Cara membuat processor

Pasir, seperempat bagiannya terbentuk dari silikon, yakni unsur kimia yang paling berlimpah di muka bumi ini setelah oksigen. Pasir (terutama quartz), mempunyai persentase silikon yang tinggi di dalam bentuk Silicon Dioxide (SiO2) dan pasir merupakan bahan pokok untuk memproduksi semiconductor.

Setelah memperoleh mentahan dari pasir dan memisahkan silikonnya, materiil yang kelebihan dibuang. Lalu, silikon dimurnikan secara bertahap hingga mencapai kualitas “semiconductor manufacturing quality”, atau biasa disebut “electronic grade silicon”. Pemurnian ini menghasilkan sesuatu yang sangat dahsyat dimana “electronic grade silicon” hanya boleh memiliki satu “alien atom” di tiap satu milyar atom silikon. Setelah tahap pemurnian silikon selesai, silikon memasuki fase peleburan. Dari gambar di atas, kita bisa melihat bagaimana kristal yang berukuran besar muncul dari silikon yang dileburkan. Hasilnya adalah kristal tunggal yang disebut “Ingot”.

Kristal tunggal “Ingot” ini terbentuk dari “electronic grade silicon”. Besar satu buah “Ingot” kira-kira 100 Kilogram atau 220 pounds, dan memiliki tingkat kemurnian silikon hingga 99,9999 persen.

Setelah itu, “Ingot” memasuki tahap pengirisan. “Ingot” di iris tipis hingga menghasilkan “silicon discs”, yang disebut dengan “Wafers”. Beberapa “Ingot” dapat berdiri hingga 5 kaki. “Ingot” juga memiliki ukuran diameter yang berbeda tergantung seberapa besar ukuran “Wafers” yang diperlukan. CPU jaman sekarang biasanya membutuhkan “Wafers” dengan ukuran 300 mm.

Setelah diiris, “Wafers” dipoles hingga benar-benar mulus sempurna, permukaannya menjadi seperti cermin yang sangat-sangat halus. Kenyataannya, Intel tidak memproduksi sendiri “Ingots” dan “Wafers”, melainkan Intel membelinya dari perusahaan “third-party”. Processor Intel dengan teknologi 45nm, menggunakan “Wafers” dengan ukuran 300mm (12 inch), sedangkan saat pertama kali Intel membuat Chip, Intel menggunakan “Wafers” dengan ukuran 50mm (2 inch).

Cairan biru seperti yang terlihat pada gambar di atas, adalah “Photo Resist” seperti yang digunakan pada “Film” pada fotografi. “Wafers” diputar dalam tahap ini supaya lapisannya dapat merata halus dan tipis.

Di dalam fase ini, “Photo Resist” disinari cahaya “Ultra Violet”. Reaksi kimia yang terjadi dalam proses ini mirip dengan “Film” kamera yang terjadi pada saat kita menekan shutter (Jepret!).

Daerah paling kuat atau tahan di “Wafer” menjadi fleksibel dan rapuh akibat efek dari sinar “Ultra Violet”. Pencahayaan menjadi berhasil dengan menggunakan pelindung yang berfungsi seperti stensil. Saat disinari sinar “Ultra Violet”, lapisan pelindung membuat pola sirkuit. Di dalam pembuatan Processor, sangat penting dan utama untuk mengulangi proses ini berulang-ulang hingga lapisan-lapisannya berada di atas lapisan bawahnya, begitu seterusnya.

Lensa di tengah berfungsi untuk mengecilkan cahaya menjadi sebuah fokus yang berukuran kecil.

Dari gambar di atas, kita dapat gambaran bagaimana jika satu buah “Transistor” kita lihat dengan mata telanjang. Transistor berfungsi seperti saklar, mengendalikan aliran arus listrik di dalam “Chip” komputer. Peneliti Intel telah mengembangkan transistor menjadi sangat kecil sehingga sekitar 30 juta “Transistor” dapat menancap di ujung “Pin”.

Setelah disinari sinar “Ultra Violet”, bidang “Photo Resist” benar-benar hancur lebur. Gambar di atas menampakan pola “Photo Resist” yang tercipta dari lapisan pelindung. Pola ini merupakan awal dari “transistors”, “interconnects”, dan hal yang berhubungan dengan listrik berawal dari sini.

