Sinh viên 22 tuổi này đã tự chế tạo thành công chip bán dẫn riêng tại garage xe của nhà mình

Sinh viên 22 tuổi này đã tự chế tạo thành công chip bán dẫn riêng tại garage xe của nhà mình

Với các dụng cụ mua được trên các sàn thương mại điện tử, anh bạn sinh viên này đã tự tay chế tạo ra các con chip với trình độ tiến bộ được cải thiện vượt bậc qua từng thế hệ. 

Vào tháng 8 năm ngoài Sam Zeloof, 22 tuổi, đã công bố cột mốc quan trọng về chip bán dẫn của riêng mình. Anh ấy đã một mình tự chế tạo thành công chip bán dẫn trong nhà để xe ở New Jersey của gia đình, cách nơi sản xuất bóng bán dẫn đầu tiên tại Bell Labs vào năm 1947 khoảng 30 km.

Garage nơi chế tạo chip của anh bạn này - Ảnh:Sam Kang

Với một bộ sưu tập các thiết bị tận dụng và tự chế, Zeloof đã sản xuất một con chip với 1.200 bóng bán dẫn. Anh ấy đã cắt lát mỏng các tấm silicon, tạo hoa văn cho chúng với các thiết kế siêu nhỏ bằng cách sử dụng tia cực tím và nhúng chúng vào axit bằng tay.

Đây là con chip thứ hai mà anh ấy chế tạo. Anh ấy đã thực hiện chiếc đầu tiên, nhỏ hơn nhiều khi là học sinh trung học phổ thông vào năm 2018. Sam Zeloof đã bắt đầu chế tạo các bóng bán dẫn riêng lẻ một năm trước đó.

Các con chip của anh ấy có vẻ là khá tụt hậu so với Intel về công nghệ, nhưng Zeloof chỉ nửa đùa nửa thật rằng anh ấy đang đạt được tiến bộ nhanh hơn so với những ngày đầu của ngành công nghiệp bán dẫn. Con chip thứ hai của anh ấy có số lượng bóng bán dẫn nhiều gấp 200 lần so với con chip đầu tiên trên thế giới được chế tạo, tốc độ tăng trưởng vượt xa định luật Moore, quy tắc ngón tay cái do một nhà đồng sáng lập Intel đặt ra cho biết số lượng bóng bán dẫn trên chip tăng gấp đôi khoảng hai năm một lần.

Chip Z2 - Ảnh:Sam Kang

Zeloof hiện hy vọng có thể sánh ngang với quy mô của chip 4004 đột phá nhà Intel từ năm 1971, bộ vi xử lý thương mại đầu tiên, có 2.300 bóng bán dẫn và được sử dụng trong máy tính và các máy kinh doanh khác. Vào tháng 12, anh ấy bắt tay vào thiết kế mạch tạm thời có thể thực hiện phép cộng đơn giản.

Tất nhiên, những con chip chế tạo trong nhà để xe này không phải để cung cấp năng lượng cho PlayStation của bạn, nhưng Zeloof cho biết sở thích bất thường của anh ấy đã thuyết phục anh ấy rằng xã hội sẽ hưởng lợi từ việc chế tạo chip dễ tiếp cận hơn với các nhà phát minh mà không cần ngân sách hàng triệu đô la.

Zeloof bắt đầu con đường tự sản xuất chip của riêng mình khi còn là một học sinh trung học, vào năm 2016. Anh ấy bị ấn tượng bởi các video YouTube của nhà phát minh và doanh nhân Jeri Ellsworth, trong đó cô ấy tự tạo ra các bóng bán dẫn có kích thước bằng ngón tay cái , trong một quy trình bao gồm các mẫu cắt từ đề can vinyl và một chai chất tẩy vết rỉ sét. Zeloof bắt đầu tái tạo dự án của Ellsworth: đi từ bóng bán dẫn đơn lẻ sang mạch tích hợp, một bước nhảy trong lịch sử đã mất khoảng một thập kỷ.

Chế tạo chip máy tính đôi khi được mô tả là quy trình sản xuất khó và yêu cầu độ chính xác nhất thế giới. Khi Zeloof bắt đầu viết blog về mục tiêu của mình cho dự án, một số chuyên gia trong ngành đã gửi email cho anh ta rằng điều đó là không thể và anh ấy đã phớt lờ điều này.

