Microprocesoarele moderne sunt unul dintre cele mai complicate dispozitive realizate de om. Producerea unui cristal semiconductor este cu mult mai intensă decât resursele, de exemplu, ridicarea unei clădiri cu mai multe etaje sau organizarea celui mai mare eveniment expozițional. Cu toate acestea, datorită producției în masă a procesorului în termeni financiari, nu observăm acest lucru și rareori cineva se gândește la grandoarea elementelor care ocupă un loc atât de proeminent în cadrul unității de sistem. Am decis să studiem detaliile producției de procesatori și să le spunem despre ele în acest material. Din fericire pe web astăzi suficiente informații pe această temă, și o selecție specializată de prezentări și diapozitive ale Intel vă permite să efectuați sarcina cât mai clar posibil. Întreprinderile altor giganți din industria semiconductorilor lucrează pe același principiu, deci putem spune cu încredere că toate microcircuitele moderne parcurg un mod identic de creație.
Primul lucru de menționat este materialul de construcție pentru procesoare. Siliconul (siliconul englez) este al doilea element cel mai abundent de pe planetă după oxigen. Este un semiconductor natural și este utilizat ca material principal pentru producerea de așchii de orice fel de microcircuite. Majoritatea siliciului este conținută în nisip obișnuit (în special cuarț) sub formă de dioxid de siliciu (SiO2).
Cu toate acestea, siliciul nu este singurul material. Cel mai apropiat dintre acesta și înlocuitorul său este germaniu, dar în procesul de îmbunătățire a producției, oamenii de știință identifică proprietăți semiconductoare bune în compușii altor elemente și se pregătesc să le testeze în practică sau deja.
Siliconul este un proces de purificare în mai multe etape: materiile prime pentru așchii nu pot conține mai multe impurități decât un atom străin pe miliard.
2 Siliciul este topit într-un container special și, prin scăderea tijei rotative răcite în interior, substanța este "înfășurată" pe ea prin intermediul forțelor de tensionare a suprafeței.
3 Ca urmare, se obțin semifabricate longitudinale (monocristale) cu secțiune transversală circulară, fiecare cântărind aproximativ 100 kg.
4 Piesa este taiata in discuri de silicon separate - placi, pe care vor fi localizate sute de microprocesoare. În aceste scopuri se utilizează mașini cu discuri de tăiere cu diamant sau plante abrazive.
5 Substraturile sunt lustruite până la un finisaj în oglindă pentru a elimina toate defectele de pe suprafață. Următorul pas este să aplicați cel mai bun strat fotopolimeric.
6 Substratul tratat este expus la radiații ultraviolete dure. În stratul fotopolimeric, apare o reacție chimică: lumina, care trece prin șabloane multiple, repetă modelele straturilor procesorului.
7 Dimensiunea reală a imaginii aplicate este de câteva ori mai mică decât șablonul real.
8 Zonele "gravate" prin radiații sunt spălate. Un model este obținut pe substratul de siliciu, care apoi suferă o fixare.
9 Următoarea etapă de fabricare a unui strat este ionizarea, în timpul căreia zonele de siliciu fără polimeri sunt bombardate cu ioni.
10 În locurile unde au lovit, proprietățile conductivității electrice se schimbă.
11 Polimerul rămas este îndepărtat și tranzistorul este aproape gata. În straturile izolatoare sunt realizate găuri care, datorită reacției chimice, sunt umplute cu atomi de cupru utilizați ca contacte.
12 Conectarea tranzistorilor este o cablare multi-nivel. Dacă priviți la microscop, puteți vedea pe cristal o mulțime de conductori de metal și atomi de siliciu plasați între ei sau înlocuitorii săi moderni.
13 O parte din substratul finit trece primul test de funcționalitate. În această etapă, fiecare dintre tranzistoarele selectate este alimentat cu curent, iar sistemul automat verifică parametrii de funcționare ai semiconductorului.
14 Substratul este tăiat la piesele individuale cu ajutorul celor mai fine roți de tăiere.
15 Cristalele anuale obținute ca urmare a acestei operațiuni sunt utilizate la fabricarea procesoarelor, iar cele respinse sunt trimise la deșeuri.
16 Un cristal separat de la care va fi fabricat procesorul este plasat între baza CPU și capacul de disipare a căldurii și "ambalat".
17 În timpul testării finale, procesoarele finite sunt verificate pentru a se conforma parametrilor necesari și numai apoi sortați. Pe baza datelor primite, un microcod este cusut în ele, permițând sistemului să determine în mod corect CPU-ul.
18 Dispozitivele finite sunt ambalate și expediate pe piață.
Informații interesante despre procesoare și despre producția lor
"Silicon Valley" (Silicon Valley, SUA, California)
A luat numele datorită elementului principal de construcție utilizat în producția de microcipuri.
"De ce sunt rotunde plăcile pentru producția de procesoare?" - cu siguranță veți întreba.
Pentru producția de cristale de siliciu se utilizează o tehnologie care permite obținerea numai a pieselor cilindrice, care sunt apoi tăiate în părți. Până în prezent, nimeni nu a reușit niciodată să producă o placă pătrată fără defecte.
De ce sunt microcipurile pătrate?
Această litografie face posibilă utilizarea zonei plăcii cu o eficiență maximă.
De ce procesoarele au atât de multe picioare / contacte?
În plus față de liniile de semnal, fiecare procesor are nevoie de o sursă de alimentare stabilă. Cu un consum de energie de aproximativ 100-120 wați și o tensiune joasă, un curent de până la 100 A poate curge prin contacte. O parte semnificativă a contactelor procesorului este dedicată sistemului de alimentare și este dublată.
Eliminarea deșeurilor de producție
Plăcile defecte anterioare, rămășițele lor și microcipurile defecte au devenit deșeuri. Până în prezent, dezvoltarea este în curs de desfășurare, permițându-le să fie utilizate ca bază pentru producerea celulelor solare.
"Costumul unui iepure".
Acest nume a fost dat unui alb total, pe care toți lucrătorii din spațiile de producție trebuie să le poarte. Acest lucru se face pentru a menține o curățenie maximă și o protecție împotriva introducerii accidentale a particulelor de praf în instalațiile de producție. "Costumul de iepure" a fost folosit pentru prima dată în fabrici pentru producția de procesoare în 1973 și de atunci a devenit un standard general acceptat.
Pentru producerea procesoarelor, este adecvat doar siliciul de cea mai înaltă puritate. Semifabricatele sunt curățate cu chimie specială.
Acesta este diametrul plăcilor de siliciu moderne pentru producția de procesoare.
Este mai pură decât aerul în incinta fabricilor pentru producerea de așchii, decât în sala de operații.
Chip-ul procesorului este foarte subțire (mai puțin de un milimetru), dar se poate potrivi mai complicate straturi structurale 20 de asociații de tranzistori care arată ca autostrăzi pe mai multe niveluri.
Atât de multe chipuri de procesor Intel Atom (care au cea mai mică suprafață între procesoarele moderne) sunt plasate pe o placă de 300 milimetri.
10 000 000 000 000 000 000
O sută de tranzistoare quintillion sub formă de elemente structurale ale microcipurilor sunt expediate din fabrici în fiecare an. Aceasta este de aproximativ 100 de ori mai mare decât numărul estimat de furnici de pe planetă.
Costul de fabricare a unui tranzistor în procesor de astăzi este egal cu prețul tipăririi unei scrisori în ziar.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: