या YouTuber ने घरी संगणकाची रॅम बनवली, परंतु हे एक अत्यंत क्लिष्ट कार्य असल्याचे सिद्ध केले

तुम्ही घरी रॅम बनवू शकता का? तांत्रिकदृष्ट्या, होय. एका व्यक्तीने, YouTuber डॉ. सेमीकंडक्टरने हे केले आहे, परंतु आपल्यापैकी बाकीचे लोक स्वयंपाकघरात डायनॅमिक रँडम ऍक्सेस मेमरी (DRAM) चीप तयार करून सध्याच्या नियंत्रणाबाहेरील RAM च्या किमतींवर पोहोचण्याची शक्यता नाही. त्याचा प्रकल्प तंतोतंत प्रभावी आहे कारण ते काम किती कठीण आहे हे दर्शवते. अगदी लहान, प्रायोगिक मेमरी ॲरेसाठी रसायनशास्त्र, फोटोलिथोग्राफी, उच्च-तापमान प्रक्रिया आणि इलेक्ट्रिकल टेस्टिंग गियर आवश्यक आहे.

किंबहुना, डॉ. सेमीकंडक्टरच्या रॅम बनवण्याच्या प्रवासातील पहिली पायरी देखील बहुतेक लोकांसाठी जवळजवळ अशक्य वाटते. त्याने त्याच्या बागेच्या शेडचे रूपांतर 100 वीच्या स्वच्छ खोलीत केले. याचा अर्थ असा की त्यात 0.5 मायक्रॉन किंवा प्रति घनफूट 100 पेक्षा जास्त कण नाहीत. अगदी “अस्वच्छ” वर्गीकृत स्वच्छ खोली, वर्ग 100,000, अजूनही बऱ्याच घरांपेक्षा लक्षणीयरीत्या स्वच्छ आहे, ज्यात प्रति घनफूट 500,000 ते 1 दशलक्ष कण आहेत. बऱ्याच लोकांच्या बागेच्या शेडमध्ये त्याहून अधिक असण्याची शक्यता आहे.

प्रयोगशाळा स्वच्छ असणे आवश्यक आहे कारण रॅम चिपवरील उपयुक्त वैशिष्ट्ये सूक्ष्म आहेत. अशा वातावरणात तुमच्या डेस्कवर दिसणारा धुळीचा तुकडा विनाशकारी ठरेल. व्यावसायिक सेमीकंडक्टर उत्पादक फॅबवर कोट्यवधी खर्च करतात कारण कार्यरत चिप्सचे उत्पादन धूळ कण, तापमान, आर्द्रता आणि कंपन यासारख्या गोष्टींवर अचूकपणे नियंत्रण ठेवण्यावर अवलंबून असते.

डॉ. सेमीकंडक्टरची होममेड आवृत्ती पूर्ण रॅम स्टिक नव्हती, किंवा व्यावसायिक मेमरी चिपच्या जवळ काहीही नव्हते. त्याने 5-बाय-4 ॲरे डिझाइन केले: फक्त 20 RAM सेल, प्रत्येक ट्रान्झिस्टर-कॅपॅसिटर जोडीने बनवले. आधुनिक मेमरी उपकरणांच्या तुलनेत ते अगदी लहान आहे, ज्यामध्ये कोट्यवधी पेशी असू शकतात, परंतु शेड-आधारित प्रयोगशाळेसाठी ही एक विलक्षण उपलब्धी आहे.

डॉ. सेमीकंडक्टरने आधुनिक उपकरणांमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या RAM चा सर्वात सामान्य प्रकार DRAM तयार केला. DRAM ऑपरेटिंग सिस्टीम आणि ऍप्लिकेशन्सना तात्पुरते डेटा संचयित करण्यासाठी आणि त्वरीत ऍक्सेस करण्यास सक्षम करते, ज्यामुळे ते सिस्टम कार्यप्रदर्शन आणि प्रतिसादात मुख्य घटक बनते. हे फसव्या सोप्या पद्धतीने डेटा संचयित करते. प्रत्येक बिट ट्रांझिस्टर आणि कॅपेसिटरपासून बनवलेल्या लहान मेमरी सेलमध्ये राहतो. कॅपेसिटरमध्ये इलेक्ट्रिकल चार्ज असतो, जो 1 किंवा 0 दर्शवतो, तर ट्रान्झिस्टर एका गेटसारखे कार्य करतो ज्यामुळे सेल वाचता किंवा लिहिता येतो. कॅपॅसिटर गळती आहे. एकटे सोडल्यास, चार्ज कमी होतो, म्हणून संग्रहित माहिती नष्ट होण्यापूर्वी DRAM ला पुन्हा पुन्हा रीफ्रेश करावे लागेल.

