מה מסתתר בתוך המחשב הנייד?

הנטייה הטבעית של אנשי חומרה היא לחקור את קרביהם של המחשבים הניידים מאז שהם הופיעו. אנחנו לא יכולים לעמוד בזה - אנחנו פשוט סקרנים. אבל סקרנות מסוג זה לא תמיד עושה חסד עם המחשבים עצמם. בהזדמנות זו נפנה ליצרנים הרבים שאת מחשביהם הרסנו במהלך השנים: אנחנו מצטערים. באמת.

אם גם אתם סקרנים, הניחו בצד את המברגים, וקראו את העמודים הבאים. אנחנו רוצים להראות לכם מה נמצא בתוך מחשב נייד טיפוסי, מהיכן הגיעו כל החלקים האלו, ומאלו חומרים הם עשויים. אנחנו גם חוקרים את ההשפעות ההרסניות שעלולות להיגרם מחלק מהחומרים האלו. התמונה הגדולה היא של קו ייצור כלל עולמי מדהים.

סיפורו של מעבד

זה הסיפור על איך קוורץ הופך למחשב, וזה הסיפור שעבור המחשב הנייד הטיפוסי, נמתח על כל היבשות, עשרות מדינות

ומאות חברות שונות.

במרכז נמצא ליבו של כל מחשב, המיקרו-מעבד, שהוא רסיס זעיר של סיליקון שמיליוני המעגלים המיקרוסקופיים המדויקים שבתוכו עושים עבודה חישובית, שנראתה לחלוטין בלתי אפשרית לפני 30 שנה. אבל לפני שחתיכת הסיליקון הקטנה הופכת להיות מיקרו-מעבד, היא מתחילה את הדרך כמו כל אבן חצץ שעל הכביש: כערימה של שבבי אבן, שנשלפו ממחצבה באמצעות דינמיט וציוד חפירה כבד.

יפתיע אתכם לגלות מי בסופו של דבר הופך את הסיליקון למחשב. "באופן כללי, בתוך המחשבים מבית HP או Dell אין כמעט רכיבים השייכים ל-HP או ל-Dell ". אומר אריק וויליאמס, פרופסור להנדסה אזרחית באוניברסיטה של מדינת אריזונה, ארה"ב, שעשה מחקר מעמיק על שרשרת האספקה של חלקי המחשב. "החברות האלו מעצבות מחשבים, רוכשות רכיבים ומרכיבות. למעשה, הן עשויות להוציא לקבלן משנה אפילו את פעולת ההרכבה".

מאמר בירחון מחשבים אינו יכול באמת להתחקות אחר מקורו של כל רכיב במחשב הנייד (למשל זה שנמצא ברשותכם), מכיוון שהוא מכיל מאות רכיבים - שבבים, כונן קשיח, סוללה, מסך, מעגלים מודפסים, נגדים, קבלים, חוטים, ואפילו חלקי מתכת ופלסטיק שמרכיבים את המארז. אבל כן אפשר להעיף מבט ברשת גורמי הייצור שמובילה עד ליצירתו של רכיב אחד - המעבד, ולהשתמש בה כדי להבהיר כיצד הפכה תעשיית המחשבים למארג כלל עולמי.

לידתו של מיקרו-מעבד

כל המיקרו-מעבדים החלו את חייהם כערימה של קוורץ, שצורף למקור של פחמן, בדרך כלל פחם. קוורץ, שמרכיבו העיקרי הוא סיליקה, צורן דו-חמצני (צורן הוא סיליקון בלעז), הוא אחד הרכיבים השכיחים ביותר על פני הארץ, וכורים אותו בכל

העולם. פחם נפוץ באותה מידה, ואם יש מחסור פשוט שורפים קצת עץ.

הפשטות הבסיסית הזו פירושה שניתן להפיק סיליקון כמעט בכל מקום. בפועל, היצרנים העיקריים של הסיליקון מרוכזים במדינות מתועשות עם תעשיית מתכת פורה, והמובילות בכך הן סין, ארה"ב, ברזיל ונורבגיה. אז בואו נגיד שהמעבד שלנו החל את חייו כערימת שבבי קוורץ ופחמן במפעל בברזיל. אחרי שחוממו בתנור חשמלי לטמפרטורה של 2,000 מעלות צלזיוס, הסיליקה והפחמן מגיבים ליצירת סיליקון מותך ופחמן דו-חמצני.

