Aslında teknik olarak yıllardır akıllı telefon ve tabletlerde gördüğümüz çiplet tasarım, bölümlere ayrılmış daha küçük işlemcileri (yongacıkları) temsil ediyor. Her parça tek bir yongada birleştirildiğinde buna monolitik tasarım deniyor. Monolitik tasarımın aksine, çiplet tasarımda belirli bölümler ayrı yonga parçacıkları olarak üretilmekte. Bu ayrı çipler daha sonra karmaşık bir bağlantı sistemi kullanılarak tek bir pakette bir araya getiriliyor. Sonuç olarak biz dışardan baktığımızda ise IHS’ye sahip yekpare bir CPU veya GPU görüyoruz.
Çok yongalı modül tasarımı (multi-chip module-MCM) sayesinde en son üretim yöntemlerinden faydalanabilen parçaların boyutlarının küçültülebiliyor, sürecin verimliliği artırılabiliyor, biraz önce bahsettiğimiz gibi ayrı bölümler için farklı işlem teknolojileri kullanılabiliyor ve daha fazla bileşenin sığdırılmasına olanak tanınıyor. Çipin önemli ölçüde küçültülemeyen ya da küçültülmesi gerekmeyen parçaları daha eski ve daha ekonomik yöntemler kullanılarak üretilebiliyor.
Bu tür işlemcilerin üretim süreci karmaşık olsa da toplam maliyet genellikle daha düşük. Ek olarak, işlemci şirketleri ürün yelpazelerini genişletmek için süreçleri daha iyi şekilde yönetebiliyor.
İşlemci üreticilerinin neden çiplet adı verilen yaklaşıma yöneldiğini tam olarak anlamak için öncelikle ürünlerin nasıl üretildiğini incelemeliyiz. CPU’lar ve GPU’lar hayatlarına ultra saf silikondan yapılmış, tipik olarak 12 inç (300 mm) çapın biraz altında ve 0,04 inç (1 mm) kalınlığında büyük silikon disk plakalar (wafer adı veriliyor) olarak başlar.
Bu silikon yonga plakası bir dizi karmaşık aşamadan geçerek yalıtkanlar, dielektrikler ve metaller gibi farklı malzemelerden oluşan çok sayıda katmana dönüşür. Bu katmanların modelleri (kalıpları-desenleri), ultraviyole ışığın desenin büyütülmüş bir versiyonundan (bir maske) geçirildiği ve daha sonra lensler aracılığıyla gerekli boyuta küçültüldüğü fotolitografi adı verilen bir işlemle oluşturulur.
Model, yonga plakasının yüzeyi boyunca belirli aralıklarla tekrarlanır ve bunların her biri nihayetinde bir işlemci haline gelir. Çipler dikdörtgen wafer ise dairesel yapıdadır. Bu nedenle yonga birimleri disk plakadan kesildikten sonra kenar kısımlar boşta kalır, yani çöpe atılır.
Çiplet Tasarım Nasıl Şekilleniyor?
Üreticilerin işi yonga plakasıyla bittikten sonra her bir yonga kapsamlı testlerden geçer. Elektriksel inceleme sonuçları mühendislere işlemcinin uzun bir kriter listesine göre kalitesi hakkında bilgi verir. Çip gruplama olarak bilinen bu ilk aşama, işlemcinin “derecesini” belirlemeye yardımcı olur.
Örneğin kesilen çipin bir CPU olması amaçlanıyorsa, her parça belirli bir voltajda belirli bir saat hızı aralığında çalışarak doğru şekilde işlev görmeli. Her bir yonga plakası bölümü daha sonra bu test sonuçlarına göre kategorize edilmekte.
Tamamlandıktan sonra, yonga plakası kullanıma uygun ayrı parçalara veya “kalıplara” kesilir. Bu kalıplar daha sonra özel bir anakarta benzer şekilde bir alt tabaka üzerine monte edilir. İşlemci dağıtıma hazır hale gelmeden önce bazı ek işlemlerden geçer, buna da paketleme deniyor. Örneğin entegre ısı yayıcıların (IHS) montajı gibi.
Tüm bu süreç haftalar sürebilir. TSMC ve Samsung gibi öncü yarı iletken şirketleri her bir wafer (silikon disk plaka) için kullanılan işlem teknolojisine bağlı olarak 3.000 ile 20.000 dolar arasında değişen yüksek ücretler talep edebilir. Bu miktarlar üretim teknolojilerine ve şirketlerin aralarında yaptığı anlaşmalara bağlı. Örneğin yüksek hacimli siparişler veren Apple bazı indirimlerden faydalanıyor.
“Process node” olarak da tabir edilen işlem teknolojisi, tüm üretim sistemini tanımlamak için kullanılan bir terim. Yani sık sık duyduğunuz “5nm veya 3nm” gibi teknolojilerden bahsediyoruz. Tarihsel olarak bu teknolojiler transistörün kapı uzunluğuna göre adlandırıldı. Ancak üretim teknolojisi geliştikçe ve daha küçük bileşenlere izin verdikçe, isimlendirme artık kalıbın herhangi bir fiziksel yönünü takip etmiyor ve şimdi sadece bir pazarlama aracı haline geldi.