प्रक्रिया सिलिकॉन वेफरच्या तुकड्यांपासून सुरू झाली, डायमंड स्क्राइब वापरून कापून. सेंद्रिय अवशेष आणि पृष्ठभागाची दूषितता काढून टाकण्यासाठी चिप्स सॉल्व्हेंट्सने स्वच्छ केल्या गेल्या. तेथून, काम सेमीकंडक्टर फॅब्रिकेशनच्या लयीत हलवले: एक थर वाढवा किंवा जमा करा, त्यास पॅटर्न करा, कोरीवा, सिलिकॉन सुधारा, सामग्री काढून टाका आणि पुन्हा करा. सक्रिय ट्रान्झिस्टर क्षेत्र तयार करण्यासाठी, YouTuber ने फॉस्फरस डोपिंगचा वापर केला, डोपड स्पिन-ऑन ग्लास लावला आणि चिप्सला उच्च तापमानात गरम केले जेणेकरून डोपंट अणू सिलिकॉनमध्ये पसरू शकतील.

त्यानंतर डीआरएएम पेशींसाठी आवश्यक असलेल्या लहान संरचना परिभाषित करण्यासाठी त्यांनी फोटोलिथोग्राफीचा वापर केला. त्या प्रक्रियेत, चिप फोटोरेसिस्टसह लेपित केली जाते, एक प्रकाश-संवेदनशील सामग्री जी तात्पुरत्या स्टॅन्सिलप्रमाणे कार्य करते. एक्सपोजर आणि डेव्हलपमेंटनंतर, काही क्षेत्रे संरक्षित केली जातात तर काही कोरीव किंवा डोपिंगसाठी खुली ठेवली जातात. ॲल्युमिनियम नंतर स्पटरिंग सिस्टम वापरून संपर्क आणि कॅपेसिटर प्लेट्ससाठी जमा केले गेले, एक व्हॅक्यूम-आधारित तंत्र जे चिप पृष्ठभागावर धातूच्या लक्ष्यापासून अणूंचा स्फोट करते. शेवटी, पूर्ण झालेल्या संरचना उघड करण्यासाठी उर्वरित फोटोरेसिस्ट काढून टाकण्यात आले.

ॲरेची चाचणी करण्यासाठी, डॉ. सेमीकंडक्टर हे फक्त मदरबोर्डमध्ये प्लग करू शकत नाही आणि संगणकाने ते ओळखले आहे का ते पाहू शकत नाही, जसे की तुम्ही मोठ्या RAM ब्रँडच्या उत्पादनासह करू शकता. लॅबमध्ये सेमीकंडक्टर उपकरणांची ज्या प्रकारे चाचणी केली जाते त्याप्रमाणे त्याला त्याची चाचणी घ्यावी लागली: एका वेळी एक लहान रचना, सामान्य वायर आणि मल्टीमीटर काय करू शकत नाही हे मोजण्यासाठी पुरेशी संवेदनशील उपकरणे वापरून. याचा अर्थ असा आहे की सेमीकंडक्टर पॅरामीटर विश्लेषक आणि सूक्ष्म-मॅनिप्युलेटर्स वापरणे ज्यात अत्यंत बारीक प्रोब टिप्स आहेत. प्रोब्स त्याला चिपवरील विशिष्ट कॉन्टॅक्ट पॅडला स्पर्श करू देतात, व्होल्टेज लागू करतात आणि घरगुती ट्रान्झिस्टर आणि कॅपेसिटरने कसा प्रतिसाद दिला हे मोजू देते. ट्रान्झिस्टर स्विच म्हणून काम करू शकतो का? कॅपेसिटर स्टोअर चार्ज करू शकतो? आणि परत वाचता येण्याइतपत सेल चार्ज ठेवेल का?

उत्तर होय होते — पण खूप मोठ्या तारकासह. घरगुती पेशी कार्यरत DRAM पेशींप्रमाणे वागतात, जे शेड-बिल्ट सेमीकंडक्टर प्रक्रियेसाठी एक आश्चर्यकारक परिणाम आहे. ते लिहीले जाऊ शकतात, चार्ज केले जाऊ शकतात आणि मोजले जाऊ शकतात, परंतु त्यांनी व्यावसायिक मेमरीपेक्षा खूप वेगाने चार्ज लीक केला. साधारणपणे DRAM शी संबंधित साधारणतः 64-मिलीसेकंद रिफ्रेश विंडोच्या तुलनेत सेलला सुमारे 2 मिलीसेकंदमध्ये रीफ्रेश करणे आवश्यक आहे. याचा अर्थ त्यांना 30 पेक्षा जास्त वेळा रीफ्रेश करणे आवश्यक आहे.

याचा अर्थ असा आहे की ही घरगुती रॅम अद्याप दररोजच्या अर्थाने वापरण्यायोग्य नाही. तथापि, आता त्याने सुरवातीपासून एक कार्यरत DRAM सेल ॲरे तयार केला आहे, डॉ. सेमीकंडक्टरने संगणकाशी लिंक करता येईल असा एक मोठा ॲरे बनवण्याची योजना आखली आहे. महत्त्वाचे म्हणजे, या निडर YouTuberने सिद्ध केले की RAM घरी बनवता येते. इतर कोणी का करत नाही हेही त्यांनी सिद्ध केले.