Hacker Fab तकनीक
(docs.hackerfab.org)- महंगे nanofabrication उपकरणों तक पहुंच की बाधा कम करने के लिए Hacker Fab DIY nanofabrication tools और दोहराए जा सकने वाले open-source fab बनाने का प्रोजेक्ट है
- मार्च 2026 तक 7 Hacker Fab स्थापित हो चुके हैं, और core fab tools व उनसे बने devices और processes के development को document किया गया है, जिससे विस्तार का आधार तैयार हुआ है
- पूरा fab खुद बनाए बिना भी योगदान किया जा सकता है; पहले से nanofabrication अनुभव न होने पर भी Discord और Gitbook/GitHub के जरिए documentation, सुधार और project work में भाग लिया जा सकता है
- documentation site एक खाली कमरे को कुछ महीनों में simple IC बनाने की जगह में बदलने के लिए जरूरी सामग्री जुटाती है, और latest progress देखने के लिए Discord पर जाने को कहती है
- license hardware के लिए CERN-OHL-W, software के लिए MPL v2.0, और documentation के लिए CC BY-SA 4.0 का संयोजन है; contribution के स्रोत के आधार पर अतिरिक्त NOTICE file जुड़ सकती है
Hacker Fab का लक्ष्य और मौजूदा स्थिति
- Hacker Fab सभी nanofabrication tools के DIY version बनाने और उन्हें collaborative open-source hardware के रूप में जारी करने का प्रोजेक्ट है
- nanofabrication labs की cost और access barriers बहुत ऊंची होती हैं, इसलिए STEM students के लिए भी, प्रतिष्ठित संस्थानों में होने के बावजूद, उपकरणों का पर्याप्त उपयोग कर पाना मुश्किल हो सकता है
- इसकी शुरुआत इस सोच से हुई कि अगर chips दुनिया को चलाते हैं, तो chips बनाने वाले tools तक पहुंच भी ज्यादा व्यापक होनी चाहिए
- जरूरत है सस्ते, open-source और आसानी से replicate किए जा सकने वाले nanofabrication tools की, और दुनिया भर की उन labs की जो इन्हें वास्तव में बनाएं और इस्तेमाल करें
- मार्च 2026 तक progress:
- 7 Hacker Fab स्थापित हो चुके हैं
- अन्य Hacker Fab भी progress में हैं
- कई core open-source fab tools बनाए, document और replicate किए गए हैं
- इन tools से बने devices और process development को भी document किया गया है
- project distributed contributors की community द्वारा चलाया जाता है, और बढ़ने के लिए इसे और ज्यादा participation की जरूरत है
योगदान के तरीके और documentation संचालन
- communication Discord पर होता है
- पूरा fab बनाए बिना भी योगदान किया जा सकता है, और पहले से nanofabrication experience न होने पर भी meaningful काम संभाला जा सकता है
- Gitbook में काम जोड़ने का flow:
- “contribute” button दबाएं
- नए project के लिए नया page बनाएं, और मौजूदा काम के लिए existing page को edit या supplement करें
- Google Docs जैसे working document को zipped
.htmlfile के रूप में download करने पर उसे सीधे नए Gitbook page में import किया जा सकता है, जिससे अधिकांश content और formatting बनी रहती है - merge request submit करें और Jay Kunselman व Alexander Hakim को reviewers के रूप में चुनें
- approval message या change request message मिलेगा
- documentation site shared documents का home है, और इसका लक्ष्य कुछ महीनों में एक खाली कमरे को simple IC fabrication space में बदलने के लिए पर्याप्त material देना है
- कई pages अभी work in progress हैं, और individual contributors के progress notes Google Drive या Notion आदि में रह सकते हैं
- हर page के top पर ऐसे notes के links देखे जा सकते हैं
- ऐसे notes को जितनी जल्दी हो सके Gitbook में move किया जाता है
- free Gitbook account से change requests submit की जा सकती हैं, और पूरा material GitHub पर है तथा Gitbook में अच्छी तरह formatted दिखता है
- GitHub के जरिए direct contribution भी संभव है
Fab toolkit के fabrication tools और cost
- patterning, deposition और processing से जुड़े tools:
- Lithography Stepper V2: build cost $3,015, SOP उपलब्ध, Carnegie Mellon
- Vacuum Spin Coater V1: build cost $200, SOP उपलब्ध, Carnegie Mellon
