कुछ में 50 बिलियन से अधिक छोटे ट्रांजिस्टर होते हैं जो मानव बाल की चौड़ाई से 10,000 गुना छोटे होते हैं। वे विशाल, अल्ट्राक्लीन कारखाने के कमरे के फर्श पर बने हैं जो हो सकते हैं सात कहानियाँ लंबी और चार फ़ुटबॉल मैदानों की लंबाई।
माइक्रोचिप्स कई मायनों में आधुनिक अर्थव्यवस्था की जीवनदायिनी हैं। वे कंप्यूटर, स्मार्टफोन, कार, उपकरण और अन्य इलेक्ट्रॉनिक्स के स्कोर को शक्ति प्रदान करते हैं। लेकिन महामारी के बाद से उनके लिए दुनिया की मांग बढ़ गई है, जिससे आपूर्ति-श्रृंखला में व्यवधान भी पैदा हुआ, जिसके परिणामस्वरूप वैश्विक कमी आई।
बदले में, मुद्रास्फीति को बढ़ावा दे रहा है और अलार्म बढ़ा रहा है कि संयुक्त राज्य अमेरिका विदेशों में बने चिप्स पर बहुत अधिक निर्भर हो रहा है। संयुक्त राज्य अमेरिका की वैश्विक अर्धचालक निर्माण क्षमता का केवल लगभग 12 प्रतिशत हिस्सा है; सबसे उन्नत चिप्स का 90 प्रतिशत से अधिक ताइवान से आता है।
इंटेल, एक सिलिकॉन वैली टाइटन, जो चिप निर्माण प्रौद्योगिकी में अपने लंबे समय के नेतृत्व को बहाल करने की मांग कर रहा है, $ 20 बिलियन का दांव लगा रहा है कि यह चिप की कमी को कम करने में मदद कर सकता है। यह चांडलर, एरिज़ में अपने चिप बनाने वाले परिसर में दो कारखानों का निर्माण कर रहा है, जिसे पूरा होने में तीन साल लगेंगे, और हाल ही में न्यू अल्बानी, ओहियो और मैगडेबर्ग, जर्मनी में नई साइटों के साथ संभावित रूप से बड़े विस्तार की योजना की घोषणा की।
इन लाखों छोटे घटकों को बनाने का मतलब निर्माण – और खर्च – इतना बड़ा क्यों है? चांडलर और हिल्सबोरो, अयस्क में इंटेल उत्पादन संयंत्रों के अंदर एक नज़र कुछ जवाब प्रदान करता है।
क्या चिप्स करते हैं
चिप्स, या एकीकृत सर्किट, ने 1950 के दशक के अंत में भारी व्यक्तिगत ट्रांजिस्टर को बदलना शुरू किया। उन छोटे घटकों में से कई सिलिकॉन के एक टुकड़े पर निर्मित होते हैं और एक साथ काम करने के लिए जुड़े होते हैं। परिणामी चिप्स डेटा स्टोर करते हैं, रेडियो सिग्नल बढ़ाते हैं और अन्य ऑपरेशन करते हैं; इंटेल विभिन्न प्रकार के माइक्रोप्रोसेसरों के लिए प्रसिद्ध है, जो कंप्यूटर के अधिकांश गणना कार्य करते हैं।
इंटेल अपने माइक्रोप्रोसेसरों पर ट्रांजिस्टर को मन-झुकने वाले आकार में सिकोड़ने में कामयाब रहा है। लेकिन प्रतिद्वंद्वी ताइवान सेमीकंडक्टर मैन्युफैक्चरिंग कंपनी और भी छोटे घटक बना सकती है, एक प्रमुख कारण Apple ने इसे अपने नवीनतम iPhones के लिए चिप्स बनाने के लिए चुना।
ताइवान में स्थित एक कंपनी द्वारा इस तरह की जीत, एक द्वीप जिसे चीन अपना दावा करता है, बढ़ते प्रौद्योगिकी अंतर के संकेतों को जोड़ता है जो चीन की महत्वाकांक्षाओं और ताइवान में प्राकृतिक खतरों दोनों से कंप्यूटिंग, उपभोक्ता उपकरणों और सैन्य हार्डवेयर में प्रगति को जोखिम में डाल सकता है। भूकंप और सूखे के रूप में। और इसने प्रौद्योगिकी नेतृत्व को पुनः प्राप्त करने के लिए इंटेल के प्रयासों पर प्रकाश डाला है।
चिप्स कैसे बनते हैं
चिप निर्माता सिलिकॉन के प्रत्येक टुकड़े पर अधिक से अधिक ट्रांजिस्टर पैक कर रहे हैं, यही वजह है कि तकनीक हर साल अधिक करती है। यह भी कारण है कि नए चिप कारखानों की लागत अरबों है और कम कंपनियां उन्हें बनाने का खर्च उठा सकती हैं।