חלקים לא טהורים מגורדים מהחלק העליון של הסיליקון, והוא מטוהר עוד יותר על ידי חמצן וגזים נוספים המבעבעים דרך הנוזל. לאחר מכן, נמזג הסיליקון למטילים ומוצע למכירה לאחר התקררותו. בנקודה זו, הסיליקון לשימוש תעשייתי טהור בשיעור של 95% עד 99%, אבל הוא צריך להיות הרבה יותר טהור מזה, כדי שיוכל לשמש לייצור שבבים.

תחנתה הבאה של מתכת הסיליקון היא מפעל זיקוק, כמו Wacker Chemie בגרמניה או Dow Corning בארה"ב. שם הסיליקון משולב עם חומצה הידרוכלורית, וכך נוצר trichlorosilane, נוזל לא יציב שממשיך לעבור תהליכי זיקוק וטיהור.

לאחר מכן ה-trichlorosilane מומר לפוליסיליקון (סיליקון בזיקוק של 99.9999%) וחומצה הידרוכלורית. ארה"ב היא היצרנית העיקרית של פוליסיליקון, ואחריה יפן.

הרכבת המעגלים

בשלב הבא, גוש הפוליסיליקון מועבר למפעל בו מייצרים פרוסות סיליקון. פרוסות סיליקון (wafers) הן הבסיס שעליו בנויים המיקרו-שבבים. כל אחת מהן מהווה לוח דק ומעגלי של סיליקון טהור במיוחד, בדרך כלל בקוטר של 150 מ"מ, 200 מ"מ או 300 מ"מ ובעובי של בין 0.5 מ"מ ל-0.75 מ"מ. יפן היא היצרנית הגדולה ביותר של פרוסות סיליקון, וארה"ב היא השניה בגודלה.

במפעל מתיכים את הפוליסיליקון בכור סיליקון ואז הופכים אותו בזהירות לגבישי קריסטל סיליקון. גבישים אלה מנוסרים לפרוסות עגולות ודקות שמלוטשות עד שהן משוטחות לחלוטין. לבסוף, פרוסות הסיליקון נשלחות למפעל השבבים, שם הן יהפכו למיקרו-מעבדים. חברת אינטל מייצרת חצי מהמעבדים שלה בארה"ב, אולם עם הרחבת פעילותה בישראל ובאירלנד יחס זה עשוי להשתנות. חברת AMD מייצרת את רוב השבבים שלה בעיר דרזדן בגרמניה.

לא רואים? לחצו כאן להגדלה 

כאשר הפרוסה שלמה, היא מכילה מאות שבבים קטנטנים ריבועיים. בשלב הפרוסה מחפשים פגמים בשבבים. אז, באינטל למשל, פרוסות שלמות נשלחות מעבר לים למפעלים במלזיה או בפיליפינים, שם הם מנוסרות ומופרדות לפני שבוחנים אותן שוב, ומורכבות לתוך האריזות הקרמיות המוכרות, עם רגליים, פינים או חוטים, שרובנו יזהו בתור "שבבים".

ממעבד למחשב

השלב הבא בהרכבת המחשב הוא הצבת השבב על מעגל מודפס - לוח האם של המחשב הנייד. השלב האחרון של המסע מתחיל. נקודת המוצא היא מפעל הנמצא קרוב לעיר שנחאי שבסין.

לוחות אם עשויים בדרך כלל מדבק אפוקסי וזכוכית, או חומר קרמי. על הלוחות נחרטים מעגלים העשויים ממסלולי נחושת בתהליך דומה לזה המשמש ביצירת השבבים, אבל בקנה מידה הרבה יותר גדול. טאיוואן נכנסה לשוק ייצור לוחות האם בשנות ה-70' המאוחרות והשתלטה על התעשייה במהירות. כיום היצרנים הטאיוואניים שולחים את העבודה לקבלני משנה בסין, שם כוח העבודה זול בהרבה.

בנוסף למעבד, נמצאים על לוח האם מאות רכיבים אחרים, כולל טרנזיסטורים, נגדים, קבלים, דיודות, נורות LED, ועוד. כולם מורכבים או מולחמים למקום. אלה מיוצרים בעיקר בסין, ממגוון רב של חומרים. לדוגמה, טרנזיסטורים ודיודות עשויים בדרך כלל מסיליקון או גרמניום. נורות LED (דיודות פולטות אור) עשויות מחומרים אחרים, לפי הצבע שלהם (אלומיניום גאליום ארסניד לצבע אדום, ואינדיום גאליום ניטריד לכחול).