- RF Sputtering Chamber: chamber + magnetron build $1,000, power supply build $1,000, dual gas supply components purchase $5,000, pumping system + gauge purchase $11,400, Carnegie Mellon
- Thermal Evaporator V1: work in progress, build cost $15,000, SOP उपलब्ध, Carnegie Mellon
- Tube Furnace V1: work in progress, build cost $200, SOP उपलब्ध, Projects in Flight
- Plasma Etcher: purchase cost $17,400, SOP उपलब्ध, Plasma Etch PE-25
- Hot Plate: purchase cost $125
- 3-Axis Piezo Nanopositioner: build cost $500
- Electroless Plating: build cost $500
- verification और measurement tools:
- Probe Station V1: purchase cost $15,800, SOP उपलब्ध
- DIY SMU: purchase cost $800, SOP उपलब्ध
- Optical Spectrometer
- chemical material categories:
- Photoresists + Developers
- Dielectrics
- Conductors
- Etchants
- Dopant Sources
शुरुआत की पृष्ठभूमि और license structure
- Hacker Fab को Sam Zeloof से inspiration मिली
- project Carnegie Mellon University में Elio Bourcart, Alexander Hakim और Sam Zeloof ने शुरू किया था, और CMU ECE department के support ने शुरुआती growth को बढ़ावा दिया
- पहला Hacker Fab @ CMU फिलहाल Matthew Moneck, Tathagata Srimani और Jay Kunselman द्वारा manage किया जाता है
- default license stack:
- hardware: CERN-OHL-W
- अगर HDL files को CERN-OHL-W के तहत release किया गया हो और फिर कोई उन files को FPGA में use करके bitstream distribute करे, तब भी बाकी पूरे HDL design को CERN-OHL-W के तहत release करना जरूरी नहीं है
- software: MPL v2.0
- MPL का file-level copyleft code modifications को share करने के लिए encourage करता है, साथ ही इसे अन्य open-source या proprietary license वाले code के साथ न्यूनतम restrictions के साथ combine करने के लिए design किया गया है
- documentation: CC BY-SA 4.0
- attribution के साथ किसी भी medium या format में distribute, remix, adapt और build किया जा सकता है, और commercial use भी allowed है
- remix, adaptation या build से बने material को same terms के तहत license करना होगा
- hardware: CERN-OHL-W
1 टिप्पणियां
Hacker News की टिप्पणियाँ
जब 3D printing उभर रही थी, मुझे उम्मीद थी कि hobbyists बड़ी line width वाले IC fabrication की ओर बढ़ पाएँगे
गैरेज में 4nm process तो नहीं हो पाएगा, लेकिन लगा था कि ~10µm तक शायद संभव होगा; मगर IC fabrication के बारे में और पढ़ने पर वह भी धुंधला सपना जैसा लगा
मैंने एक सुंदर आधुनिक तकनीक की कल्पना की थी, जहाँ laser grooves काटता है और print head wiring व doping को सटीकता से जमा करता है, लेकिन हकीकत कहीं ज़्यादा messy है
हर चरण में खतरनाक और जहरीले chemicals लगते हैं, और गलत जगह पड़ा धूल का एक कण reagent reactions की पूरी श्रृंखला बिगाड़ सकता है या physical defect पैदा कर सकता है
hobbyist fabrication के लिए यहाँ काम होते देखना अच्छा है, लेकिन Magic की साफ़ lines और चमकदार silicon wafer के बीच एक विशाल खाई है, जिस पर electrical engineers या software engineers नहीं, बल्कि materials scientists का दबदबा है
मेरे VLSI course लेने से एक साल पहले हमारी university ने fabrication equipment दूसरी university को बेच दिया था, और उस course में मूल रूप से hands-on lab होती थी
IC fabrication को “dark arts” जैसा कहना मुझे ठीक नहीं लगता। engineering में जादू नहीं होता; यह भी बाकी engineering fields की तरह शिक्षा, अनुभव और expertise माँगने वाली तकनीक है
बस यह physical world से जुड़ी है, इसलिए software की तुलना में cost और risk ज़्यादा direct होते हैं
यह बात लोगों को confuse कर सकती है कि IC fabrication में व्यवहारतः hobbyist stage नहीं है। toy level से आगे बढ़ते ही equipment, raw materials और cleanroom के अलावा कई लोगों और support staff की जरूरत पड़ती है
हमारी university lab इसलिए भी बंद हुई क्योंकि graduate students, PhD candidates और professors चले गए थे, और research institutions के लिए सच में इस्तेमाल योग्य wafers हासिल करना लगातार मुश्किल होता जा रहा था