- Ảnh:Sam Kang

Gia đình Zeloof ủng hộ nhưng cũng thận trọng. Cha anh đã nhờ một kỹ sư bán dẫn mà anh biết để đưa ra một số lời khuyên về an toàn. “Phản ứng đầu tiên của tôi là bạn không thể làm được. Đây là một ga ra, ”Mark Rothman, người đã có 40 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực kỹ thuật chip và hiện đang làm việc tại một công ty sản xuất công nghệ màn hình OLED cho biết. Phản ứng ban đầu của Rothman dịu đi khi thấy Zeloof tiến bộ. "Anh ấy đã làm những điều mà tôi không bao giờ nghĩ rằng mọi người có thể làm được."

Dự án của Zeloof liên quan đến lịch sử cũng như kỹ thuật. Việc chế tạo chip hiện đại diễn ra trong các cơ sở có hệ thống HVAC đắt tiền loại bỏ mọi dấu vết của bụi có thể gây rắc rối cho máy móc hàng tỷ đô la của họ. Nhưng với Zeloof, anh ấy không cần những kỹ thuật đó, anh ấy đã tự đọc các bằng sáng chế và sách giáo khoa từ những năm 1960 và 70, khi các kỹ sư tại các công ty tiên phong như Fairchild Semiconductor sản xuất chip trên bàn làm việc bình thường. Zeloof nói: “Họ mô tả các phương pháp sử dụng lưỡi dao, băng keo X-Acto và một vài chiếc cốc, chứ không phải 'Chúng tôi có chiếc máy trị giá 10 triệu đô la này với kích thước bằng một căn phòng'.

Zeloof cũng phải trang bị cho phòng thí nghiệm của mình những thiết bị cổ điển. Trên eBay và các trang web đấu giá khác, anh ấy đã tìm thấy nguồn cung cấp thiết bị chip giá hời từ những năm 1970 và 80 từng thuộc về các công ty công nghệ ở California đã đóng cửa. Nhiều thiết bị cần phải sửa chữa, nhưng máy móc cũ thì dễ sửa chữa hơn máy móc phòng thí nghiệm hiện đại. Một trong những phát hiện tốt nhất của Zeloof là một kính hiển vi điện tử bị hỏng trị giá 250.000 đô la vào đầu những năm 90; anh ta đã mua nó với giá 1.000 đô la và sửa chữa nó. Anh ấy sử dụng nó để kiểm tra các sai sót trên chip của mình, cũng như các cấu trúc nano trên cánh bướm .

Có lúc Zeloof phải tùy cơ ứng biến. Giống như trong một con chip thực sự, anh ấy muốn chuyển các thiết kế chi tiết bằng kính hiển vi của mình lên các thiết bị của mình bằng cách sử dụng một quy trình gọi là quang khắc. Nó bao gồm việc phủ một con chip lên vật liệu nhạy cảm với ánh sáng và sử dụng một thiết bị như máy chiếu siêu chính xác để ghi vào khuôn mẫu sẽ hướng dẫn các bước xử lý tiếp theo. Nhưng đối với các thiết bị như vậy rất đắt, nó có thể lên tới 150 triệu đô la và vì vậy Zeloof đã tự chế tạo bằng cách gắn một máy chiếu phòng họp đã sửa đổi mua trên Amazon vào kính hiển vi. Nó chiếu các thiết kế của anh ấy ở quy mô cực nhỏ lên các tấm silicon mà Zeloof phủ bằng vật liệu nhạy cảm với tia cực tím.

Chip Z1 - Ảnh:Sam Kang

Vào năm 2018, Zeloof đã thiết kế con chip đầu tiên của mình, một bộ khuếch đại đơn giản với sáu bóng bán dẫn, trong giờ học thể dục sau khi một giáo viên dạy thay hướng dẫn học sinh làm bài tập trên lớp. Sau khoảng 12 giờ làm việc và 66 bước trong ga ra, anh ấy đã có được chiếc Z1.

Z1 sử dụng các bóng bán dẫn mà Zeloof gọi là “từ những năm 1970”, với các đặc điểm nhỏ tới 175 micron, gần bằng một sợi tóc. Anh ấy đặt các con chip này hoạt động trong một bảng mạch nhấp nháy một đèn LED duy nhất.

- Ảnh:Chip Z3

Zeloof gần đây đã nâng cấp máy quang khắc của mình để in các chi tiết nhỏ khoảng 0,3 micron hoặc 300 nanomet - gần ngang bằng với ngành công nghiệp chip thương mại vào giữa những năm 90. Bây giờ, anh ấy đang suy nghĩ về các chức năng mà anh ấy có thể xây dựng thành một con chip trên quy mô 4004 lịch sử của Intel. 




CÙNG CHỦ ĐỀ

HOT NHẤT

Thống kê