इमारतों और मशीनरी के लिए भुगतान करने के अलावा, कंपनियों को प्लेट के आकार के सिलिकॉन वेफर्स से चिप्स बनाने के लिए उपयोग किए जाने वाले जटिल प्रसंस्करण चरणों को विकसित करने के लिए भारी खर्च करना चाहिए – यही कारण है कि कारखानों को “फैब्स” कहा जाता है।
विशाल मशीनें प्रत्येक वेफर में चिप्स के लिए प्रोजेक्ट डिज़ाइन करती हैं, और फिर अपने ट्रांजिस्टर बनाने और उन्हें जोड़ने के लिए सामग्री की परतों को जमा और खोदती हैं। स्वचालित ओवरहेड ट्रैक पर विशेष पॉड्स में उन प्रणालियों के बीच एक बार में 25 वेफर्स तक चलते हैं।
एक वेफर को संसाधित करने में हजारों कदम लगते हैं और दो महीने तक लगते हैं। TSMC ने हाल के वर्षों में चार या अधिक उत्पादन लाइनों वाली “गीगाफैब” साइटों का संचालन करते हुए उत्पादन की गति निर्धारित की है। मार्केट रिसर्च फर्म TechInsights के वाइस चेयरमैन डैन हचिसन का अनुमान है कि प्रत्येक साइट एक महीने में 100,000 से अधिक वेफर्स को प्रोसेस कर सकती है। वह एरिज़ोना में इंटेल की दो नियोजित 10 बिलियन डॉलर की सुविधाओं की क्षमता लगभग 40,000 वेफर्स प्रति माह रखता है।
चिप्स कैसे पैक किए जाते हैं
प्रसंस्करण के बाद, वेफर को अलग-अलग चिप्स में काट दिया जाता है। इन्हें सर्किट बोर्ड या सिस्टम के कुछ हिस्सों से जोड़ने के लिए प्लास्टिक पैकेज में परीक्षण और लपेटा जाता है।
वह कदम एक नया युद्ध का मैदान बन गया है, क्योंकि ट्रांजिस्टर को और भी छोटा बनाना अधिक कठिन है। कंपनियां अब कई चिप्स को ढेर कर रही हैं या उन्हें एक पैकेज में एक साथ रख रही हैं, उन्हें सिलिकॉन के एक टुकड़े के रूप में कार्य करने के लिए जोड़ रही हैं।
जहां मुट्ठी भर चिप्स को एक साथ पैक करना अब नियमित हो गया है, इंटेल ने एक उन्नत उत्पाद विकसित किया है जो उल्लेखनीय 47 व्यक्तिगत चिप्स को बंडल करने के लिए नई तकनीक का उपयोग करता है, जिसमें कुछ TSMC और अन्य कंपनियों द्वारा बनाए गए हैं और साथ ही Intel fabs में उत्पादित हैं।
चिप कारखानों को क्या अलग बनाता है
इंटेल चिप्स आमतौर पर सैकड़ों से हजारों डॉलर में बिकते हैं। इंटेल ने मार्च में डेस्कटॉप कंप्यूटरों के लिए अपना सबसे तेज माइक्रोप्रोसेसर जारी किया, उदाहरण के लिए, $739 की शुरुआती कीमत पर। मानव आँख के लिए अदृश्य धूल का एक टुकड़ा किसी को भी बर्बाद कर सकता है। इसलिए फैब को अस्पताल के ऑपरेटिंग रूम की तुलना में साफ-सुथरा होना चाहिए और हवा को फिल्टर करने और तापमान और आर्द्रता को नियंत्रित करने के लिए जटिल प्रणालियों की आवश्यकता होती है।
फैब्स भी लगभग किसी भी कंपन के लिए अभेद्य होना चाहिए, जिससे महंगे उपकरण खराब हो सकते हैं। इसलिए विशेष शॉक एब्जॉर्बर पर विशाल कंक्रीट स्लैब पर फैब क्लीन रूम बनाए गए हैं।
बड़ी मात्रा में तरल पदार्थ और गैसों को स्थानांतरित करने की क्षमता भी महत्वपूर्ण है। इंटेल की फैक्ट्रियों का शीर्ष स्तर, जो लगभग 70 फीट लंबा है, में विशाल पंखे हैं जो सीधे नीचे साफ कमरे में हवा प्रसारित करने में मदद करते हैं। साफ कमरे के नीचे हजारों पंप, ट्रांसफार्मर, बिजली अलमारियाँ, उपयोगिता पाइप और चिलर हैं जो उत्पादन मशीनों से जुड़ते हैं।
पानी की आवश्यकता
