອເລັດ (EUV) ຖືກນຳໃຊ້ເພື່ອໃຫ້ໄດ້ຄວາມລະອຽດສູງສຸດ, ເຮັດໃຫ້ສາມາດຜະລິດຊິບທີ່ມີທຣານຊິດເຕີຂະໜາດນ້ອຍເຖິງ 5 ນາໂນແມັດ (nm) ຫຼື ນ້ອຍກວ່ານັ້ນ. ສິ່ງນີ້ຊ່ວຍໃຫ້ສາມາດລວມທຣານຊິດເຕີໄດ້ຫຼາຍຂຶ້ນໃນຊິບດຽວ, ເພີ່ມປະສິດທິພາບ ແລະ ຫຼຸດຜ່ອນການໃຊ້ພະລັງງານ.
ການຕົກຕະກອນ ແລະ ການແກະສະຫຼັກ
ຫຼັງຈາກຂະບວນການພິມດ້ວຍຫີນ, ຂັ້ນຕອນຕໍ່ໄປແມ່ນການວາງຊັ້ນ, ບ່ອນທີ່ວັດສະດຸທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວຖືກວາງໄວ້ເທິງແຜ່ນເວເຟີ, ແລະ ການແກະສະຫຼັກ, ບ່ອນທີ່ວັດສະດຸທີ່ບໍ່ຕ້ອງການຖືກກຳຈັດອອກ, ສ້າງຮູບແບບວົງຈອນທີ່ຕ້ອງການ. ຂະບວນການເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນປະຕິບັດດ້ວຍຄວາມແມ່ນຍຳສູງໂດຍໃຊ້ອຸປະກອນທີ່ຊັບຊ້ອນ.
ການປູກຝັງໄອອອນ
ການຝັງໄອອອນແມ່ນເຕັກນິກທີ່ໄອອອນຖືກເລັ່ງ ແລະ ສີດເຂົ້າໄປໃນແຜ່ນຊິລິໂຄນເພື່ອປ່ຽນແປງຄຸນສົມບັດທາງໄຟຟ້າຂອງພາກພື້ນສະເພາະ. ເຕັກນິກນີ້ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອຄວບຄຸມປະເພດ ແລະ ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງຕົວນໍາປະຈຸໄຟຟ້າພາຍໃນທຣານຊິສເຕີ, ເຊິ່ງມີຄວາມສໍາຄັນຕໍ່ປະສິດທິພາບຂອງຊິບ.
ການເຊື່ອມຕໍ່ ແລະ ການຫຸ້ມຫໍ່
ເມື່ອທຣານຊິດເຕີ ແລະ ອົງປະກອບອື່ນໆຖືກສ້າງຂຶ້ນແລ້ວ, ຂັ້ນຕອນຕໍ່ໄປແມ່ນການເຊື່ອມຕໍ່ພວກມັນເຂົ້າກັນຜ່ານຂະບວນການທີ່ເອີ້ນວ່າການເຊື່ອມຕໍ່ລະຫວ່າງຊິບ. ເຕັກໂນໂລຊີການຫຸ້ມຫໍ່ຊິບທີ່ຜ່ານມາ, ເຊັ່ນ: ການວາງຊ້ອນກັນແບບ 3D, ຊ່ວຍໃຫ້ສາມາດປະສົມປະສານວົງຈອນຫຼາຍຊັ້ນໃນພື້ນທີ່ຂະໜາດນ້ອຍຫຼາຍ, ເຊິ່ງເພີ່ມປະສິດທິພາບ ແລະ ປະສິດທິພາບ.
ແອັບພລິເຄຊັນໃນໂທລະສັບສະຫຼາດ
ໂຮງງານຜະລິດ
ໂປເຊດເຊີຄືສະໝອງຂອງໂທລະສັບສະຫຼາດ. ໂປເຊດເຊີທີ່ທັນສະໄໝເຊັ່ນ Qualcomm Snapdragon, Apple A-series, ແລະ Samsung Exynos ລ້ວນແຕ່ຜະລິດໂດຍໃຊ້ເທັກໂນໂລຢີການຜະລິດຊິບທີ່ທັນສະໄໝ. ໂປເຊດເຊີເຫຼົ່ານີ້ມັກຈະມີ CPU ຫຼາຍແກນ, GPU, ແລະໜ່ວຍປະມວນຜົນພິເສດອື່ນໆເຊັ່ນ NPU (ໜ່ວຍປະມວນຜົນປະສາດ) ສຳລັບປັນຍາປະດິດ.
