'சிப்' தொழில்நுட்பம்: பாதையும் செல்திசையும்

Intel_Skylake_processor

இன்று நமது அன்றாட வாழ்க்கையின் ஒவ்வொரு புள்ளியிலும் மின்னணு சாதனங்கள் வியாபித்துள்ளன. உங்கள் கைதவழும் செல்ஃபோன்கள், கணினிகள், இணையவெளியைக் கட்டிக் காத்துக் கொண்டிருக்கும் சர்வர்கள் & தொடர்புப் பாலங்கள், மருத்துவ உபகரணங்கள், அறிவியல் ஆய்வு அளவீட்டுக் கருவிகள், பணம்தரும் ஏ.டி.எம் இயந்திரங்கள். இவற்றில் கடந்த சில பத்தாண்டுகளாக ஏற்பட்டுள்ள நினைத்துப் பார்க்க முடியாத புதுமைகளுக்கும், திறன்களுக்கும் காரணமாக டிஜிடல் தொழில்நுட்பமும் மின்னணு சாதனங்களுமே இருந்துள்ளன. இந்தச் சாதனங்களுடன் தங்களைத் தொடர்புறுத்தும் இடைமுகம் (interface) பற்றி மட்டுமே தெரிந்து கொண்டு (செல்ஃபோன் திரை அல்லது கருவிகளின் பொத்தான்கள், ஸ்விட்ச்கள்…), நீங்கள் அந்தச் சிக்கலான சாதனத்தின் பல்வேறு சாத்தியங்களையும் பயன்படுத்திக் கொள்ள முடியும். அத்தகைய மிக நேர்த்தியான ஒரு இந்திரஜாலத்தை சமைக்கும் அளவுக்கு இன்றைய தொழில்நுட்பம் முதிர்ந்திருக்கிறது. ஆனால் அந்த ஒவ்வொரு சாதனத்திற்குள்ளும், அதற்கு உயிரூட்டிக் கொண்டிருக்கும் மிகச் சிக்கலான ஒரு பிரம்மாண்டமான மின்னணு உலகம் உள்ளது என்பதையும் நீங்கள் அறிந்திருக்கக் கூடும். அந்த உலகத்தின் மென்பொருள் (software) கண்ணுக்குப் புலப்படாதது. வன்பொருளின் (hardware) வெளித்தோற்றம் கண்ணுக்குப் புலப்படக் கூடியது. எந்த மின்னணு சாதனத்தைத் திறந்து பார்த்தாலும், அதன் பிரதான உள்ளுறுப்புகளாக, விதவிதமான மரவட்டைகள் போல அமைதியாக வீற்றிருக்கும் ‘சிப்’களை நீங்கள் பார்த்திருக்கலாம். அந்த ‘சிப்’களின் கருஞ்சாம்பல் நிற மூடிக்குள் உள்ள அதிசிக்கலான மின்னணுச் சுற்றுகள் (Electronic circuits) தான் அந்த சாதனத்தின் முக்கியமான வன்பொருள் கட்டமைப்பாக இருக்கின்றன. இன்றைய கணினி யுகத்தின், இணைய யுகத்தின் வளர்ச்சி என்பது சிப் தொழில்நுட்பத்தின் அசுரத்தனமான வளர்ச்சியுடன் இணைந்தே பயணித்துள்ள ஒன்று.
இந்த வளர்ச்சியின் வீச்சை ஒரு உதாரணம் மூலம் புரிந்து கொள்ளலாம். 1971ல் உலகின் அதிவேக ஃபெராரி காரின் வேகம் மணிக்கு சுமார் 280 கிமீ. உலகின் அதிஉயர கட்டிடமான நியூயார்க் இரட்டைக் கோபுரங்களின் உயரம் சுமார் 1300 அடிகள். அந்த வருடம் தான் இண்ட்டெல் (Intel) நிறுவனம் கணினிகளின் மூளையாக இயங்கக் கூடிய 4004 என்ற ‘சிப்’பை வெற்றிகரமாக வடிவமைத்து வெளியிட்டது. உலகின் முதல் வர்த்தகரீதியான மைக்ரோபிராசஸர் ‘சிப்’ அது. அந்த சிப்புக்குள் ஒவ்வொன்றும் ஒரு ரத்தச்சிவப்பணு அளவிலான 2300 டிரான்சிஸ்டர்கள்* இருந்தன. இந்த ‘சிப்’ அந்தக்காலத்திய கணினிகளில் எதிர்பார்க்கப் பட்ட அத்தனை செயல்திறன்களையும் கொண்டிருந்தது. (* டிரான்சிஸ்டர்கள் – டிஜிடல் மின்னணு சுற்றுகளில் 1 அல்லது 0 என்ற இருநிலைகளைச் சுட்டும் அடிப்படை அலகுகள். ஒரு பெரிய டிஜிடல் கட்டிடத்தின் செங்கற்கள்).
