कुछ ट्रांजिस्टर का आकार 50 अरब से अधिक है, और ये ट्रांजिस्टर मानव बाल की चौड़ाई से 10,000 गुना छोटे हैं। इन्हें एक विशाल सुपर-क्लीन फैक्ट्री भवन के फर्श पर बनाया गया है, जिसकी ऊंचाई सात मंजिल तक पहुंच सकती है और लंबाई चार फुटबॉल मैदानों के बराबर है।

माइक्रोचिप्स कई मायनों में आधुनिक अर्थव्यवस्था की जीवनरेखा हैं। वे कंप्यूटर, स्मार्ट फोन, कार, विद्युत उपकरण और कई अन्य इलेक्ट्रॉनिक उत्पाद चलाते हैं। हालाँकि, प्रकोप के बाद से, दुनिया में उनकी मांग बढ़ गई है, जिससे आपूर्ति श्रृंखला में व्यवधान और वैश्विक कमी भी हुई है।

इससे, बदले में, मुद्रास्फीति बढ़ गई है और संयुक्त राज्य अमेरिका में लोगों की चिंता बढ़ गई है: संयुक्त राज्य अमेरिका विदेशों में निर्मित चिप्स पर बहुत अधिक निर्भर हो रहा है। संयुक्त राज्य अमेरिका वैश्विक अर्धचालक विनिर्माण क्षमता का केवल लगभग 12% हिस्सा है; इससे, बदले में, मुद्रास्फीति बढ़ गई है और संयुक्त राज्य अमेरिका में लोगों की चिंता बढ़ गई है: संयुक्त राज्य अमेरिका विदेशों में निर्मित चिप्स पर बहुत अधिक निर्भर हो रहा है। संयुक्त राज्य अमेरिका वैश्विक अर्धचालक विनिर्माण क्षमता का केवल लगभग 12% हिस्सा है; 

सिलिकॉन वैली की दिग्गज कंपनी इंटेल, चिप निर्माण प्रौद्योगिकी में अपनी दीर्घकालिक अग्रणी स्थिति को बहाल करने की कोशिश कर रही है। कंपनी चिप्स की कमी को कम करने में मदद की उम्मीद में 20 बिलियन डॉलर का दांव लगा रही है। कंपनी चैंडलर, एरिजोना में अपने चिप विनिर्माण केंद्र में दो कारखाने बना रही है, जिसे पूरा होने में तीन साल लगेंगे। हाल ही में, कंपनी ने एक संभावित बड़ी विस्तार योजना की घोषणा की, जो न्यू अल्बानी, ओहियो और मैगडेबर्ग, जर्मनी में नए कारखाने बनाएगी।

इन लाखों छोटे भागों के निर्माण का निर्माण और खर्च इतना अधिक क्यों है? चांडलर और हिल्सबोरो, ओरेगॉन में इंटेल विनिर्माण संयंत्रों पर एक नज़र डालें और आप कुछ उत्तर पा सकते हैं।

चिप का कार्य क्या है?

1950 के दशक के अंत में चिप या एकीकृत सर्किट ने भारी एकल ट्रांजिस्टर को प्रतिस्थापित करना शुरू कर दिया। इनमें से कई छोटे घटक सिलिकॉन के एक टुकड़े पर निर्मित होते हैं और काम करने के लिए एक साथ जुड़े होते हैं। उत्पन्न चिप डेटा संग्रहीत करती है, रेडियो सिग्नल को बढ़ाती है और अन्य ऑपरेशन करती है; इंटेल सभी प्रकार के माइक्रोप्रोसेसरों के लिए प्रसिद्ध है, जो कंप्यूटर के अधिकांश कंप्यूटिंग कार्य करते हैं।

इंटेल ने अपने माइक्रोप्रोसेसर पर ट्रांजिस्टर को अविश्वसनीय आकार में सफलतापूर्वक कम कर दिया है। लेकिन प्रतिद्वंद्वी TSMC छोटे घटकों का उत्पादन कर सकता है, यही एक प्रमुख कारण है कि Apple ने अपने नवीनतम iPhone के लिए चिप्स बनाने के लिए TSMC को चुना।

चिप कैसे बनती है?