ຄວາມຊົງຈໍາ
ໜ່ວຍຄວາມຈຳ, ບໍ່ວ່າຈະເປັນ RAM (ໜ່ວຍຄວາມຈຳເຂົ້າເຖິງແບບສຸ່ມ) ຫຼື ໜ່ວຍຄວາມຈຳພາຍໃນທີ່ອີງໃສ່ແຟລດ NAND, ກໍ່ຖືກຜະລິດໂດຍໃຊ້ເຕັກນິກການຜະລິດຊິບ. ຄວາມໄວ ແລະ ຄວາມຈຸຂອງໜ່ວຍຄວາມຈຳມີຜົນກະທົບຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຕໍ່ປະສິດທິພາບໂດຍລວມຂອງໂທລະສັບສະຫຼາດ.
ໂມເດັມ ແລະ ອົງປະກອບ RF
ການສື່ສານແມ່ນລັກສະນະພື້ນຖານຂອງໂທລະສັບສະຫຼາດ, ເຊິ່ງຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີເຕັກໂນໂລຊີການຜະລິດຊິບທີ່ກ້າວໜ້າເພື່ອສ້າງໂມເດັມ ແລະ ອົງປະກອບຄວາມຖີ່ວິທະຍຸ (RF) ອື່ນໆ. ເຕັກໂນໂລຊີເຊັ່ນ 5G ສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງສິ່ງທ້າທາຍໃນການຜະລິດທີ່ຍິ່ງໃຫຍ່ກວ່າ, ເຊິ່ງຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີຄວາມແມ່ນຍຳ ແລະ ປະສິດທິພາບທີ່ສູງຂຶ້ນ.
Sensor
ໂທລະສັບສະຫຼາດທີ່ທັນສະໄໝມີເຊັນເຊີຫຼາກຫຼາຍຊະນິດ ເຊັ່ນ ກ້ອງຖ່າຍຮູບ, ໄຈໂຣສະໂຄບ, ເຄື່ອງວັດຄວາມເລັ່ງ ແລະ ເຊັນເຊີລາຍນິ້ວມື. ເຊັນເຊີທັງໝົດເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນຜະລິດໂດຍໃຊ້ເຕັກນິກການຜະລິດຊິບທີ່ກ້າວໜ້າ.
ສິ່ງທ້າທາຍໃນເຕັກໂນໂລຊີການຜະລິດຊິບ
ຂະໜາດນາໂນມິເຕີ
ເນື່ອງຈາກຂະໜາດຂອງທຣານຊິດເຕີຍັງສືບຕໍ່ຫົດຕົວລົງສູ່ລະດັບນາໂນແມັດ, ສິ່ງທ້າທາຍໃນການຜະລິດກໍ່ເພີ່ມຂຶ້ນ. ຄວາມແມ່ນຍຳໃນລະດັບອະຕອມແມ່ນມີຄວາມຈຳເປັນເພື່ອຮັບປະກັນປະສິດທິພາບຂອງຊິບທີ່ດີທີ່ສຸດ. ຄວາມບໍ່ສົມບູນແບບເລັກນ້ອຍສາມາດເຮັດໃຫ້ເກີດການເຮັດວຽກຜິດປົກກະຕິໄດ້.
ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍສູງ
ໂຮງງານຜະລິດຊິບ ຫຼື ທີ່ຮູ້ກັນໃນນາມ fabs ມີລາຄາແພງຫຼາຍໃນການສ້າງ ແລະ ດຳເນີນງານ. ມີພຽງແຕ່ບໍລິສັດບໍ່ຫຼາຍປານໃດເທົ່ານັ້ນ ເຊັ່ນ TSMC, Samsung ແລະ Intel ທີ່ມີຄວາມສາມາດ ແລະ ຊັບພະຍາກອນໃນການຜະລິດຊິບທີ່ທັນສະໄໝທີ່ສຸດ.