இப்போது 2016க்கு வருவோம். அதே இண்ட்டெல் நிறுவனம் இந்த ஆண்டு வெளியிட்டுள்ள ஸ்கைலேக் (Skylake) என்ற மைக்ரோபிராசஸர் சிப்பில் 1.75 பில்லியன் (175 கோடி) டிரான்சிஸ்டர்கள் உள்ளன. ஒரு டிரான்சிஸ்டரின் அளவு, அதிநுண்மையான வைரஸ்ஸின் அளவைவிடச் சிறியது. முந்தைய 4004 சிப்பில் ஒரு டிரான்சிஸ்டர் இருந்த அதேயளவு இடத்தில் இன்று 5 லட்சம் டிரான்சிஸ்டர்கள் உட்கார்ந்திருக்கின்றன. பழைய 4004 சிப்புடன் ஒப்பிடுகையில் இந்த ‘சிப்’பின் செயல்திறன் 4 லட்சம் மடங்கு அதிகம். ஒப்பீட்டில், இதே மாதிரியான வளர்ச்சி கார்களிலும் கட்டிடங்களிலும் ஏற்பட்டிருக்குமானால், இன்று ஒளியின் வேகத்தில் பத்திலொரு பங்கு (1/10) வேகத்தில் செல்லக்கூடிய கார்களும், பூமிக்கும் நிலவுக்குமிடையே பாதி தூரம் வரை செல்லக் கூடிய உயரம் கொண்ட கட்டிடங்களும் உருவாகியிருக்க வேண்டும். அந்த அளவிலான ஒரு அதிஅடுக்கு (expoential) வளர்ச்சி சிப் தொழில்நுட்பத்தில் ஏற்பட்டிருக்கிறது. இன்று கோடிக்கணக்கான மக்கள் சாதாரணமாகக் கைகளில் எடுத்துக் கொண்டு போகும் ஸ்மார்ட் ஃபோன்களின் கணினி செயல்திறன் 1980களில் பல்கலைக்கழகங்களில் ஒரு முழு அறையையும் நிறைத்துக்கொண்டு நின்றிருந்த சூப்பர் கணினிகளின் செயல்திறனை விட அதிகம் என்பதை எண்ணிப் பாருங்கள்.
க்வாண்டம் இயற்பியல், ஹெய்ஸன்பர்க்கின் நிச்சமின்யமை (uncertainty) கோட்பாடு மற்றும் இன்னபிற அறிவியல் தரிசனங்களின் அடிப்படையில் மின்னணுக்களின் இயக்கத் தன்மைகள் (electron mobility) குறித்து பல ஆய்வுகள் நடத்தப் பட்டன. அதன் விளைவாக குறைக்கடத்தி (semiconductor) என்ற வகையிலான வஸ்துக்களின் (material) சில அபூர்வமான தனித்தன்மைகள் கண்டடையப் பட்டன. முதல்கட்டமாக அவற்றை நடைமுறையில் பயன்படுத்தி 1950களில் சிலிக்கன் சிப்கள் உருவாகத் தொடங்கியிருந்தன. அந்த சூழலில், இப்போது நாம் பரவலாகப் பயன்படுத்தும் ‘மவுஸ்’ உள்ளிட்ட முக்கியமான கணினி சமாசாரங்களை உருவாக்கிய டக்ளஸ் எங்கல்பர்ட் (Douglas Engelbart) என்ற தொழில்நுட்ப வல்லுனர் 1960ல் ஒரு திட்டவட்டமான கோட்பாட்டை முன்வைத்தார் – “டிரான்சிஸ்டர்களின் அளவு மேன்மேலும் சிறிதாகும்போது, அவற்றால் ஆன மின்னணு சுற்றுகள் மேன்மேலும் வேகமாக இயங்கும்; அவை இயங்குவதற்குத் தேவைப்படும் சக்தி (power) அதே அளவில் குறைந்து கொண்டு வரும். அத்தகைய சுற்றுகளை உள்ளடக்கிய சிப்களை முன்பைவிடக் குறைந்த செலவில் நாம் தயாரிக்க முடியும் என்பதால், அவற்றின் விலை அதிகரிப்பதற்கு மாறாக, குறைந்து கொண்டே வரும்”. உண்மையில், இது ஏதோ அதிரடியாகக் கூறப்பட்ட விஷயமல்ல. மாறாக, மின்னணு இயக்கம் குறித்த இயற்பியல் விதிகளின் இயல்பான நீட்சி மட்டுமே. அளவிடுதல் விளைவு (scaling effect) என்று இது கூறப் படுகிறது. போன வருடம் அதிக விலையில் விற்ற கணினி, செல்ஃபோன் அல்லது வேறு ஒரு நவீன மின்னணு சாதனம், இந்த வருடம் அதில் பாதி விலைக்கு விற்கும் என்பது நாம் அனைவரும் அறிந்த விஷயம் தான். ஆனால் அது ஒரு வெறும் மார்க்கெட்டிங் உத்தியோ அல்லது சந்தைப் பொருளாதாரத்தின் போக்கோ மட்டுமல்ல, அதற்குப் பின்னால், மேற்கண்ட அடிப்படையான அறிவியல்பூர்வமான காரணமும் உள்ளது.
இதனை அடியொற்றிய மூர் விதி (Moore’s law) என்ற பிரபலமான கருத்தாக்கம் சிப் தொழில்நுட்பத்தின் வளர்ச்சிப் போக்கை தெளிவாக விளக்குகிறது (விதி என்று அழைக்கப் பட்டாலும், இது *அறிவியல்* கோட்பாடு அல்ல, வளர்ச்சிக் கோட்பாடு மட்டுமே). 1968ல் இண்ட்டெல் நிறுவனத்தை ஸ்தாபித்த கார்டன் மூர் (Gordon Moore), ஒரு அசாதாரணமான தீர்க்கதரிசனத்தை இவ்வாறு வெளிப்படுத்தினார் – “அடுத்த பத்து வருடங்களுக்கு, ஒரு ‘சிப்’புக்குள் உள்ள டிரான்சிஸ்டர்களின் எண்ணிக்கை வருடாவருடம் இரண்டு மடங்காக ஆகும். இதனால் நாம் எண்ணிப்பார்க்க முடியாத அளவுக்கு கணினிகளின் செயல்திறன்கள் அதிகரிக்கும்”. ஒருவகையில் மின்னணு மற்றும் கணினி தொழில்நுட்பத்தின் வளர்ச்சிக்கான ஒட்டுமொத்த பாதையையே இந்த ‘விதி’ நிர்ணயித்தது எனலாம். ‘சிப்’களையும் மற்ற வன்பொருட்களையும் வடிவமைத்து உருவாக்கும் வல்லுனர்களுக்கு அவர்களுக்கான தெளிவான இலக்குகளை இது அவர்கள் கண்முன் வைத்தது. அதனால், புதிய ஆராய்ச்சிகளுக்கும், பல்வறு வகையான அணுகுமுறைகளைப் பரிசோதிப்பதற்குமான உந்துததல் தொடர்ச்சியாக இருந்து கொண்டிருந்தது. அதே சமயம், கணினிகளின் வருடாந்திர செயல்திறன் அதிகரிப்பும், அதே அளவிலான விலைகுறைப்பும், மென்பொருட்களை வடிவமைத்து உருவாக்கும் வல்லுனர்களைப் புதிது புதிதாக யோசிக்க வைத்தது, கணினி என்ற சிஸ்டத்தின் ஒட்டுமொத்த திறன்களையும் பயன்பாட்டு சாத்தியங்களையும் பரவலாக அதிகரிக்க வைத்தது.
இதில் சுவாரஸ்யமான இன்னொரு விஷயமும் உண்டு. அதிகத் திறன் கொண்ட இந்த சிப்களை உள்ளடக்கிய கணினிகளும் அவற்றின் மென்பொருள் சாத்தியங்களும், மற்ற எல்லாத் துறைகளிலும் மட்டுமல்லாமல், அதன் சொந்த வீடான சிப் தொழில்நுட்பத் துறையிலும் பயன்படுத்தப் பட்டன. அந்த அதிதிறன் கொண்ட கணினிகளைப் பயன்படுத்தி, சிப்களின் வடிவமைப்பு, தயாரிப்பு, தரப்பரிசோதனை ஆகியவற்றில் புதியபுதிய ஆராய்ச்சிகளும் தொடர்ச்சியான மேம்படுத்தல்களும் நிகழ்ந்தன. அவை இன்னும் அதிகத் திறன் கொண்ட சிப்களையும் கணினிகளையும் உருவாக்கின. இப்படி தன்னைத் தானே உந்தி முன்செலுத்துவதாக அமைந்தது இத்தொழில்நுட்பத்தின் ஒரு சிறப்பம்சம். இதற்குக் காரணம் என்னவென்றால், கணினித் தொழில்நுட்பம், மற்ற இயந்திரம் சார் தொழில்நுட்பத் துறைகள் போலன்றி, அறிவு சார்ந்த ஒன்றாக இருந்தது தான். இயற்கை அறிவு மட்டுமல்ல, செயற்கை அறிவும் கூட தன்னிடம் கற்று, தன்னைத் தானே விரித்துக் கொண்டு முன்செல்லும் தன்மை வாயந்தது.
