काठमाडौं । हामी हरेक दिन स्मार्टफोन, कम्प्युटर, जिपिएस नक्सा, कृत्रिम बुद्धिमत्ता (एआई) र इन्टरनेट चलाउँछौं । तर यी सबैको मुटुमा एउटा सानो, चम्किलो कालो आयताकार टुक्रा धड्किरहेको हुन्छ; माइक्रोचिप । एउटा चिपमा आज अर्बौं सूक्ष्म स्विच (ट्रान्जिस्टर) भरिएका हुन्छन् । यति सानो ठाउँमा यति धेरै जटिल संरचना कसरी बनाइन्छ ? यो कुनै सामान्य छापाखानाको काम होइन, बरु प्रकाशकै सहायताले शिलिकीय प्लेटमा ब्रह्माण्डीय सहर निर्माण गर्ने असाधारण प्रक्रिया हो, र यो जटिल पक्रियालाई फोटोलिथोग्राफी (photolithography) भनिन्छ ।

बालुवाबाट सुरु हुने यात्रा: सिलिकन वेफर

चिपको जग हो, सिलिकन (silicon) पातलो चक्का, जसलाई वेफर (wafer) भनिन्छ । साधारण बालुवामा पाइने सिलिकन तत्वलाई अत्यधिक शुद्ध बनाएर, पगालेर एउटा ठूलो क्रिस्टल सिलिन्डर बनाइन्छ । यसलाई सिन्काजस्तो पातलो टुक्रामा काटिन्छ । एउटा वेफरको सतह ऐनाभन्दा पनि चिल्लो हुनुपर्छ; सानो सुक्ष्म कणले पनि सम्पूर्ण चिप नै बिगार्न सक्छ । यही वेफरमाथि करोडौं–अर्बौं ट्रान्जिस्टर बन्नेछन्, ठीक त्यसरी नै जसरी कुनै नक्साविद्ले खाली जमिनमा सहरको खाका कोर्छ ।

प्रकाशले लेखिने नक्सा: फोटोलिथोग्राफीको चमत्कार

अत्याधुनिक चिप बनाउने यो प्रक्रियालाई बुझ्न एउटा पुरानो क्यामरा र डार्करूम सम्झनुहोस्, तर यहाँ ‘उज्यालो’ भनेको घामको प्रकाश होइन, एकदमै छोटो तरङ्गदैर्ध्य भएको लेजर प्रकाश हो । सबैभन्दा पहिले वेफरलाई एक विशेष प्रकाश–संवेदनशील रसायनले लेपन गरिन्छ जसलाई फोटोरेजिस्ट (photoresist) भनिन्छ । अब यो वेफर स्टेजमा राखिन्छ, र मास्टर प्लान (डिजाइन) सहितको एउटा मास्क (mask) प्रयोग गरिन्छ । यो मास्क एउटा स्टेन्सिलजस्तै हो, जसमा अर्बौं स-साना प्वालहरू हुन्छन् ।

डच कम्पनी एएसएमएल (ASML) ले बनाएको मेसिनले यो मास्क हुँदै लेजर प्रकाश वेफरमा प्रक्षेपण गर्छ । जहाँ प्रकाश पर्छ, त्यहाँको फोटोरेजिस्टको रासायनिक गुण परिवर्तन हुन्छ र त्यो भाग पग्लन्छ वा कडा हुन्छ (प्रयोग भएको रेजिस्टको प्रकारमा भर पर्छ) । यसरी वेफरको सतहमा ट्रान्जिस्टरको सर्किटको सूक्ष्म नक्सा कोरिन्छ । पछि विकासक घोलले नचाहिने भाग पखालेपछि, एउटा जटिल ढाँचा देखा पर्छ ।

तहमाथि तह, धातुको तारजाल

एउटा चिप बन्न यो एकपटकको काम पर्याप्त हुँदैन । एउटा आधुनिक प्रोसेसर बनाउन यो लिथोग्राफी, इचिङ्ग (etching) र डिपोजिसन (deposition-धातु र इन्सुलेटरको पत्र चढाउने) को चक्र ८०–१०० पटकसम्म दोहोरिन्छ । हरेक तहले ट्रान्जिस्टरका भिन्नै भागहरू बनाउँछ, कहिले गेट, कहिले स्रोत–ड्रेन, कहिले एक तहलाई अर्कोसँग जोड्ने तामाका अति सूक्ष्म तारहरू । यो भवन बनाउनुजस्तै हो, तर यहाँ हरेक तहको मिलान एकदमै सटिक हुनुपर्छ । थोरै अशुद्धता, एक नानोमिटरको त्रुटिले पनि पूरै चिप बिग्रिन सक्छ ।

यी सबै काम संसारकै सबैभन्दा सफा कोठामा हुन्छन्, जसलाई क्लिनरूम (cleanroom) भनिन्छ । यहाँ हावाको एक घनमिटरमा एउटै धुलोको कण पनि सह्य हुँदैन । कामदारहरूले बन्नी सुट (bunny suit) लगाएर मात्र प्रवेश गर्छन्, किनभने मानिसको एउटा छालाको टुक्रा वा रौंले सम्पूर्ण उत्पादन लाइन नै ठप्प पार्न सक्छ ।

वेफरबाट चिपसम्मको अन्तिम यात्रा

लाखौं–करोडौं ट्रान्जिस्टरको यो प्रणाली तयार भएपछि, वेफरलाई काटिन्छ । हीराले जडित अति पातलो आराले हरेक सानो चिपलाई व्यक्तिगत टुक्राका रूपमा छुट्याइन्छ, जसलाई डाइ (die) भनिन्छ । त्यसपछि एक मेसिनले यो नाङ्गो चिपलाई एउटा सुरक्षात्मक प्याकेजिङ्गमा जडान गर्छ, सुन वा तामाका मसिना तारले जोड्छ, र माथिबाट धातु वा प्लास्टिकको ढक्कनले छोप्छ । अब मात्र यो एउटा त्यस्तो कालो आयत बन्छ जसलाई हामी सर्किट बोर्डमा देख्छौं ।

नयाँ चिपहरूमा ट्रान्जिस्टरहरू अब नानोमिटर स्केलमा पुगिसकेका छन् । एउटा भाइरसभन्दा पनि सानो संरचनालाई प्रकाशको सहायताले कोर्न सक्नु भनेको साँच्चिकै अचम्मको कुरा हो । तपाईंको हातको हरेक थिचाइ, हरेक फोटो, हरेक जिपिएस निर्देशन, यी सबै त्यही अदृश्य सहरमा दौडिरहेका विद्युतीय सङ्केतहरू हुन्, जो बालुवा, प्रकाश र मानिसको अथक वैज्ञानिक सूक्ष्मताको संयोजनबाट जन्मिन्छन् । अर्को पटक फोन चलाउँदा एकछिन यो चमत्कार सम्झनुहोस्, तपाईंको हत्केलामा अर्बौं सूक्ष्म मस्तिष्कहरू एकसाथ काम गरिरहेका छन् ।