היום, כשממש הכל מסביבנו פועל על בסיס טכנולוגיות מתקדמות ומשוכללות, לא מעט אנשים מופתעים לגלות עד כמה יסוד פשוט ונפוץ כ"כ בכדור הארץ מהווה מרכיב מכריע ומשמעותי בכך. אנחנו מדברים על סיליקון וחשיבותו לתעשיית השבבים הגלובלית – תעשייה האחראית על המרכיבים האלקטרוניים החכמים המאפשרים לכל הטכנולוגיות שאנו משתמשים בהן לפעול.
אמנם אנו בחברת יעקובוביץ' חיים כרסום וחריטה עוסקים בעיבוד שבבי ולחלוטין לא בשבבים האלקטרוניים שאותם מייצרים בעזרת סיליקון, אלא אנחנו מתמחים בייצור רכיבים ממתכות ושאר חומרי גלם תעשייתיים. אך חשיבותו של הסיליקון לכל מערכת או מכשור טכנולוגיים היא כה גדולה, כך שזהו בהחלט נושא שראוי ללמוד ולהכיר.
אודות הסיליקון
סיליקון הוא היסוד השני הכי נפוץ בכדור הארץ מבחינת כמות והוא משחק תפקיד מרכזי ומשמעותי ביותר בעיצוב העולם המודרני בו כולנו חיים, פועלים ועובדים. במציאות של טכנולוגיה הולכת ומתפתחת, יסוד פשוט ונפוץ זה מחזיק בחשיבות מיוחדת ומרכזית, בעיקר עבור תעשיית השבבים האלקטרוניים – רכיבים משוכללים הנמצאים בכל דבר החל ממערכות אלקטרוניות פשוטות ביותר ועד למחשבים עוצמתיים וכמובן מכונות CNC אולטרה-מתקדמות וחדשניות.
מהו סיליקון?
הסיליקון הוא יסוד כימי שסמלו בטבלה המחזורית הוא Si ומספרו האטומי 14. זהו יסוד המקוטלג בתור מתכת למחצה, כך שיש לו גם תכונות של מתכות וגם תכונות שאינן סטנדרטיות למתכות, מה שהופך אותו לאידיאלי למגוון יישומים. הסיליקון נמצא בעיקר בצורה של סיליקון דיאוקסיד או סיליקה, אשר ניתן להפיק ממרבצי קוורץ או חול.
בהקשר לשבבים, משתמשים בסיליקון הודות לתכונות שלו כמתכת למחצה, בעיקר היותו מוליך למחצה איכותי ואמין אשר מאפשר ליצור ממנו שבבים במגוון סוגים, טכנולוגיות ולאינספור יישומים פשוטים או מורכבים מאוד.
חשיבות ומשמעות הסיליקון לתעשיית השבבים הגלובלית
הרב-גוניות של הסיליקון, יחד עם תכונותיו הייחודיות בקטגורית המוליכים למחצה, הופכים את היסוד הנפוץ הזה לחיוני ביותר בעולם התעשייה בכללותו ובעולם ייצור השבבים בפרט – כאשר כאמור וכמובן שהיום אין בפועל אף תעשייה היכולה לתפקד או לפעול ללא שימוש נרחב בשבבים ומעבדים.
הלכה למעשה, ברוב מוחלט של השבבים והמעבדים בעולם נעשה שימוש בסיליקון, החל בשבבים קטנים ופשוטים המשמשים ליישומים בסיסיים כמו מנגנונים לפתיחה חשמלית של חלונות ברכבים, דרך שבבים לייצור מעבדים למחשבים אישיים ושרתים ועד שבבים ומעבדים מורכבים ומשוכללים ליישומי חלל ותעופה, רפואה, לטכנולוגיות ייצור מתקדמות וכן הלאה.
דוגמאות לשימוש תעשייתי בסיליקון
- מוליכים למחצה ואלקטרוניקה: תכונות ההולכה למחצה של הסיליקון הופכות את החומר לבסיס של כל האלקטרוניקה המודרנית – טרנזיסטורים, דיודות, מעגלים מודפסים ומשולבים, מעבדים.