உலகெங்கும் நுகர்வோரிடத்திலும், சந்தையிலும், ஏன் ஒட்டுமொத்த சமூகத்திலும் இந்தத் தொழில்நுட்ப வளர்ச்சியின் தாக்கம் எத்தகையதாக இருந்தது என்று சொல்லத் தேவையில்லை. நம்மில் பலர் தம் வாழ்நாளில் அதை உணர்ந்திருக்கலாம். இந்தக் காலகட்டத்தின் தொடக்கத்தில் தான், 1980களில் சுஜாதா ‘சிலிக்கன் சில்லுப் புரட்சி’ என்ற அறிவியல் தொடரை தினமணிக் கதிரில் எழுதினார். ஒரு தமிழ் மீடியப் பள்ளி மாணவனாக, அதை நான் மிக்க ஆர்வத்துடன் வாசித்து வந்தேன். அப்போது என் வாழ்நாளில் நானும் ஒரு சிப் தொழில்நுட்ப வல்லுனன் ஆவேன் என்று கனவில் கூட எண்ணியதில்லை என்றே நினைவு கூர்கிறேன். ஆனால், அடுத்த வெகுசில ஆண்டுகளில் கணினிகளும் மின்னணுத் தொழில்நுட்பக் கல்வியும் கைக்கெட்டும் தூரத்தில் வந்துவிட்டன.
Sv_Solvanam_150_Mag_Tamil_Sol_Vanam_Issue1995ல் மூர் தனது விதியின் வரம்புகளை மாற்றினார். வருடாவருடம் என்பதற்குப் பதிலாக, “இரண்டு வருடங்களில் ஒரு ‘சிப்’புக்குள் உள்ள டிரான்சிஸ்டர்களின் எண்ணிக்கை இருமடங்காக ஆகும்” என்றார். அடுத்த 15-20 வருடங்களில் ஏற்பட்ட சிப் தொழில்நுட்ப வளர்ச்சி, இந்த ரீதியில் தான் அமைந்தது. அதற்கு முந்தைய ஆண்டுகளின் பெருவளர்ச்சிக்கு மேல்நின்று இது நிகழ்ந்தததால், இதன் விளைவு இன்னும் பிரம்மாண்டமாக இருந்தது. முன்பு நினைத்துப் பார்க்க முடியாத இடங்களில் எல்லாம் மின்னணுத் தொழில்நுட்பம் ஊடுருவியது. உதாரணமாக, கார்கள். இன்றைக்கு பல உயர்ரக கார்களில் இஞ்சின் கட்டுப்பாடு, சிக்கிக் கொள்ளாத (anti-lock) பிரேக்குகள், காரின் பாதுகாப்பு போன்ற பணிகளை செய்யும் சிப்கள் உள்ளன. சாரதியின் தேவையில்லாத சுய காரோட்டல் தொழில்நுட்பம் அமெரிக்கா போன்ற நாடுகளில் பரிசோதனை முயற்சியாக செய்யப் பட்டு வருகிறது.
2010க்குப் பிறகு, மூர் விதியின் வரம்புகளையும் எல்லைகளையும் மிகுந்த பிரயாசையுடன் முறுக்கிக் கொண்டு தான், சிப்களை இன்னும் கொஞ்சம் சிறியதாகவும், இன்னும் கொஞ்சம் அதிக திறன் கொண்டவைகளாகவும் வடிவமைக்க முயல்கிறார்கள். நாம் தொடக்கத்தில் பார்த்த 4004 ‘சிப்’பின் உள்ள கட்டுமான செங்கற்களின் அளவு 10 மைக்ரோமீட்டராக* இருந்தது. இப்போதைய அதிநவீன சிப்களில், அவற்றின் அளவு 10 நேனோமீட்டர்*! சமீபத்தில் தான் ஐ.பி.எம் தனது 7 நே.மீ சிப்களை அறிவித்துள்ளது. கடந்த பத்தாண்டுகளுக்கும் மேலாக, நேனோமீட்டர்களில் இந்தஅளவீகள் பயணித்துக் கொண்டிருப்பதனால், சிப்களைப் பொறுத்தவரையில் இது நேனோ தொழில்நுட்பத்தின் (nano technology) நுழைவுக்கட்டம் என்று கருதப் படுகிறது. (* மைக்ரோமீட்டர் – மீட்டரில் 1000000ல் ஒரு பங்கு, நேனோமீட்டர் – மீட்டரில் 1000000000ல் ஒரு பங்கு).