समर्पित मशीनों की पंक्तियों को चिप्स से भरे कंटेनर प्राप्त होते हैं, जिन्हें प्रसंस्करण के लिए इन प्रणालियों के अंदर और बाहर ले जाया जाता है।

चिप्स का निर्माण करते समय मशीनों में से एक का उपयोग सिलिकॉन वेफर्स से सामग्री निकालने के लिए किया जाता है।

चिप निर्माता सिलिकॉन के प्रत्येक टुकड़े पर अधिक से अधिक ट्रांजिस्टर पैक कर रहे हैं, यही कारण है कि प्रौद्योगिकी हर साल बढ़ रही है। इसीलिए नई चिप फैक्ट्री की लागत अरबों डॉलर है, लेकिन कुछ कंपनियां ही इसे वहन कर सकती हैं।

कारखानों के निर्माण और मशीनें खरीदने के अलावा, कंपनियों को जटिल प्रसंस्करण चरणों को विकसित करने और चिप्स बनाने के लिए फ्लैट आकार के सिलिकॉन वेफर्स का उपयोग करने के लिए बड़ी रकम खर्च करनी पड़ती है - यही कारण है कि इन कारखानों को "फैब" कहा जाता है।

विशाल मशीनें प्रत्येक वेफर पर चिप्स डिजाइन करती हैं, फिर ट्रांजिस्टर बनाने और उन्हें जोड़ने के लिए सामग्री परतें जमा करती हैं और खोदती हैं। इन प्रणालियों में, स्वचालित एलिवेटेड ट्रैक पर एक विशेष पॉड में एक समय में 25 वेफर्स तक ले जाया जा सकता है।

वेफर को संसाधित करने के लिए दो महीने तक के हजारों चरणों की आवश्यकता होती है। हाल के वर्षों में, टीएसएमसी ने उत्पादन की गति निर्धारित की है, और चार या अधिक उत्पादन लाइनों के साथ "गीगाफैब" संचालित करती है। मार्केट रिसर्च फर्म TechInsights के उपाध्यक्ष डैन हचिसन का अनुमान है कि प्रत्येक कारखाना प्रति माह 100,000 से अधिक वेफर्स संसाधित कर सकता है। उन्होंने अनुमान लगाया कि एरिजोना में इंटेल की दो फैक्ट्रियों, जिन्होंने 10 अरब डॉलर का निवेश करने की योजना बनाई थी, की मासिक उत्पादन क्षमता लगभग 40,000 वेफर्स थी।

चिप को कैसे पैकेज करें?

नई तकनीक के साथ चिप्स को ढेर करें, और फिर उन्हें पैकेज करें।

पैकेजिंग प्रक्रिया के दौरान, छोटे "चिपलेट्स" को सीधे वेफर से जोड़ा जाएगा।

प्रसंस्करण के बाद, वेफर को अलग-अलग स्लाइस में काट दिया जाता है। इनका परीक्षण किया जाता है और प्लास्टिक पैकेजिंग में लपेटा जाता है और सर्किट बोर्ड या सिस्टम के एक हिस्से से जोड़ा जाता है।

यह कदम एक नया युद्धक्षेत्र बन गया है, क्योंकि ट्रांजिस्टर को छोटा बनाना अधिक कठिन है। अब, कंपनियाँ एक सिलिकॉन चिप की तरह, कई चिप्स को ढेर कर रही हैं, या उन्हें जोड़ने के लिए एक पैकेज में एक साथ रख रही हैं।

आजकल, कम संख्या में चिप्स को एक साथ पैकेज करना एक आम बात है, और इंटेल ने एक उन्नत उत्पाद विकसित किया है जो 47 स्वतंत्र चिप्स को एक साथ बंडल करने के लिए नई तकनीक का उपयोग करता है, जिसमें टीएसएमसी और अन्य कंपनियों द्वारा निर्मित कुछ चिप्स के साथ-साथ उत्पादित चिप्स भी शामिल हैं। इंटेल कारखाने.

चिप फैक्ट्री को क्या अलग बनाता है?

इंटेल कर्मचारी ओरेगॉन के हिल्सबोरो में इंटेल परिसर के साफ कमरे में उपकरण के पुर्जों को ले जाने की प्रतीक्षा कर रहे हैं।

कर्मचारी साफ-सुथरे कमरे में स्वचालित सामग्री प्रबंधन प्रणाली स्थापित करते हैं।

इंटेल हिल्सबोरो परिसर में प्रसंस्करण मशीनों से बड़े पाइप निकास गैस।

इंटेल चिप्स आमतौर पर सैकड़ों से हजारों डॉलर में बिकते हैं। उदाहरण के लिए, इंटेल ने इस साल मार्च में अपना सबसे तेज़ डेस्कटॉप कंप्यूटर जारी किया।माइक्रोप्रोसेसर, $739 से शुरू। अदृश्य धूल का एक टुकड़ा व्यक्ति को नष्ट कर सकता है। इसलिए, फैब्स को अस्पताल के ऑपरेटिंग कमरों की तुलना में साफ-सुथरा होना चाहिए, और हवा को फ़िल्टर करने और तापमान और आर्द्रता को नियंत्रित करने के लिए जटिल प्रणालियों की आवश्यकता होती है। माइक्रोप्रोसेसर, $739 से शुरू होता है। अदृश्य धूल का एक टुकड़ा व्यक्ति को नष्ट कर सकता है। इसलिए, फैब्स को अस्पताल के ऑपरेटिंग कमरों की तुलना में साफ-सुथरा होना चाहिए, और हवा को फ़िल्टर करने और तापमान और आर्द्रता को नियंत्रित करने के लिए जटिल प्रणालियों की आवश्यकता होती है।

फैब किसी भी कंपन से मुक्त होना चाहिए जो महंगे उपकरण की विफलता का कारण बन सकता है। इसलिए, एकदम साफ-सुथरा कमरा एक विशाल कंक्रीट स्लैब पर बनाया गया है और एक विशेष शॉक अवशोषक पर स्थापित किया गया है।

बड़ी मात्रा में तरल पदार्थ और गैसों को स्थानांतरित करने की क्षमता भी उतनी ही महत्वपूर्ण है। इंटेल का शीर्ष कारखाना लगभग 70 फीट (21 मीटर) ऊंचा है, जिसमें हवा को सीधे नीचे साफ कमरे में प्रसारित करने में मदद करने के लिए विशाल पंखे हैं। साफ कमरे के नीचे हजारों पंप, ट्रांसफार्मर, बिजली अलमारियाँ, उपयोगिता पाइप और उत्पादन उपकरण से जुड़े चिलर हैं।

पानी की आवश्यकता

हिल्सबोरो में जल उपचार संयंत्र। चिप्स बनाने में प्रतिदिन लाखों गैलन पानी लगता है।

इंटेल को 2030 तक एरिजोना में जल आपूर्ति बढ़ाने के लिए पर्यावरण संगठनों और अन्य संगठनों के साथ सहयोग करने की उम्मीद है। 

हिल्सबोरो में इंटेल फैक्ट्री का एक टावर पानी से गैस निकालता है।

वेफर फैक्ट्री एक जल-गहन व्यवसाय है। ऐसा इसलिए है क्योंकि उत्पादन प्रक्रिया के कई चरणों में वेफर को साफ करने के लिए पानी की आवश्यकता होती है।

चैंडलर में इंटेल की दो साइटें हर दिन स्थानीय उपयोगिताओं से लगभग 11 मिलियन गैलन (लगभग 42 मिलियन लीटर) पानी खींचती हैं। इंटेल के भविष्य के विस्तार के लिए अधिक धन की आवश्यकता होगी, जो एरिजोना जैसे सूखाग्रस्त राज्य के लिए एक चुनौती प्रतीत होती है, जिसने किसानों के लिए अपने जल आवंटन में कटौती की है। लेकिन वास्तव में कृषि में चिप फैक्ट्री की तुलना में कहीं अधिक पानी की खपत होती है।

इंटेल ने कहा कि चांडलर में उसकी साइट तीन नदियों और एक कुएं की आपूर्ति पर निर्भर थी, और निस्पंदन प्रणाली, अवसादन टैंक और अन्य उपकरणों के माध्यम से लगभग 82% ताजा पानी पुनर्प्राप्त करती थी। पानी को शहर में वापस भेज दिया गया, जो इंटेल-वित्त पोषित उपचार सुविधाओं को संचालित करता था और इसे सिंचाई और अन्य गैर-पीने योग्य पानी के उपयोग के लिए पुनर्वितरित करता था।

इंटेल को स्थानीय समुदायों में जल संसाधनों को बचाने और बहाल करने की परियोजनाओं पर पर्यावरण संरक्षण संगठनों और अन्य संगठनों के साथ सहयोग के माध्यम से 2030 तक एरिजोना और अन्य राज्यों में जल आपूर्ति को बढ़ावा देने की उम्मीद है।

फ़ैब कैसे बनाएं?

हिल्सबोरो में श्रमिक निर्माण सामग्री ले जाते हैं।

चांडलर में इंटेल के भविष्य के कारखानों में से एक। अपनी सुविधाओं के निर्माण के लिए, इंटेल को तीन वर्षों के लिए लगभग 5,000 कुशल निर्माण श्रमिकों की आवश्यकता होगी।

चांडलर में दो नई फ़ैक्टरियों की नींव की खुदाई से 890,000 घन गज मिट्टी निकलने की उम्मीद है।

चांडलर खोदी गई मिट्टी को हर मिनट एक डंप ट्रक की गति से ले जाया जाएगा।

चैंडलर साइट पर क्रेनें निर्माण सामग्री ले जाती हैं। अन्य चीजों के अलावा, ये क्रेन नए फैब के लिए 55 टन चिलर उठाएंगे।

भविष्य की फ़ैक्टरी बनाने के लिए, इंटेल को तीन वर्षों के भीतर लगभग 5,000 कुशल निर्माण श्रमिकों की आवश्यकता होगी।

उनके पास करने के लिए बहुत सारी चीज़ें हैं. इंटेल के निर्माण निदेशक डैन डोरोन ने कहा कि नींव खोदने से 890,000 क्यूबिक गज (लगभग 680,000 क्यूबिक मीटर) मिट्टी निकलने की उम्मीद है, जिसे प्रति मिनट एक डंप ट्रक की दर से ले जाया जाता है।

कंपनी को 445,000 क्यूबिक गज से अधिक कंक्रीट डालने और नींव के रूप में 100,000 टन स्टील बार का उपयोग करने की उम्मीद है, जो दुनिया की सबसे ऊंची इमारत बुर्ज खलीफा के निर्माण में इस्तेमाल किए गए स्टील बार से अधिक है।

कंपनी को 445,000 क्यूबिक गज से अधिक कंक्रीट डालने और नींव के रूप में 100,000 टन स्टील बार का उपयोग करने की उम्मीद है, जो दुनिया की सबसे ऊंची इमारत बुर्ज खलीफा के निर्माण में इस्तेमाल किए गए स्टील बार से अधिक है।

पैट्रिक जेल्सिंगर, जो एक साल पहले इंटेल के सीईओ बने थे, चिप फैक्ट्री निर्माण के लिए धन और उपकरण निवेश के लिए टैक्स क्रेडिट प्रदान करने के लिए अमेरिकी कांग्रेस की पैरवी कर रहे हैं। इंटेल के व्यय जोखिम को प्रबंधित करने के लिए, उन्होंने फैब्स "शेल्स" के निर्माण पर ध्यान केंद्रित करने की योजना बनाई है, जो बाजार में बदलाव से निपटने के लिए संबंधित उपकरणों से सुसज्जित हो सकते हैं।

चिप की कमी की समस्या को हल करने के लिए, जेल्सिंगर को अन्य कंपनियों द्वारा डिज़ाइन किए गए चिप्स का उत्पादन करने की अपनी योजना को पूरा करना होगा। लेकिन एक कंपनी केवल इतना ही कर सकती है; मोबाइल फ़ोन और कार जैसे उत्पादों को कई आपूर्तिकर्ताओं से पुर्जों के साथ-साथ पुराने चिप्स की भी आवश्यकता होती है। सेमीकंडक्टर क्षेत्र में कोई भी देश अछूता नहीं रह सकता। हालांकि घरेलू विनिर्माण उद्योग को बढ़ावा देने से आपूर्ति जोखिम को कुछ हद तक कम किया जा सकता है, चिप उद्योग कच्चे माल, उत्पादन उपकरण, डिजाइन सॉफ्टवेयर, प्रतिभा और पेशेवर विनिर्माण प्रदान करने के लिए एक जटिल वैश्विक उद्यम नेटवर्क पर निर्भर रहना जारी रखेगा।