फैब्स जल-गहन संचालन हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि उत्पादन प्रक्रिया के कई चरणों में वेफर्स को साफ करने के लिए पानी की आवश्यकता होती है।
चांडलर में इंटेल की दो साइटें स्थानीय उपयोगिता से एक दिन में सामूहिक रूप से लगभग 11 मिलियन गैलन पानी खींचती हैं। इंटेल के भविष्य के विस्तार के लिए काफी अधिक आवश्यकता होगी, एरिज़ोना जैसे सूखे से त्रस्त राज्य के लिए एक चुनौती, जिसने किसानों को पानी के आवंटन में कटौती की है। लेकिन खेती वास्तव में चिप प्लांट की तुलना में बहुत अधिक पानी की खपत करती है।
इंटेल का कहना है कि इसकी चांडलर साइटें, जो तीन नदियों और कुओं की एक प्रणाली से आपूर्ति पर निर्भर करती हैं, लगभग 82 प्रतिशत ताजे पानी को पुनः प्राप्त करती हैं, जिसका उपयोग वे निस्पंदन सिस्टम, तालाबों और अन्य उपकरणों के निपटान के माध्यम से करते हैं। उस पानी को शहर में वापस भेज दिया जाता है, जो इंटेल द्वारा वित्त पोषित उपचार सुविधाओं को संचालित करता है, और जो इसे सिंचाई और अन्य गैर-उपयोगी उपयोगों के लिए पुनर्वितरित करता है।
इंटेल स्थानीय समुदायों के लिए पानी बचाने और बहाल करने वाली परियोजनाओं पर पर्यावरण समूहों और अन्य लोगों के साथ काम करके 2030 तक एरिज़ोना और अन्य राज्यों में पानी की आपूर्ति को बढ़ावा देने में मदद करने की उम्मीद करता है।
फैब कैसे बनते हैं
अपने भविष्य के कारखानों के निर्माण के लिए, इंटेल को तीन वर्षों के लिए लगभग 5,000 कुशल निर्माण श्रमिकों की आवश्यकता होगी।
उन्हें बहुत कुछ करना है। इंटेल के निर्माण प्रमुख डैन डोरन ने कहा कि नींव की खुदाई से 890,000 क्यूबिक गज गंदगी दूर होने की उम्मीद है, जिसे एक डंप ट्रक प्रति मिनट की दर से दूर किया जाता है।
कंपनी को उम्मीद है कि वह 445,000 क्यूबिक गज से अधिक कंक्रीट डालेगा और नींव के लिए 100,000 टन सुदृढीकरण स्टील का उपयोग करेगा – दुबई में दुनिया की सबसे ऊंची इमारत, बुर्ज खलीफा के निर्माण से अधिक।
निर्माण के लिए कुछ क्रेनें इतनी बड़ी हैं कि उन्हें इकट्ठा करने के लिए टुकड़ों को लाने के लिए 100 से अधिक ट्रकों की आवश्यकता होती है, श्री डोरोन ने कहा। क्रेन अन्य चीजों के अलावा, नए फैब के लिए 55 टन चिलर उठाएंगे।
पैट्रिक गेल्सिंगर, जो एक साल पहले इंटेल के मुख्य कार्यकारी बने थे, उपकरण निवेश के लिए फैब निर्माण और टैक्स क्रेडिट के लिए अनुदान प्रदान करने के लिए कांग्रेस की पैरवी कर रहे हैं। इंटेल के खर्च के जोखिम का प्रबंधन करने के लिए, वह फैब “शेल्स” के निर्माण पर जोर देने की योजना बना रहा है जिसे बाजार में बदलाव का जवाब देने के लिए उपकरणों के साथ तैयार किया जा सकता है।
चिप की कमी को दूर करने के लिए, श्री गेलसिंगर को अन्य कंपनियों द्वारा डिजाइन किए गए चिप्स के उत्पादन की अपनी योजना पर अच्छा प्रदर्शन करना होगा। लेकिन एक कंपनी इतना ही कर सकती है; फोन और कारों जैसे उत्पादों को कई आपूर्तिकर्ताओं के साथ-साथ पुराने चिप्स के घटकों की आवश्यकता होती है। और अर्धचालकों में भी कोई देश अकेला नहीं खड़ा हो सकता। हालांकि घरेलू विनिर्माण को बढ़ावा देने से आपूर्ति जोखिम कुछ हद तक कम हो सकता है, चिप उद्योग कच्चे माल, उत्पादन उपकरण, डिजाइन सॉफ्टवेयर, प्रतिभा और विशेष निर्माण के लिए कंपनियों के एक जटिल वैश्विक वेब पर निर्भर रहना जारी रखेगा।
द्वारा निर्मित अलाना सेलि