मेरी याद के मुताबिक, आख़िर से दूसरा project ही tapeout और fabrication तक पहुँचा था, और time constraints की वजह से yield बेहद खराब थी
semiconductor manufacturing का सबसे जटिल हिस्सा बड़े sample sizes पर आधारित statistical process control से optimal response तय करना है
इसी वजह से अगर आपके पास पहले से production line नहीं है, तो modern production line शुरू करना भी मुश्किल हो सकता है
lithography equipment के कामचलाऊ “hyperparameters” ढूँढना ऐसा है कि उसके सामने LLM training tutorial जैसी लगे
इस पूरी चीज़ को bootstrap करने में दशकों तक इंसानों की सीधी दखलंदाज़ी और फिर बहुत सावधानी से उसे automation में सौंपने की प्रक्रिया लगी
क्योंकि यह rapid prototyping की जरूरत पूरी करती है
आजकल लोग खुद PCB etching भी लगभग नहीं करते। यह बहुत तेज़ और सस्ता हो गया है
6-cent की एक चीज़ बनाने के लिए 10,000 डॉलर से ज़्यादा खर्च करने की प्रेरणा कम थी, इसलिए DIY IC fabrication movement का पर्याप्त रूप से उभरना मुश्किल था
कम temperature और liquid-phase chemistry से layers deposit करने वाले organic semiconductor TFT भी हैं
गहरी समस्या यह है कि मौजूदा components या FPGA से हल न हो सकने वाली custom chip की जरूरत बहुत कम मामलों में पड़ती है, और fab access सस्ता हो भी जाए तो दिलचस्प नतीजे निकालने की expertise रखने वाले लोग बहुत कम हैं
फिर भी tiny tapeout एक बार देखने लायक है
लगता है किसी ने electron-beam lithography का ज़िक्र नहीं किया, जबकि hobbyists इसे पहले ही आज़मा चुके हैं[1]
electron-beam lithography 1970s से इस्तेमाल हो रही है, और धीमी होने की वजह से एक CPU बनाने में एक दिन लग सकता है
इसलिए इसे mass production process के रूप में इस्तेमाल नहीं किया जाता, लेकिन prototype process के रूप में यह अच्छी तरह काम करती है
electron-beam system मूल रूप से ज़्यादा शक्तिशाली scanning electron microscope होता है। इसमें vacuum chamber, CRT के अंदर मौजूद चीज़ों जैसे electron beam focusing और steering devices, control equipment होते हैं, और जाहिर है यह computer से controlled होता है
इसका फायदा यह भी है कि software scan nonlinearity को compensate कर सकता है, और low power पर scan करके अपने लिखे हुए को inspect कर सकता है
फिर भी coating और etching की जरूरत होती है, इसलिए यह पूरी तरह dry process नहीं है; beam सिर्फ photoresist को expose करता है
equipment का size desk जितना होता है, और CMU के equipment का उदाहरण [2] में है। कई universities में ऐसे उपकरण होते हैं
[1] https://hackaday.com/2024/08/06/creating-1%c2%b5m-features-t...
[2] https://nanofab.ece.cmu.edu/facilities-equipment/fei-sirion....
साधारण fabrication technology तक पहुँच को democratize करने से मैं सहमत हूँ, लेकिन hobbyists के इसमें कूदने को लेकर काफी चिंता है
स्पष्ट जोखिम के तौर पर HF से बचा नहीं जा सकता, और यह बहुत खतरनाक है—जानलेवा भी हो सकता है
फिर भी लोग जोखिम कम करने वाले समझदार विकल्प चुन सकते हैं, और आखिरकार हर कोई अपना risk tolerance खुद तय कर सकता है, इसलिए यह मेरी सबसे बड़ी चिंता नहीं है
ज़्यादा चिंता SF6 की है, जो reactive ion etching में इस्तेमाल होता है। प्रति kg इसका global warming potential CO2 से 24,000 गुना से भी ज़्यादा है
अगर plasma chamber में यह पूरा decompose हो जाए या industrial fabs की तरह exhaust scrubber हो, तो ठीक है; लेकिन hobbyists काफी मात्रा में unchanged SF6 को flow और purge करेंगे
यह ecological रूप से लगभग disaster है, इसलिए कुछ काम घर पर न करना ही बेहतर है
मान लें कि इस तरह की चीज़ का सपने जैसा प्राथमिक मूल्य यह है कि कोई व्यक्ति खुद सीधे chip बना सके
यह 3D printing की तरह prototype को तेजी से iterate करने के लिए है, और design तैयार होने पर manufacturing पारंपरिक तरीके से किसी बड़े vendor को सौंप दी जाती है
अगर यह धारणा सही है, तो यह FPGA से बेहतर कैसे है?