רכיבים נוספים כגון מודמים וכרטיסים אלחוטיים ניתן לחבר חיצונית אל לוח האם. כונן קשיח, כונן אופטי, סוללות, מסך, מקלדת, ומשטח גלילה לעכבר מחוברים לאחר מכן. המארז החיצוני של המחשב הנייד מוצמד באמצעות מחברים ומוברג למקומו. הספקים העיקריים של רוב הרכיבים הללו נמצאים בסין או בדרום מזרח אסיה. הצעד האחרון הוא להוסיף את שם המותג. הלוגו שמטביע את השם המדומה של ה"יצרן". המחשב הנייד המוגמר נשלח אז להפצה ברחבי העולם.

אלקטרוניקה רעילה?

רשימת החומרים שנכנסים לתוך מחשב נייד היא ארוכה, והרבה מהכימיקלים שמשמשים להרכבתו (כגון בריליום, עופרת, כרום, ותרכובות כספית) הם רעילים או מסרטנים. אבל איזה סיכון מהווים הרכיבים האלו באמת?

התשובה תלויה בשאלה כיצד מגדירים את הסיכון. למשתמשי המחשב, רוב הכימיקלים האלו אינם מסוכנים, מכיוון שהם

מצויים במחשב בכמויות קטנות מאוד וארוזים היטב במארז הפלסטיק והמתכת של המחשב. היוצאים מהכלל הם brominated flame retardants (הנקראים BFR), שמשמשים בייצור פלסטיק. נראה שמוצרי אלקטרוניקה ומחשבים פולטים BFR במשך תקופה מסוימת, ובמחקר שנערך לאחרונה, נמצאו BFR בדגימות אבק של סביבות משרדיות שונות.

הרעילות של BFR לא נקבעה עדיין, אבל יש גורמים המאיצים ביצרנים לבחור באפשרות הבטוחה ולהיפטר מהם. "אנחנו רוצים שהחברות ישווקו מוצרים נטולי ברום, ושישתמשו ברכיבים שלא פולטים גזים", אומר טד סמית', המייסד של הארגון הירוק Silicon Valley Toxics Coalition הפועל בעמק הסיליקון האמריקאי (כפי שמעיד שמו).

חוץ מהסיכון למשתמש, השימוש בכימיקלים רעילים במחשבים ניידים הוא עניין לדאגה בגלל הסיכונים שהכימיקלים האלו מציבים בפני עובדי המפעלים, ומפאת הנזק הסביבתי שהכימיקלים עלולים לגרום כשהמחשב יגיע לסוף דרכו ויושלך לזבל.

לאור זאת מפצירים ארגונים ירוקים במשתמשים לא לזרוק את המחשבים הישנים שלהם. ארגון Toxic Coalition יזם מסע הסברה שנועד לעודד את היצרנים למחזר מחשבים ישנים הנמצאים בסוף חייהם (חלק מהיצרנים, דוגמת Dell, כבר עושים זאת). כדי לקבל עוד מידע בנושא בקרו באתר הארגון. בקרו גם באתר המשרד להגנת הסביבה, כדי לראות מה הממשלה שלכם עושה בעניין.

מחשב העולם הגדול

התוצאה הסופית של קו הייצור הארוך הזה היא שמותג אמריקאי כגון HP, אפל או Dell מיוצר כמעט בכל מקום בעולם - חוץ מארה"ב.למעשה, חברות עיצוב שממוקמות באסיה מרחיבות את פעילותן ומאפשרות לבעלי המותג בארה"ב להתעסק רק בפרסום, במשלוח ובחיוב. לפי נתוני חברת מחקר השווקים iSuppli, 82.6% מהמחשבים הניידים שיוצרו

בשנת 2006 הורכבו על ידי חברות טייוואניות ויותר מ-85% מאלו נבנו באזור שנחאי.

"מה שקרה הוא שחברות העיצוב הטיוואניות התחילו עם הרכבת המעגלים המודפסים וייצור לוחות האם בשנות ה-70' המאוחרות ובשנות ה-80' המוקדמות, והן ממשיכות לטפס באותו כיוון מוצלח מאז", אומר מייקל ג. פלמה, אנליסט בחברת הייעוץ והמחקר IDC. "מערך היצור של המחשבים הניידים באסיה מבוסס ביותר, ונראה שהוא יישאר כך עוד זמן רב".

לא בטוח שכדאי לשפוט את תהליך המרכוז של עיצוב וייצור הניידים במזרח כניצחון המזרח על המערב. דבר אחד בטוח: יש סיכוי שהמחשב הנייד שברשותכם מכיר את העולם הרבה יותר טוב מכם.

הכתבה פורסמה במקור בגיליון יוני של PC Magazine. לחצו כאן לרכישת מנוי במחיר הכרות. לאתר הבית של PC Magazine .