Meskipun bidangnya hancur, lapisan “Photo Resist” masih melindungi materiil “Wafer” sehingga tidak akan tersketsa. Bagian yang tidak terlindungi akan disketsa dengan bahan kimia.

Setelah tersketsa, lapisan “Photo Resist” diangkat dan bentuk yang diinginkan menjadi tampak.

“Photo Resist” kembali digunakan dan disinari dengan sinar “Ultra Violet”. “Photo Resist” yang tersinari kemudian dicuci dahulu sebelum melangkah ke tahap selanjutnya, proses pencucian ini dinamakan “Ion Doping”, proses dimana partikel ion ditabrakan ke “Wafer”, sehingga sifat kimia silikon dirubah, agar CPU dapat mengkontrol arus listrik.

Melalui proses yang dinamakan “Ion Implantation” (bagian dari proses Ion Doping) daerah silikon pada “Wafers” ditembak oleh ion. Ion ditanamkan di silikon supaya merubah daya antar silikon dengan listrik. Ion didorong ke permukaan “Wafer” dengan kecepatan tinggi. Medan listrik melajukan ion dengan kecepatan lebih dari 300,000 Km/jam (sekitar 185,000 mph)

Setelah ion ditanamkan, “Photo Resist” diangkat, dan materiil yang bewarna hijau pada gambar sekarang sudah tertanam “Alien Atoms”

Transistor ini sudah hampir selesai. Tiga lubang telah tersketsa di lapisan isolasi (warna ungu kemerahan) yang berada di atas transistor. Tiga lubang ini akan diisi dengan tembaga, yang berfungsi untuk menghubungkan transistor ini dengan transistor lain.

“Wafers” memasuki tahap “copper sulphate solution” pada tingkat ini. Ion tembaga disimpan ke dalam transistor melalui proses yang dinamakan “Electroplating”. Ion tembaga berjalan dari terminal positif (anode) menuju terminal negatif (cathode).

Ion tembaga telah menjadi lapisan tipis di permukaan “Wafers”.

Materiil yang kelebihan dihaluskan, meninggalkan lapisan tembaga yang sangat tipis.

Nah udah mulai ribet. Banyak lapisan logam dibuat untuk saling menghubungkan bermacam-macam transistors. Bagaimana rangkaian hubungan ini disambungkan, itu ditentukan oleh teknik arsitektur dan desain tim yang mengembangkan kemampuan masing-masing processor. Dimana chip komputer terlihat sangat datar, sebenarnya memiliki lebih dari 20 lapisan untuk membuat sirkuit yang kompleks. Jika kamu melihat dengan kaca pembesar, kamu akan melihat jaringan bentuk sirkuit yang rumit, dan transistors yang terlihat futuristik, “Multi-Layered Highway System”.

Ini hanya contoh super kecil dari “Wafer” yang akan melalui tahap test kemampuan pertama. Di tahapan ini, sebuah pola test dikirimkan ke tiap-tiap chip, lalu respon dari chip akan dimonitor dan dibandingkan dengan “The Right Answer”.

Setelah hasil test menunjukan bahwa “Wafer” lulus, “Wafer” dipotong menjadi sebuah bagian yang disebut “Dies”. Coba juragan lihat, proses yang bener-bener ribet tadi ternyata hasilnya kecil doank. Pada gambar paling kiri itu ada 6 kelompok “Wafer”, pada gambar kanannya udah berapa “Wafer” tuh !?!?

“Dies” yang lulus test, akan diikutkan ke tahap selanjutnya yaitu “Packaging”. “Dies” yang tidak lulus, dibuang dengan percumanya T_T. Ada hal yang lucu beberapa tahun lalu, Intel membuat kunci dari “Dies” yang tidak lulus ini ^^. Ada EBAYnya lho, ayo juragan yang tertarik beli, soalnya tinggal 4..

http://cgi.ebay.com/Collectable-INTE…QQcmdZViewItem

Ini adalah gambar satu “Die”, yang tadinya dipotong pada proses sebelumnya. “Die” pada gambar ini adalah “Die” dari Intel Core i7 Processor.