கவனத்தில் கொள்ள வேண்டிய இன்னொரு விஷயமும் உண்டு – எல்லா சிப்களுக்கும் இத்தகைய நேனோ அளவும் அதனோடு இயைந்த பெருந்திறனும் தேவையில்லை. கணிசமானவற்றுக்கு கொஞ்சம் பழைய தொழில்நுட்பமே போதும். உதாரணமாக, கூகிள் நிறுவனத்தின் அதிவேக தேடுபொறியைப் பின்னிருந்து இயக்கும் ராட்சச சர்வர்களில் உள்ள சிப்கள் 10 நேனோமீட்டர் அளவீட்டில் அமைந்ததாக, அதிதிறன் கொண்டவையாக இருக்கும். உங்களது ஸ்மார்ட்ஃபோனில் உள்ள சிப்கள் இதற்கு 2-3 படிகள் கீழுள்ளவையாக இருக்கலாம். இந்தியத் தேர்தல்களில் பயன்படுத்தப் படும் மின்னணு வாக்குப் பதிவு இயந்திரங்களில் உள்ள சிப்கள் கடந்தகால மைக்ரோமீட்டர் தலைமுறை தொழில்நுட்பத்தில் தான் சமைக்கப் படுகின்றன. வாக்குகளைப் பதிவு செய்தல் என்ற குறிப்பிட்ட எளிய தேவைக்கு ஏற்பவும், மிகக்குறைந்த செலவிலும் அவை உருவாக்கப் பட்டுள்ளன. எனவே, புதிய தலைமுறை சிப் தொழில்நுட்பங்கள் பழையவற்றை ஒரேயடியாக இல்லாமலாக்கும் என்பதில்லை. இரண்டும் ஒரே நேரத்தில் பயன்பாட்டில் இருக்கும்.
இப்போது, உங்களுக்கு ஒரு இயல்பான கேள்வி எழக்கூடும் – வருடக்கணக்கு வரம்பைக் கொஞ்சம் கொஞ்சமாக அதிகரித்துக் கொண்டே போனால், மூர் விதியை இன்னும் எத்தனை காலத்திற்கு நீட்டிக்க முடியும்? சிப் தொழில்நுட்பத் துறையின் எல்லா ஜாம்பவான்களையும் குடைந்து கொண்டிருக்கும் கேள்வியும் அது தான்.
அதற்கு நாம் எங்கல்பர்ட் கூறிய அடிப்படைக் கோட்பாட்டிற்குப் போகவேண்டும். டிரான்சிஸ்டரின் அளவு குறைந்துகொண்டே போனால், கடைசியில் எந்த அளவுக்குக் குறைய முடியும்? ஒரு அடிப்படை மூலக்கூறின் அளவுக்கு? அப்போது க்வாண்டம் இயற்பியல் விதிகளின் படி, அது அலை-துகள் (wave-particle) தன்மையைச் சென்றடைந்து விடும். அதன் அளவு, ஒளியின் அலைநீளத்தில் (wavelength) பாதி இருக்க வேண்டும்! அதாவது மின்னணுக்களால் ஆன டிரான்சிஸ்டர்களுக்குப் பதிலாக, ஒரு மின்னணுத் துகள் டிரான்சிஸ்டராக செயல்பட வேண்டும். அது இதுவரை நாம் அறிந்த எல்லா அடிப்படை விதிகளையுமே முற்றிலும் மாற்றி எழுதுவதாக இருக்கும். இந்த ரீதியிலான பரிசோதனைகள் ‘க்வாண்டம் கணினியியல்’ (quantum computing) என்ற பொதுப்பெயரால் அழைக்கப் படுகின்றன. சில குறிப்பிட்ட ஆய்வு மையங்களும், நிறுவனங்களும் அவற்றைச் செய்து வருகின்றன. இன்னொரு புறம், இப்போதுள்ளதை விடவும் அதிக திறனுள்ள சிப்களையும் கணினிகளையும் உருவாக்குவதற்கான தேவைக்கும் அதற்காக செய்யப் படவேண்டிய முதலீட்டுக்கும் இசைவு உள்ளதா என்ற விவாதமும் நடந்து வருகிறது. மேலதிகக் கணினித் திறன் தேவைப்படும் சிக்கலான அறிவியல் ஆய்வுகள் ஏற்கனவே உள்ள கணினிகளை அதிக எண்ணிக்கையில் வைத்துக் கொள்வதன் மூலமும், யுக்திபூர்வமான மென்பொருட்களின் மூலமும் இன்னும் பல வழிகளிலும் தங்களது தேவையை சமாளித்து வருகின்றன. இதில் சம்பந்தப் பட்ட துறைகளுக்குள்ள ஆர்வத்தையும் புதிய அறிவியல் ஆய்வுத் திறப்புக்களையும் பொறுத்து முற்றிலும் புதிய செல்திசைகள் சிப் தொழில்நுட்பத்தில் ஏற்படக் கூடும்.