ວັດສະດຸໃໝ່
ວັດສະດຸໃໝ່ເຊັ່ນ: ກຣາຟີນ ແລະ ໂມລິບດີນຳ ໄດຊູນໄຟດ໌ ກຳລັງຖືກຄົ້ນຄວ້າເພື່ອເອົາຊະນະຂໍ້ຈຳກັດຂອງຊິລິກອນແບບດັ້ງເດີມ. ເຖິງຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ວັດສະດຸໃໝ່ເຫຼົ່ານີ້ມີສິ່ງທ້າທາຍໃນການຜະລິດທີ່ເປັນເອກະລັກ, ເຊິ່ງຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີວິທີການ ແລະ ເຕັກໂນໂລຊີໃໝ່ສຳລັບການຜະລິດ.
ອະນາຄົດຂອງເຕັກໂນໂລຊີການຜະລິດຊິບ
Quantum Computing
ທິດທາງໜຶ່ງໃນອະນາຄົດແມ່ນການພັດທະນາຄອມພິວເຕີຄວອນຕຳ, ເຊິ່ງໃຊ້ກູບິດແທນບິດແບບດັ້ງເດີມ. ສິ່ງນີ້ຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີວິທີການຜະລິດແບບໃໝ່ທັງໝົດ.
ເຕັກໂນໂລຊີການພິມດ້ວຍຫີນຂັ້ນສູງ
ການພັດທະນາຕື່ມອີກໃນເຕັກໂນໂລຊີການພິມດ້ວຍຫີນຄາດວ່າຈະຊ່ວຍໃຫ້ສາມາດຜະລິດຊິບທີ່ມີຂະໜາດຂອງທຣານຊິດເຕີທີ່ນ້ອຍກວ່າເດີມ, ບາງທີອາດຕໍ່າກວ່າ 1 nm.
ຊິບທີ່ມີໜ້າທີ່ພິເສດ
ໃນອະນາຄົດ, ພວກເຮົາອາດຈະເຫັນຊິບຫຼາຍກວ່າເກົ່າທີ່ຖືກອອກແບບມາສຳລັບໜ້າທີ່ພິເສດເຊັ່ນ: ປັນຍາປະດິດ, ການວິເຄາະຂໍ້ມູນຂະໜາດໃຫຍ່, ແລະ ເຕັກໂນໂລຊີ IoT. ສິ່ງນີ້ຈະຕ້ອງການການຜະລິດຊິບທີ່ມີຄວາມຊັບຊ້ອນ ແລະ ຊ່ຽວຊານຫຼາຍຂຶ້ນ.
ສະຫຼຸບ
ຄວາມກ້າວໜ້າຂອງເຕັກໂນໂລຊີການຜະລິດຊິບໄດ້ເປັນຕົວຂັບເຄື່ອນຫຼັກໃນວິວັດທະນາການຂອງໂທລະສັບສະຫຼາດທີ່ພວກເຮົາມັກໃຊ້ໃນປະຈຸບັນ. ຕັ້ງແຕ່ຂະບວນການພິມດ້ວຍການພິມທີ່ມີຄວາມແມ່ນຍຳສູງຈົນເຖິງການນຳໃຊ້ວັດສະດຸໃໝ່ ແລະ ສິ່ງທ້າທາຍໃນອະນາຄົດ, ເຕັກໂນໂລຊີການຜະລິດຊິບຈະສືບຕໍ່ພັດທະນາເພື່ອຕອບສະໜອງຄວາມຕ້ອງການທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ. ດັ່ງນັ້ນ, ການຜະລິດຊິບບໍ່ພຽງແຕ່ເປັນພື້ນຖານຂອງເຕັກໂນໂລຊີໂທລະສັບສະຫຼາດເທົ່ານັ້ນ ແຕ່ຍັງເປັນອະນາຄົດຂອງນະວັດຕະກຳເຕັກໂນໂລຊີທີ່ກວ້າງຂວາງອີກດ້ວຍ.