Lapisan bawah, “Die”, dan “Heatspreader” dipasang bersama untuk membentuk “Processor”. Lapisan hijau yang bawah, digunakan untuk membentuk listrik dan “Mechanical Interface” untuk Processor supaya dapat berinteraksi dengan sistem PC. “Heatspreader” adalah “Thermal Interface” dimana solusi pendinginan diterapkan, sehingga Processor dapat tetap dingin dalam beroperasi.

“Microprocessor” adalah produk terkompleks di dunia ini. Faktanya, untuk membuatnya memerlukan ratusan tahap dan yang kita uraikan sebelumnya hanyalah yang penting saja.

Selama tes terakhir untuk Processor, Processor di tes karakteristiknya, seperti penggunaan daya dan frekwensi maksimumnya.

Berdasarkan hasil test sebelumnya, Processor dikelompokan dengan Processor yang memiliki kemampuan sama. Proses ini dinamakan dengan “Binning”, “Binning” ditentukan dari frekwensi maksimum Processor, kemudian tumpukan Processor dibagi dan dijual sesuai dengan spesifikasi stabilnya.

Prosessor yang sudah dikemas dan dites, pergi menuju pabrik (misalnya dipake Toshiba buat laptopnya) atau dijual eceran (misalnya di toko komputer)

RAM Pada Komputer

RAM (Random Acses Memory). RAM merupakan salah satu komponen penyusun sistem komputer yang sangat penting peranannya. Memory dapat dikatakan sebagai ingatan. Dalam bahasan komputer, merupakan suatu alat yang dapat menyimpan data maupun intruksi. Di dalam istilah komputer, dikenal ada primary memory (memori utama) dan secondary memory (memori kedua). Keduanya berfungsi sama yaitu menyimpan data yang akan atau yang telah diproses oleh komputer.   Primary Storage merupakan memory yang bersifat volatile /sementara yang apabila komputer dimatikan maka data-data yang tersimpan di dalamnya akan hilang. Untuk itulah dibuat secondary storage yang dapat menulis data sehingga data yang disimpan tidak akan hilang meskipun tidak mendapat daya listrik. Semua media penyimpanan yang bersifat nonvolatile digolongkan ke dalam secondary storage termasuk optical dan tape drives. Primary Memory / Primary storage ini merupakan komponen digital, sementara secondary storage merupakan komponen mekanik.

Jadi RAM adalah salah satu komponen komputer yang merupakan media penyimpanan data yang bersifat sementara. RAM menampung file-file, data, intruksi yang akan diproses oleh processor ketika komputer sedang menyala. Besar kapasitas RAM sangat mempengaruhi kecepatan proses processor saat bekerja. Pada saat bekerja processor sebagai pengolah data meminta data pada storage / media penyimpanan yaitu HDD (HardDisk Drive) untuk diolah. Namun data yang dikirim tersebut tidak langsung dikirim ke processor melainkan menuju Primary Storage terlebih dahulu. Kemudian processor akan meminta data dari RAM ini untuk diproses. Megapa data tidak langsung dikirim dari HDD melainkan harus melewati RAM terlebih dahulu. Karena teknologi processor komputer dan secondary storage dalam hal ini adalah HardDisk berbeda. Processor dan RAM merupakan device digital sedangkan HDD merupakan Mechanical Device. Komponen digital dapat memproses data jauh lebih cepat dari pada komponen mekanik. Processor sendiri merupakan komponen digital murni dan akan memproses data dengan sangat cepat. Sedangkan HDD sebagian besar teknologinya merupakan mekanis yang jauh lebih lambat pengolahan datanya dari pada komponen digital. Secara teoritis kecepatan data Processor berkisar 46x lebih cepat dibanding HDD. Artinya apabila processor menunggu data dikirim dari HDD, akan terjadi “BottleNeck” yang besar.  Dimana kecepatan transfer data HDD jauh lebih lama dari pada processor maka kinerja processor akan terhambat. Berbeda ketika processor mengambil data dari RAM. RAM yang merupakan digital device akan mengirim data ke processor dengan kecepatan sangat tinggi. Hal ini tentu akan memudahkan processor dalam pengolahan data.