oOo

intel_c4004_processor

ஒரு ‘சிப்’ எவ்வாறு உருவாகிறது?

மற்ற எல்லா தொழில்நுட்ப சாதனங்களையும் போலவே, சிப்களின் உருவாக்கத்திலும் மூன்று படிநிலைகள் உள்ளன – வடிவமைப்பு (design), தயாரிப்பு (manufacturing), தரப் பரிசோதனை (quality testing). இதில் ஒவ்வொரு படிநிலையும் தனக்கே உரிய சிக்கல்களையும் சவால்களையும் கொண்டுள்ளது.
சிப்களை தயாரிக்கும் தொழிற்சாலை அமைப்பு செமிகண்டக்டர் ஃபேப் (semicondtuctor fab) என்று அழைக்கப் படுகிறது. வடிவமைப்பு முடிவடைந்ததும் சிப்புக்குள் இருக்க வேண்டிய மின்னணுச் சுற்றின் வரைபடம் (circuit pattern) தயாரிப்புத் தொழிற்சாலையைச் சென்றடையும். முதல் கட்டமாக லித்தோ அச்சகத்தில் தாள்களில் எழுத்துக்களை அச்சடிப்பது போல, ஃபோட்டோலித்தோகிராஃபி என்ற முறையில் புறஊதா லேசர் கதிர்களைச் செலுத்தி இந்த வரைபடம் பதியப் படுகிறது. பிறகு அதில் டிரான்சிஸ்டர்கள், மற்றசில மின்னணுக் கூறுகள், இவை அனைத்தையும் இணைக்கும் நுண் உலோகக் கம்பிகள் (wires) ஆகியவை “செதுக்கப்” படுகின்றன. இவ்வாறு செதுக்கப் பட்ட வரைபட அமைப்பு ‘சிப் திரை’ (chip mask) எனப்படுகிறது. இந்தத் திரையைப் பயன்படுத்தி ஒரு சிப்பின் ஆயிரக் கணக்கான பிரதிகளை உருவாக்க முடியும். மெல்லிய சிலிகான் செதில்களின் (silicon wafers) மீது இந்தத் திரைகளைப் பதியச் செய்து, பின்னர் அந்தச் செதில்கள் பல படிநிலைகளில் வேதியியல் மற்றும் ஒளிசார்ந்த செயல்பாடுகளுக்கு (chemical, optical processes) உட்படுத்தப் பட்டு, இறுதி சிப் தயாராகிறது. மிகக்கறாராக சீதோஷ்ண நிலைகள் கட்டுப்படுத்தப் பட்ட சூழலில், பற்பல அதிதுல்லியமான (high precision) தானியங்கி இயந்திரங்களைப் பயன்படுத்தி இந்தத் தயாரிப்பு நடைபெறுகிறது. முடிவடைந்த சிலிகான் செதில்களிலிருந்து தனித்தனி சிப்கள் பிரித்தெடுக்கப் பட்டு, அவை ஒவ்வொன்றும் சரியாக வேலை செய்கின்றன என்று தரம் பரிசோதிக்கப்பட்டு, பின்னர் கருஞ்சாம்பல் மூடிபோட்டு பொதியப் படுகின்றன.