फिर भी खुद chip fabrication setup बनाना अपने-आप में शानदार है
मैं DNA synthesis के लिए chip बनाना चाहता हूँ, जिसमें वास्तविक दुनिया से भौतिक संपर्क चाहिए और electrodes की ज़रूरत होती है
circuit से आने वाली बिजली local pH बदलाव पैदा करती है, और इससे biological reactions को सटीक रूप से control किया जा सकता है
FPGA ऐसा analog काम नहीं कर सकता
यह धारणा व्यक्तिगत रुचि के बड़े हिस्से को नज़रअंदाज़ करती लगती है
यह कहने जैसा है कि PCB order कर दो। PCB की 1,000 units बनाने की marginal cost अब काफी सस्ती है, लेकिन 5 या सिर्फ 1 बनानी हो तो?
हर कोई अपने hobby को business investment की तरह नहीं देखता। हर project किसी बेचने लायक product को ध्यान में रखकर भी नहीं किया जाता
बहुत से लोग सिर्फ idea test करना, मज़ा लेना, अपनी जरूरत हल करना, और किसी चीज़ को अस्तित्व में लाना चाहते हैं—बेचना नहीं
मेरे लिए home fab का मुख्य मूल्य यह है कि किसी भी जरूरत के आने पर किसी खास काम के लिए एक chip या बहुत छोटी मात्रा बना सकूं
10µm chip से commercial fab पर जाना बिल्कुल संभव नहीं है
यह बहुत दिलचस्प लगता है, और उम्मीद है कि IC development में भी low-cost prototyping आएगी
लेकिन 3D printing से तुलना सही नहीं है; कहीं ज़्यादा नज़दीकी उदाहरण PCB है
PCB खुद भी बनाए जा सकते हैं, लेकिन China की mass production और batch-order vendors आने के बाद ये इतने सस्ते हो गए कि खुद बनाने की ज़रूरत भी नहीं रही
low-cost IC prototyping में भी शायद और कुछ किया जा सकता है
fixed infrastructure, यानी fab बनाना, शायद जरूरी तौर पर समस्या न हो। क्योंकि low-cost chips को बड़ी मात्रा में बनाने की production capacity मौजूद है, इसलिए एक अतिरिक्त wafer cost-limiting factor नहीं हो सकता
PCB batch orders जैसे multi-project wafer भी हैं, लेकिन मेरी समझ में अभी कठोर cost limit mask set बनाने वाली NRE है, जो prototype production में पर्याप्त quantity पर amortize नहीं हो पाती
इसलिए cheap masks, या कम masks, वह क्षेत्र है जहां सुधार की उम्मीद है
professional-grade PCB design software सालाना कुछ हजार dollar में मिल जाता है, और open source KiCad भी काफी उपयोगी है
इसके विपरीत professional-grade IC design software सालाना सैकड़ों हजार dollar का होता है, और open source competing tools तुलना में लगभग इस्तेमाल करने लायक नहीं होते
फिर भी उम्मीद वही है, और IC design democratization थोड़ा भी हो जाए तो hardware development में बहुत मदद मिलेगी
DIY का turnaround time हराया नहीं जा सकता, लेकिन अब तक देखी हर process में कुछ न कुछ ऐसा था जो मुझे पसंद नहीं आया
fiber laser शायद exception हो सकता है, लेकिन उस तरफ मेरी जानकारी कम है
ऐसा Hacker Lab तैयार करने में लगता है कि सिर्फ hardware equipment पर ही 50,000 dollar से थोड़ा ज़्यादा खर्च आएगा
उम्मीद है लागत जल्द और नीचे आएगी
मैं चाहता हूँ यह कोशिश सफल हो, लेकिन इसमें कौन-से traps हैं, यह मुझे ठीक से नहीं पता
छोटी production quantity भी 50,000 dollar से ऊपर होगी लगती है, लेकिन तुलना के लिए कोई benchmark नहीं है