- אנרגיה סולארית: הסיליקון מהווה מרכיב מרכזי ומשמעותי ביותר בתעשיית ייצור הפאנלים הסולאריים הוטו-וולטאיים הממירים קרינת שמש לחשמל. זהו החומר העיקרי בפאנלים הסולאריים.
- בנייה ותשתיות: רכיבים מבוססי סיליקון נפוצים מאוד בחומרי בנייה, למשל מלט/בטון, זכוכית וחומרים קרמיים.
- תעשייה כימית: נעשה שימוש נרחב בסיליקון ונגזרותיו בייצור של חומרים כימיים כמו דבקים, חומרי סיכוך, חומרי איטום ועוד.
המשמעות האדירה של סיליקון לתעשיית השבבים
אין תעשייה בה הסיליקון כה מרכזי ומשמעותי כמו תעשיית השבבים והמוליכים למחצה – עד כדי כך שנכון להיום, בלי סיליקון לא תתקיים תעשיית שבבים אלקטרוניים וממוחשבים והמציאות האנושית והטכנולוגית כפי שאנו מכירים אותה פשוט לא תוכל להתקיים!
הנה כמה מהסיבות המרכזיות שבגללן הסיליקון הוא הבחירה המועדפת ואף היחידה לייצור שבבי מחשב ואלקטרוניקה:
- תכונות כמוליך למחצה: לסיליקון מבנה אטומי ייחודי המאפשר שליטה מדויקת על ההולכה החשמלית, מה שאפשר את יצירת הטרנזיסטור, המהווה את הבסיס לשבבים ומעבדי מחשוב ואשר שולט בזרימת אותות חשמליים בשבב/מעבד. בשבבי מחשב היום יש מאות מיליונים ואף מיליארדים של טרנזיסטורים.
- תאימות וסקיילביליות: התאימות של סיליקון עם הרבה חומרים אחרים והיכולת להתאים ביעילות ובקלות את היקפי וסוג השימושים בו הופכים אותו לחומר אידיאלי לייצור המוני, כפי שחייב להיות בייצור שבבים.
- הולכה תרמית: לסיליקון תכונות של הולכת חום מעולה, מה שמאפשר פיזור והוצאת חום יעילה ממעבדים ושבבים אלקטרוניים. ככל שמעבדים הופכים חזקים (וחמים) יותר, ניהול חום הופך מהותי יותר.
- יעילות כלכלית: הסיליקון נמצא בשפע והוא זול להפקה ולייצור, משמעותית, למול מוליכים למחצה אחרים.
חשוב לציין שבעוד שהסיליקון עצמו נמצא בשפע בכדור הארץ והפקתו יעילה וזולה יחסית, תעשיית השבבים היא מהמורכבות והמתקדמות ביותר שיש. תהליכי ייצור השבבים והמעבדים המתקדמים ביותר הם מורכבים מאוד ליישום ומצריכים שימוש בהנדסה סופר מתקדמת וטכנולוגיות עילית. עד כדי כך שיש מספר מצומצם מאוד של חברות בעלות הידע הטכנולוגי וההנדסי לייצור השבבים והמעבדים הכי מתקדמים וחזקים – ידע וציוד הנחשבים נכס אסטרטגי וגיאו-פוליטי מהמעלה הראשונה.
אם תהיתם למה ארה"ב והמערב מגנים על טאיוואן הקטנה בחירוף נפש ולא מאפשרים לחברות מסחריות מערביות למכור טכנולוגיות לייצור שבבים מתקדמים לגופים בסין. הגנה על תעשיית השבבים היא הסיבה!
אז אמנם היום דיברנו על שבבים אחרים מהשבבים שאנו ביעקובוביץ' מייצרים בעבודות העיבוד השבבי האיכותיות והמדויקות שלנו, אך שזהו בהחלט תחום מרתק ואשר משפיע על החיים של כולנו, במגוון היבטים ומערכות.