தற்போதைய நேனோ அளவிலான சிப்களைத் தயாரிக்கும் தொழிற்சாலைகளை உருவாக்கித் தொடர்ந்து இயக்குவதற்கு பல பில்லியன் டாலர்கள் அளவிலான முதலீடும் மிக சிக்கலான இயந்திர – தொழில்நுட்ப ஒருங்கிணைப்பும் தேவை. வெகுசில நிறுவனங்களுக்கே அது சாத்தியம். உலகளவில் இண்ட்டெல், சாம்சங்க், டி.எஸ்.எம்.சி (TSMC – Taiwan Semiconductor Manufacturing Company), குளோபல் ஃபவுண்டரீஸ் (GlobalFoundries)ஆகிய நிறுவனங்களே சிப் தயாரிப்பில் முன்னணியில் உள்ளன. மற்ற பெரும்பாலான நிறுவனங்கள் தங்கள் சிப்களை வடிவமைத்து முடித்ததும், ஒப்பந்தத் தயாரிப்பு (contract manufacturing) முறையில் தயாரிப்பை இத்தகைய நிறுவனங்களின் வசம் விட்டு விடுகின்றன. உதாரணமாக, பல பிரபல ஸ்மார்ட்ஃபோன்களுக்குள்ளும் இருக்கும் மையமான பிராசஸர் சிப்பை உருவாக்கிய குவால்காம் (Qualcomm) என்ற மாபெரும் நிறுவனத்திடம் ஃபேப் தொழிற்சாலைகள் இல்லை.
சிப் தயாரிப்பைப் போன்றே வடிவமைப்பும் பல படிநிலைகளைக் கொண்டது. வடிவமைப்பாளர்கள் சிப்பைத் தயாரிக்கப் போகும் நிறுவனத்துடன் இணைந்து இயங்க வேண்டுமென்றாலும், தொழிற்சாலைக்கோ தயாரிப்புக் களத்திற்கோ செல்ல வேண்டிய அவசியமில்லை. ஏனெனில், சிப் வடிவமைப்பு என்பது நேனோமீட்டர் அளவீடுகளில் உள்ளதால், கார்களையும் மற்ற இயந்திரங்களையும் போன்று கண்ணால் கண்டு அதனை வடிவமைக்க முடியாது. சிப்பின் இறுதி வடிவத்தின் துல்லியமான மாதிரியை (model) கணினியில் தான் படிப்படியாக வளர்த்தெடுக்க வேண்டும். சிப் தயாரிப்பு என்பது மிகச் சிக்கலான செயல்பாடு; மேலும், தவறாக வடிவமைக்கப் பட்ட சிப்பை மீண்டும் மீண்டும் தயாரித்து பரிசோதித்து அதிலுள்ள பிழைகளைக் களைவது மிகுந்த செலவும் இழப்புகளும் கூடிய விஷயம்; எனவே, தயாரிப்புக்கு முன்பே, அந்த சிப்பின் ஒட்டுமொத்த இயக்கத்தையும் உருவகப் படுத்துதல் (simulation) மூலம் கணினியில் பரிசோதித்து வடிவமைப்பில் உள்ள அத்தனை பிழைகளையும் களைந்தாக வேண்டும். இதற்காகவென்றே மிக நேர்த்தியான மென்பொருள் கருவிகள் (software tools) உள்ளன. சிப் தொழில்நுட்பம் பெருமளவு முதிர்ச்சியடைந்துள்ள இந்நாட்களில், சிப் வடிவமைப்பு மிக மேல்மட்டமான கருத்து நிலையிலிருந்து (higher level of abstraction) செய்யப் படுகிறது. சிப் தயாரிப்புக்காக அளிக்கவேண்டிய இறுதி வரைபடம் (இதில் கோடிக்கணக்கான டிரான்சிஸ்டர்களும் இணைப்புகளூம் இருக்கும்!) அந்த மேல்மட்ட கருத்து நிலையிலிருந்து மென்பொருள் கருவிகள் மூலம் தானாக படிப்படியாக உருவாக்கப் பட்டு விடும். சிப் எந்த வேகத்தில் இயங்கும், அது இயங்கும் போது எத்தனை மில்லிவாட் சக்தியை இழுக்கும் போன்றவற்றை எல்லாம் முன்பே அலசிப் பார்த்து அதற்கேற்றபடி வடிவமைப்பை சீர்செய்ய முடியும்.
உலகமயமாக்கலின் விளைவாக, பெரும்பாலான சிப்களின் மீது உலகின் பல தேசங்களின் முத்திரைகள் பதிந்திருக்கும் வாய்ப்பு இருக்கிறது. உதாரணமாக, ஒரு பன்னாட்டு நிறுவத்தின் இந்தியத் தொழில்நுட்பக் குழு ஒரு சிப்பின் ஒட்டுமொத்த வடிவமைப்புக்குப் பொறுப்பேற்கலாம். அந்த சிப்புக்குள் உள்ள சில பாகங்களின் வடிவமைப்பு அமெரிக்கா, பிரான்ஸ், ஜப்பான் போன்ற பல நாடுகளிலிருந்தும் வரலாம். அது தயாராகும் இடம் தைவானகவும், பின்னர் பரிசோதிக்கப் பட்டு பொதியப் படும் இடம் மலேசியாகவும் இருக்கலாம்.
