உள்நாட்டில் தயாரிக்கப்பட்ட இந்தியாவின் முதல் மைக்ரோப்ராசஸர்: செமிகண்டக்டர் சிப்கள் என்றால் என்ன? அவை ஏன் முக்கியம்?

செமிகான் இந்தியா 2025 மாநாட்டில், செப்டம்பர் 2-ம் தேதி மத்திய தகவல் தொழில்நுட்ப அமைச்சர் அஷ்வினி வைஷ்ணவ், இந்தியாவின் முதல் முழு தேசிய மைக்ரோப்ராசஸரை — ஒரு வகை செமிகண்டக்டர் சிப்பை — பிரதமர் நரேந்திர மோடிக்கு வழங்கினார். ‘விக்ரம் 3201’ எனப் பெயரிடப்பட்ட இந்த சிப், இந்திய விண்வெளி ஆராய்ச்சி அமைப்பின் (இஸ்ரோ) செமிகண்டக்டர் ஆய்வகத்தில் உருவாக்கப்பட்டது.

ஆங்கிலத்தில் படிக்க:

அந்த நிகழ்ச்சியில் வைஷ்ணவ் கூறியதாவது:
“சில ஆண்டுகளுக்கு முன்பு பிரதமரின் தொலைநோக்கு பார்வையின் அடிப்படையில் நாங்கள் ஒரு புதிய துவக்கத்தைச் செய்தோம். 2021-ல் இந்தியா செமிகண்டக்டர் மிஷனை தொடங்கினோம்… மூன்றரை ஆண்டுகளுக்குள் உலகம் இந்தியாவை நம்பிக்கையுடன் பார்க்கும் நிலைக்கு வந்துள்ளது. இன்று 5 செமிகண்டக்டர் தொழிற்சாலைகளின் கட்டுமானம் வேகமாக நடைபெற்று வருகிறது… நாங்கள் முதலாவது ‘இந்தியாவில் தயாரிக்கப்பட்ட’ சிப்பை பிரதமரிடம் வழங்கினோம்.”

செமிகண்டக்டர் என்றால் என்ன?

மின்சாரம் செல்ல அனுமதிக்கும் பொருட்களை ‘கண்டக்டர்கள்’ (எ.கா. வெண்கல கம்பி), மின்சாரம் செல்லாமல் தடுக்கும் பொருட்களை ‘இன்சுலேட்டர்கள்’ (எ.கா. கண்ணாடி) என்று அழைக்கின்றோம்.

ஆனால், செமிகண்டக்டர்கள் வேறுபட்டவை. இயல்பான நிலையில் மின்சாரத்தை மிகக் குறைவாக கடத்தினாலும், அவற்றில் சில வேதியியல் தனிமங்களைச் சேர்த்து மின்புலம் அளிக்கும்போது மின்சாரம் செல்லத் தொடங்கும். உதாரணமாக, சிலிகான் மற்றும் ஜெர்மேனியம் போன்ற செமிகண்டக்டர்களில் பாஸ்பரஸ் சேர்க்கப்பட்டால், மினோட்டம் ஏற்படும்.

மின்னணுவில் செமிகண்டக்டர்கள் ஏன் அவசியம்?

1940-களின் இறுதியில் டிரான்சிஸ்டர் கண்டுபிடிக்கப்பட்ட பிறகு, அனைத்து நவீன மின்னணு சாதனங்களிலும் செமிகண்டக்டர்கள் அவசியமானவையாகிவிட்டன.

அமெரிக்க விஞ்ஞானிகள் வால்டர் பிரட்டெயின் மற்றும் ஜான் பார்டீன் கண்டுபிடித்த முதல் டிரான்சிஸ்டர், பிளாஸ்டிக் தகடில் தங்கத் தகடுகள் பொருத்தப்பட்டு, ஜெர்மேனியம் துண்டுடன் இணைக்கப்பட்டிருந்தது.

ஒரு கணினியில் உள்ள அனைத்து தகவலும் 0 மற்றும் 1 என்ற பைனரி எண்களின் வடிவில் சேமிக்கப்படுகிறது. இந்த 0 மற்றும் 1 என்ற மின்சார மின்னழுத்தங்களை உருவாக்கவும், சேமிக்கவும், பரிமாறவும் டிரான்சிஸ்டர்கள் சுவிட்சுகளாகப் பயன்படுகின்றன.