semiconductor expert के नजरिए से देखें तो existing semiconductor process को छोटा करने की कोशिश वाला approach सही नहीं है
क्योंकि यह बहुत जटिल है
toxic photoresist और developer, घातक plasma gases जैसी चीज़ों का उपयोग न करना पड़े, इसके लिए reagent simplicity के लिए optimize किए गए नए tools चाहिए
या अगर ऐसे steps जरूरी हों, तो उन्हें local lab से अलग किया जा सकना चाहिए
उदाहरण के लिए, oxide या metal coated silicon wafers आज भी सीधे खरीदे जा सकते हैं
metal layer का इंतजार कर रहे NAND gates के ocean को रखकर, wiring को FIB और insulation से संभाला जा सकता है
DIY ASIC के वास्तविकता बनने से काफी पहले बड़ी fabs ज़्यादा सस्ती और आसान shuttle service उपलब्ध करा देंगी
सफलता की उम्मीद है, लेकिन human-sized machines से micro/nano scale structures बनाना hobbyists से कहीं बेहतर funding वाले लोगों के लिए भी हमेशा कठिन रहा है
हाल ही में DNA-directed crystal growth के बारे में जाना, और यह विचार दिलचस्प लगा कि बड़े entities द्वारा छोटी चीजें, जैसे integrated circuits, बनाने के लिए यह अधिक manageable approach हो सकता है
garage में इसे कैसे किया जा सकता है, नहीं जानता, लेकिन precision control की जरूरत वाले steps को machines की बजाय chemicals में program करना फायदे का लगता है
lithography के बिना ऐसे nanodevices बनाने का तरीका सचमुच चाहिए
DNA जैसी चीज़ों का उपयोग करके surface तक information पहुंचाई जाए तो, जितना छोटा और व्यापक scale होगा, यह उतना ही आसान, प्रभावी और robust दिखता है
किसी भी technology में metrology dominant problem area बन जाता है। आखिरकार “repeatable precision कहां से मिलेगी?” का जवाब देना पड़ता है
234nm से कम linewidth देने वाली low-volume lab processes भी हैं, लेकिन cleanroom को machine का हिस्सा मानना चाहिए
atmosphere और gas mass flow control बनाए रखने का तरीका समझने में सालों लग सकते हैं
community-designed hardware को original hobbyists को cite किए बिना बेचना काफी बेशर्मी है
जो कुछ पोस्ट हुआ है, उसमें नया या novel दिखने वाली कोई चीज़ बिल्कुल नहीं है
कम लागत वाला घरेलू IC development कृषि के लिए बेहद ज़रूरी है
आज और भविष्य की कृषि मशीनरी को देखें तो वह digital हो चुकी है, और कृषि मशीनों को खुद की मरम्मत और modification करने की क्षमता देनी चाहिए
2 डॉलर से कम में ESP32 से ज़्यादा powerful chip बनाना शायद संभव नहीं होगा, तो खुद IC बनाने से कैसे मदद मिलेगी?
या service center जाकर 300–500 डॉलर दिए बिना vehicle की top speed बदलने की अनुमति मिलनी चाहिए
किसानों को इतना भी करने नहीं देते, फिर कम लागत वाले घरेलू IC development की बात क्यों हो रही है, समझ नहीं आता
दुर्भाग्य से, यह सही दिशा में एक कदम है, लेकिन लक्ष्य अभी बहुत दूर है
किसानों के पास खलिहान में hobby IC fab बनाने के लिए 50,000 डॉलर की फालतू रकम नहीं होती
यहाँ समस्या chip बनाने की नहीं है
बहुत दिलचस्प project है, लेकिन “हम सारी बातचीत Discord पर करते हैं” वाला हिस्सा खटकता है
यह दीवारों से घिरा बगीचा है और content search करना मुश्किल है; open source जैसी DIY कोशिश लगने वाली चीज़ में इसका इस्तेमाल क्यों किया जा रहा है, समझ नहीं आता