Как пясъкът се превръща в процесор

На страниците на своя сайт Intel разказва за процеса на създаване на процесорите, например Core i7.

Силицият е вторият по разпространение химичен елемент на Земята – неговото съдържание в земната кора e около 25%. Пясъкът, особено кварцовият има високо съдържание на силиций във вид на диоксид и е основа за производството на полупроводници. Първоначално силицият минава няколко стадия на пречистване с цел да се премахнат от него всички странични елементи. В резултат се получава материал с название Electronic Grade Silicon, който може да съдържа не повече от един чужд атом на всеки 1 млрд. атома силиций. Почистеният и разтопен силиций се формира в голям кристал с диаметър 300 мм и тегло 100 кг, чистотата на който е 99,9999%.

Понататък кристалът се нарязва на тънки дискове, които се полират до образуване на огледална повърхност. Intel купува готовите 300 мм подложки от странични производители. Преди диаметърът на подложките е бил 50 мм, но постепенно с усвояването на „по-тънки“ производствени процеси, диаметърът им е увеличен, а себестойността на един чип намалява.

След това, на повърхността на подложката се нанася тънък слой светлочувствително покритие, което се експонира през маска с помощта на ултравиолетови лъчи и става разтворимо. С помощта на маската, под въздействието на ултравиолетовите лъчи във всеки слой на бъдещия процесор се формира определена шарка (както при фотографията), при това се използва леща, която значително намалява размера на изображението (обикновено четири пъти). По този начин, на една подложка могат да бъдат отпечатани стотици процесори. Главният работен елемент на процесора е транзисторът, който функционира като превключвател и регулира потока на електричеството. Към момента инженерите на Intel са способни да разположат до 30 милиона транзистора на главичката на топлийка. Тези и следващите операции се провеждат при ниво на детайлизация 50-200 нанометра.

Светлочувствителното покритие се премахва от повърхността на подложката с помощта на разтворител. Това покритие позволява да се създават отделни слоеве и елементи на материала, които не се премахват от повърхността на чипа с помощта на химикали (за разлика от тези фрагменти, които са получили доза ултравиолетови лъчи). В резултат се формира нужният отпечатък – процесът е аналогичен на създаването на печатни платки, само че в много по-миниатюрни мащаби.


Понататък следва прилагане на нов светлонечувствителен материал, експонация и премахване на излишното от повърхността на чипа, след което следва бомбардиране на повърхността на пластината с йони със скорост около 300 000 км/ч, в резултат на което става тяхната имплантация. След поредното премахване на светлочувствителния слой, материалите, които са били активирани от бомбардирането с йони, получават чужди атоми.

По този начин, на повърхността на подложката се образува тънък слой йони. След потапяне на подложката в меден сулфат, йоните на медта се преместват от позитивния анод (подложката) към отрицателния катод (транзисторите) – става галванично покритие и се образуват връзките между различните транзистори.

Излишните материали се премахват в процеса на полиране. Сега различните метални слоеве са свързани чрез различни транзистори и те трябва да бъдат подредени в съответствие с архитектурата и дизайна на всеки конкретен процесор. Независимо, че повърхността на чипа изглежда равна, на практика тя съдържа решетка, която се състои от 20 слоя и формира свързващите вериги.

Понататък готовите подложки със зададени транзисторни връзки минават функционален тест, в процеса на който се подава захранване на всеки отделен чип и се следи за съответствие с набелязаните параметри. След теста подложката се разрязва на отделни чипове и тези от тях, които са минали успешно теста, отиват на стадий опаковка.

Отделните годни чипове се разполагат на специална печатна платка-подложка и се покриват отгоре с топлоразсейващо капаче. Платката-подложка осъществява връзката между процесора и дънната платка, а капачето отвежда топлината от процесора.

След като външният вид на процесора е окончателно формен и той е готов за използване, минава втора фаза тестове, в която се проверяват неговите основни технически характеристики за съответствие със зададените критерии (работна честота, разсейвана мощност). На базата на резултатите от тестовете, процесорите с различни, но сходни характеристики се сортират, опаковат в подходящи кутии и отиват за продажба.

Twitter icon Facebook icon
Този сайт използва бисквитки (cookies). Ако желаете можете да научите повече тук.