டிரான்சிஸ்டர் கண்டுபிடிக்கப்படும் முன்பு, வெக்யூம் டியூப்கள் (கண்ணாடிக்குள் மூடிய உலோக நூல்கள்) பயன்படுத்தப்பட்டன. ஆனால் அவை பெரிதாகவும், அடிக்கடி பழுதடையும் தன்மையுடையவையாகவும் இருந்தன. 1945-ல் கட்டப்பட்ட இ.என்.ஐ.ஏ.சி (ENIAC) கணினியில் மட்டும் 18,000 டியூப்கள் இருந்தன.

டிரான்சிஸ்டர்கள் சிறியதாகவும் திறமையானதாகவும் இருந்ததால் அவை விரைவில் வெக்யூம் டியூப்களை மாற்றின. ஆனால், ஆயிரக்கணக்கான டிரான்சிஸ்டர்களை இணைக்கும் சிக்கலான வயரிங் பிரச்சினை எழுந்தது.

இந்த சிக்கலை 1958-ல் அமெரிக்க மின்சார பொறியாளர் ஜாக் கில்பி தீர்த்தார். அவர் “இணைக்கப்பட்ட சுற்று” (Integrated Circuit) என்ற யோசனையை முன்வைத்தார். ஒரே சிலிகான் தகடில் பல டிரான்சிஸ்டர்களை உருவாக்கி, அவற்றை இணைத்தார். பின்னர் இதையே சுருக்கமாக சிப் என்று அழைத்தனர்.

சில மாதங்களில், கலிஃபோர்னியாவின் ராபர்ட் நாய்ஸ் அதே யோசனையை கொண்டு வணிக உற்பத்திக்கு ஏற்ற சிப் ஒன்றை உருவாக்கினார். அவர் பின்னர் இன்டெல் நிறுவனத்தின் இணை நிறுவுநராகத் திகழ்ந்தார்.

1971-ல் இன்டெல் “4004” எனும் உலகின் முதல் மைக்ரோப்ராசஸரை வெளியிட்டது. இது ஒரு “மைக்ரோ-ப்ரோக்ராமபிள் கம்ப்யூட்டர் ஆன் சிப்” ஆக இருந்தது. இது கணினி உலகில் புரட்சியை ஏற்படுத்தியது.

இன்றைய சிப்களில் டிரான்சிஸ்டர்கள், டையோடுகள், கேபாசிட்டர்கள், ரெசிஸ்டர்கள் ஆகியவை அனைத்தும் அடுக்குகளாக சிலிகான் தகடில் ஒருங்கிணைக்கப்பட்டுள்ளன.

செமிகண்டக்டர் சிப்புகள் எப்படித் தயாரிக்கப்படுகின்றன?

இந்த சிறிய சிப்கள் வாஃபர் ஃபேப் (wafer fabrication) எனப்படும் நுணுக்கமான உற்பத்தி செயல்முறையில் சிறப்பு தொழிற்சாலைகளில் (foundries) தயாரிக்கப்படுகின்றன.

செயல்முறை, முதலில் சிலிகான் போன்ற செமிகண்டக்டர் பொருட்களை மெல்லிய தகடுகளாக வெட்டுவதிலிருந்து துவங்குகிறது. பின்னர் அவை பளபளப்பாக மெருகூட்டப்பட்டு, மிகச் சிறப்பு இயந்திரங்கள் மூலம் துல்லியமாகச் சுத்திகரிக்கப்படுகின்றன. அதன் மேல், இணைக்கப்பட்ட சுற்று வடிவமைக்கப்படுகிறது.

இந்த உற்பத்தி “க்ளீன் ரூம்” எனப்படும் தூய்மைச் சூழலில் மட்டுமே செய்யப்படுகிறது. ஒரு சிறிய தூசி துகளும் சிப்பை சேதப்படுத்தக்கூடும்.

ஒவ்வொரு சிப்பையும் தயாரிக்க 500 முதல் 1,500 படிகள் வரை உள்ள சிக்கலான செயல்முறைகள் அவசியமாகின்றன.