இந்தியாவில் அதிநவீன சிப் தயாரிக்கும் தொழிற்சாலை அமைப்புகளை நிறுவி இயக்கும் திட்டம் இருபத்தைந்தாண்டுகளுக்கு முன்பிலிருந்தே முன்வைக்கப் பட்டது. அப்போதும், அதைத் தொடர்ந்தும் அரசும் தனியார் நிறுவனங்களும் அதில் பெரிதாக அக்கறை காட்டவில்லை. ஆனால் அதே காலகட்டத்தில் தைவான், மலேசியா, தென்கொரியா, சிங்கப்பூர் போன்ற நாடுகள் சிப் தயாரிப்பு தொழிற்சாலைகளை மிகப்பெரும் முதலீட்டுடன் நிறுவின. அதன் பிறகு இந்தியா மின்னணு வன்பொருள் தயாரிப்பிலிருந்து விலகிக் கொண்டு, மென்பொருள் சார்ந்த விஷயங்களிலேயே முழுக் கவனத்தையும் செலுத்த ஆரம்பித்தது. தகவல் தொழில்நுட்பத்துறை இதனால் பெருமளவு வளர்ந்தது. ஆனால், அதன் இணையாக உள்ள மின்னணு தயாரிப்புத் துறை வளரவில்லை. அதனால் இன்று நமக்குத் தேவைப்படும் கணினிகள், செல்ஃபோன்கள் மற்றும் இன்னபிற மின்னணு சாதனங்கள் முழுவதையும் இறக்குமதி மூலமே பெறவேண்டிய நிலை ஏற்பட்டுள்ளது. அப்போது இதில் முனைந்த தைவான் உள்ளிட்ட தென்கிழக்கு ஆசிய நாடுகள் இன்று சிப் தயாரிப்பில் உலகளவில் முன்னணியில் உள்ளன. அப்போதைப் போன்றே இப்போதைய சூழலிலும் சிப் தயாரிப்பு தொழிற்சாலைகள் இந்தியாவுக்கு வரும் வாய்ப்புகள் மிகவும் அருகித் தான் உள்ளன. மத்திய அரசின் ‘இந்தியாவில் தயாரிப்போம்’ (Make in India) கொள்கைப் பரவலின் ஒரு அங்கமாக இதில் ஒரு பெரும் முன்னெடுப்பு எடுக்கப் படுவது மிக அத்தியாவசியமானது.

6 Replies to “'சிப்' தொழில்நுட்பம்: பாதையும் செல்திசையும்”

  1. மிக உபயோகமான ஒரு அறிமுகக் கட்டுரை. பள்ளிகளில் இது போன்ற கட்டுரைகள் தமிழ் துணைப் பாடமாக இருக்க வேண்டும். நன்றி ஜடாயு

  2. சிப் எனப்படும் சில்லுகளின் தேவைக்காக பாரதம் பிற நாடுகளைச் சார்ந்தே இருக்க வேண்டியிருப்பது சரியன்று. அமெரிக்க, சீன ஏகாதிபத்தியங்கள் பாரதத்துக்கு ஆப்படிக்க வேண்டும் என்று தீர்மானிக்கும் பட்சத்தில் சில்லுகளின் விற்பனையைத் தடை செய்யக்கூடும்.
    எண்ணெய்த் தேவைக்கு எப்படி வஹாபி இனவாத அரபு நாடுகளை மட்டும் நம்பியிராமல், ஷியாக்களின் தேசமான இரான், வெனிசுவேலா, உருசியா போன்ற நாடுகளிடமும் கொள்முதல் செய்வது போல, சில்லுகளையும் அமெரிக்கா, சீனா அல்லாத நாடுகளிடம் எந்தச் சூழலிலும் தங்கு தடையின்றிப் பெற்றுக்கொள்ள பாரதம் இப்போதே ஒப்பந்தங்களை முன்னெடுக்க வேண்டும்.

  3. அருமையான மற்றும் முன்மாதிரியான கட்டுரை. இதுபோன்ற தகவல் சார்ந்த அறிவியல் கட்டுரைகள் அதுவு‌ம் தமிழில் கிடைப்பது நிறைவைத் தருகிறது. வாழ்த்துக்கள் !

Comments are closed.