Bagian-bagian RAM

Secara hardware RAM dapat dibagi menjadi beberapa bagian :

• PCB (Printed Circuit Board)

Papan utama RAM yang tersusun atas beberapa layer. Pada setiap layer terdapat jalur / sirkuit untuk mengalirkan data ataupun sebagai tempat penyalur daya listrik. Semakin luas penampang yang tersedia dalam merancang jalus, memungkinkan jarak antar jalur dan lebar jalur dapat diatur dengan lebih leluasa dan menghindari noise interferensi antar jalur pada PCB. Dan secara keseluruhan akan membuat modul memory tersebut lebih stabil dan cepat kinerjanya.

• Contact Point

Merupaakn bagian RAM yang berfungsi sebagai konektor menuju motherboard. Terdiri dari beberapa pin yang dibatasi oleh satu atau dua lekukan yang disebut NOTCH. Lekukan inilah yang membedakan antara RAM 1 dengan RAM jenis lainnya. Dan yang membedakan dengan slot RAM tersebut pada motherboard. NOTCH ini juga berfungsi menghindari kesalahan dalam memasang RAM pada slot motherboard.

• DRAM ( Dynamic Random Access memory )

adalah komponen berbentuk kotak hitam yang ada pada PCB RAM. Bagian inilah yang merupakan memory yang dapat menampung data sementara ketika komputer menyala.

Cara Kerja RAM Pada Komputer

RAM (Random Acses Memory). RAM merupakan salah satu komponen penyusun sistem komputer yang sangat penting peranannya. Memory dapat dikatakan sebagai ingatan. Dalam bahasan komputer, merupakan suatu alat yang dapat menyimpan data maupun intruksi. RAM merupakan bagian yang sangat penting dan berpengaruh terhadap kinerja komputer. Spesifikasi komputer kita dapat dinilai high atau low dari berapa kapasitas RAM yang terpasang pada komputer. Dengan mengetahui berapa kapasitas RAM pada komputer kita, kita bisa menentukan Operating System (OS) apa yang bisa kita install. Selain OS, kita juga bisa menentukan apakah komputer kita dapat kita install dengan aplikasi tententu maupun untuk bermain game tertentu. Karena OS maupun aplikasi yang ada memiliki standar kapasitas memori / RAM untuk berjalan dengan maksimal.

Seperti contoh kita memiliki PC dengan RAM 256 Mb. Tentu saja pc dengan RAM dengan kapasitas itu tidak akan mencukupi jika kita install dengan Windows 7 atau aplikasi besar seperti autoCAD 2012. Berbeda dengan pc yang memiliki RAM 2Gb. Kita masih bisa menjalankan Windows 7 dan menginstall autoCAD 2012 pada PC tersebut. Karena kapasitas memori yang digunakan untuk menjalankan Windows 7 dan autoCAD 2012 cukup besar sehingga dengan memori yang hanya 256 Mb tidak akan mencukupi kebutuhan memori tersebut.

Pada saat bekerja processor sebagai pengolah data meminta data pada storage / media penyimpanan yaitu HDD (HardDisk Drive) untuk diolah. Namun data yang dikirim tersebut tidak langsung dikirim ke processor melainkan menuju Primary Storage terlebih dahulu. Kemudian processor akan meminta data dari RAM ini untuk diproses. Megapa data tidak langsung dikirim dari HDD melainkan harus melewati RAM terlebih dahulu. Karena teknologi processor komputer dan secondary storage dalam hal ini adalah HardDisk berbeda. Processor dan RAM merupakan device digital sedangkan HDD merupakan Mechanical Device. Komponen digital dapat memproses data jauh lebih cepat dari pada komponen mekanik. Processor sendiri merupakan komponen digital murni dan akan memproses data dengan sangat cepat. Sedangkan HDD sebagian besar teknologinya merupakan mekanis yang jauh lebih lambat pengolahan datanya dari pada komponen digital. Secara teoritis kecepatan data Processor berkisar 46x lebih cepat dibanding HDD. Artinya apabila processor menunggu data dikirim dari HDD, akan terjadi “BottleNeck” yang besar.  Dimana kecepatan transfer data HDD jauh lebih lambat dari pada processor maka kinerja processor akan terhambat. Berbeda ketika processor mengambil data dari RAM. RAM yang merupakan digital device akan mengirim data ke processor dengan kecepatan sangat tinggi. Hal ini tentu akan memudahkan processor dalam pengolahan data.

Windows menggunakan RAM sebagai memori utama sebagai media penyimpanan sementara progam-progam, data, instruksi-instruksi yang akan dan atau sudah diproses ole Processor. Processor mengambil data dari HDD melalui RAM. Sebelumnya file-file maupun instruksi yang digunakan untuk menjalankan progam akan disimpan pada RAM. Kemudian processor mengambil file tersebut untuk diproses. Jika kapasitas RAM tidak mencukupi windows dengan sendirinya akan membuat memori virtual pada HDD menggunakan space memori HDD yang kosong. Dan file-file yang tidak tertampung pada RAM akan dialihkan ke virtual memori yang dibuat tadi. Jika Processor membutuhkan file ataupun data yang ada pada virtual memori, processor akan mengambil file tersebut untuk diprocess. Tentunya file tersebut berada dala HardDisk Drive kita. Pada saat inilah kinerja processor menjadi lambat karena pengiriman data dari virtual memori tadi sangat lambat dibanding file dari RAM. Ini terjadi karena HDD yang merupakan mechanical device yang jauh lebih lambat dalam pemrosesan data dibanding RAM yang merupakan digital device. Untuk itulah penambahan RAM pada komputer akan meminimalkan kejadian tersebut.

Sebagai contoh pada windows terdapat Dynamic Link Library (DLL) yang berfungsi sebagai library bagi progam-progam windows itu sendiri. File DLL digunakan windows untuk menjalankan suatu aplikasi. File ini biasanya akan disimpan pada RAM selama komputer dalam keadaan menyala. Ini dimaksudkan ketika processor membutuhkan file DLL untuk menjalankan sebuah aplikasi. RAM akan langsung mengirim dengan cepat file tersebut pada processor untuk kemudian diprosses. Kdang-kadang file ini sudah tidak diperlukan lagi. Namun, file tersebut tidak segera dibuang dari RAM, sehingga terjadi pemborosan ruang simpan pada RAM. Yang akan mengakibatkan ruang pada RAM cepat penuh. Jika hal ini terjadi, windows secara otomatis akan membuat virtual memori pada HDD. Jika seperti ini, kinerja processor akan menurun karena file yang dibutuhkan untuk diproses menjadi lebih lambat karena akses file dari HDD.­­­­­

Jenis – Jenis RAM

RAM (Random Acses Memory). RAM merupakan salah satu komponen penyusun sistem komputer yang sangat penting peranannya. Memory dapat dikatakan sebagai ingatan. Dalam bahasan komputer, merupakan suatu alat yang dapat menyimpan data maupun intruksi. RAM merupakan bagian yang sangat penting dan berpengaruh terhadap kinerja komputer. Spesifikasi komputer kita dapat dinilai high atau low dari berapa kapasitas RAM yang terpasang pada komputer. Dengan mengetahui berapa kapasitas RAM pada komputer kita, kita bisa menentukan Operating System (OS) apa yang bisa kita install. Selain OS, kita juga bisa menentukan apakah komputer kita dapat kita install dengan aplikasi tententu maupun untuk bermain game tertentu. Karena OS maupun aplikasi yang ada memiliki standar kapasitas memori / RAM untuk berjalan dengan maksimal.

Dalam perkembangan Operating System serta software aplikasi saat ini. Memory sangat besar pengaruhnya terhadap kinerja computer dalam menjalankan aplikasi. Oleh sebab itu, saat ini RAM sudah berkembang pesat dari waktu ke waktu. Dengan kecepatan akses dan besar kapasitas memory yang semakin besar.

Berikut jenis RAM dari waktu ke waktu.

1. FPM RAM (Fast Page Mode DRAM).

Merupakan model memory yang sudah lama dibuat. Memory yang sangat tua ini adalah hasil perkembangan SIM RAM yang merupakan nenek moyang RAM. FPM RAM ditemukan sekitar tahun 1987.  RAM ini masih sangat banyak kekurangan dari segi kecepatan maupun kemampuan menampung data. Memiliki 30 pin kaki (lempengan kuningan yang tersambung pada slot memory motherboard). RAM ini hanya dapat berjalan pada clock Maximum 16Mhz sampai 66 Mhz dengan kecepatan aksesnya kurang dari 50 ns. Hal ini menyebabkan pemrosesan berjalan dengan sangat lambat. FPM RAM dijumpai pada computer intel 386.

 

2. EDORAM ( Extended Data Out Dynamic Random Accsess Memory)

EDORAM ditemukan pada tahun 1995 hasil pengembangan dari FPM RAM. RAM ini memiliki jumlah pin kaki sebanyak 72 pin dan dapat berjalan pada clock 33-36 Mhz. Hanya saja terdapat tambahan teknologi baru. Dalam chip dimasukkan Chace yang sangat membantu saat akses pemrosesan data dari RAM tersebut. EDO RAM mengalami peningkatan kecepatan hampir 40 – 50 % dibandingkan FPM RAM sebelumnya. EDORAM umumnya digunakan pada PC processor intel Pentium 1 dan AMD ke-5 dan ke-6. EDO RAM harus dipasang pada socket dengan jumlah genap (minimal terdiri dari 2 keping). Dan memiliki Bus Speed sebesar 66 Mhz atau PC 66. Jenis ini sudah tidak digunakan lagi saat ini. Dipakai pada computer intel 468.

3. SD RAM (Synchronous Dynamic RAM).

SD RAM dibuat pada tahun 1996 dan merupakan RAM yang paling bertahan lama. SDRAM mampu bertahan lama dalam perkembangan system computer dan tak tergantikan oleh jenis memory yang baru. Daru pertama munculnya pada tahun 1996 sampai sekitar tahun 2001 masih digunakan oleh platform dari mainboard yang dikeluarkan pada saat itu. Dari computer Pentium I, II, III, sampai awal keluarnya computer Pentium IV. SDRAM berjalan pada clock FSB 100-133 Mhz, memiliki jumlah pin kaki sebanyak 168 pin dan memakai daya listrik sebesar 3,3 Volt. Seperti namanya, SDRAM memiliki Term Synchronous Dynamic, yaitu kemampuan RAM untuk menyamai clock dengan clock processor. Pada saat clock RAM dan Processor sama, maka system akan berjalan seimbang karena aliran data diantara keduanya berjalan lancar. Saat ini SDRAM sudah tidak dipakai oleh platform komputer, terakhir digunakan pada komputer pentium 4 versi generasi pertama. SDRAM terbagi menjadi beberapa besar kapasitas memory yaitu 32 MB, 64 MB, 128 MB, 256 MB, 512 MB PC100/133.

4. RD RAM (Rambus Dynamic RAM).

RAM yang dikembangkan oleh perusahaan Rambus dengan karakteristik mampu berjalan pada clock FSB 800/1066, dengan 184 pin, dan menggunakan daya listrik sebesar 2,5 Volt. Yang umumnya digunakan pada PC dengan processor intel pentium I. Perbedaan utama RD RAM dengan DDR RAM adalah bagaimana cara pengolahan data pada masing-masing RAM. RD RAM mengolah data secara serial sedangkan DDR RAM mengolah data secara paralell. Hal ini menyebabkan RD RAM memiliki kecepatan akses data jauh lebih cepat dibanding DDR RAM. RD RAM lah yang pertama kali menggunakan teknologi Dual Channel. RD RAM menggunakan RIMM (Rambus In Line Memory Module) sebagai slotnya pada motherboard. Yang mana ukurannya lebih kecil dari DIMM (Dual In Line Memory Module), slot yang digunakan untuk SDRAM dan DDRAM. Meskipun RAM ini memiliki spesifikasi yang bagus, namun RD RAM jarang digunakan karena harganya yang termasuk mahal. Awal keluar pada tahun 1999.

5. DDR RAM  (Double Data Rate RAM).

DDR 1

DDR 2

DDR 3

DDR dibuat tahun 2000 sebagai pesaing DRAM yang dikembangkan intel dan rambus pada awal generasi processor pentium 4. Yang mana saat ini menjadi mainstream dari berbagai platform komputer. Ram ini hampir sama dengan SDRAM, namun dengan kecepatan yang lebih tinggi. Dengan bus speed sebesar 133 Mhz atau PC 133 Mhz, clock FSB 266/333/400 MHz, mempunyai pin kaki 184 pin, dengan daya 2,5 Volt. DDR merupakan pengembangan dari SDRAM yang memiliki kecepatan 2x dari SDRAM. Sesuai dengan namanya Double Data Rate, yang mana DDR dapat membawa 2 bit pada satu clocknya dibanding dengan SDRAM yang hanya 1 bit.