Disa vite më parë, Intel prezantoi një proces hap pas hapi për prodhimin e mikroprocesorëve, nga rëra te produkti përfundimtar. Në fakt, procesi i prodhimit të qelizave gjysmëpërçuese duket vërtet i mahnitshëm.
Hapi 1. Rërë
Siliconi, i cili përbën rreth 25 për qind të të gjithë elementëve kimikë në koren e tokës sipas masës totale, është i dyti më i bollshëm pas oksigjenit. Rëra ka një përqindje të lartë të dioksidit të silikonit (SiO 2), i cili është përbërësi kryesor jo vetëm për prodhimin e procesorëve Intel, por edhe për industrinë e gjysmëpërçuesve në përgjithësi.
Silic i shkrirë
Substanca pastrohet në disa faza derisa të merret një silikon i klasës gjysmëpërçues i përdorur në gjysmëpërçues. Në fund të fundit, ajo vjen në formën e shufrave monokristaline me një diametër prej rreth 300 milimetra (12 inç). Më parë, shufrat kishin një diametër prej 200 milimetrash (8 inç), dhe në vitin e largët 1970 - edhe më pak - 50 milimetra (2 inç).
Në këtë nivel të prodhimit të procesorit, pas pastrimit, pastërtia e kristalit është një atom papastërtie për miliard atome silikoni. Pesha e shufrës është 100 kilogramë.
Hapi 3. Prerja e shufrës
Shufra pritet me një sharrë shumë të imët në feta individuale të quajtura vaferë. Secila prej tyre është e lëmuar më pas për të marrë një sipërfaqe të lëmuar nga pasqyra pa defekte. Pikërisht në këtë sipërfaqe të lëmuar do të aplikohen më pas telat e vegjël të bakrit.
Ekspozimi i shtresës fotorezistuese
Një lëng fotorezistues derdhet mbi një substrat që rrotullohet me shpejtësi të lartë (të njëjtat materiale përdoren në fotografinë tradicionale). Gjatë rrotullimit, në të gjithë sipërfaqen e nënshtresës formohet një shtresë rezistente e hollë dhe uniforme.
Lazeri ultravjollcë, nëpërmjet maskave dhe thjerrëzave, vepron në sipërfaqen e nënshtresës, duke formuar mbi të vija të vogla ultravjollcë të ndriçuara. Lente e bën imazhin e fokusuar 4 herë më të vogël se maska. Kudo ku linjat ultravjollcë prekin shtresën rezistente, ndodh një reaksion kimik, si rezultat i të cilit këto zona bëhen të tretshme.
Hapi 5. Gdhendje
Materiali i tretshëm fotorezist më pas tretet plotësisht me një tretës kimik. Kështu, një etchant kimik përdoret për të shpërndarë pjesërisht ose për të gdhendur një sasi të vogël të materialit gjysmëpërçues të lëmuar (substrate). Pjesa e mbetur e materialit fotorezistues hiqet nga një proces i ngjashëm shpëlarjeje, duke ekspozuar sipërfaqen e gdhendur të nënshtresës.
Formimi i shtresave
Fotorezistë shtesë (materiale të ndjeshme ndaj dritës) shtohen për të krijuar tela të vegjël bakri që në fund të fundit do të transmetojnë energji elektrike në/nga lidhësit e ndryshëm, të cilët gjithashtu lahen dhe ekspozohen. Më pas, procesi i lidhjes së joneve kryhet për të shtuar papastërti dhe për të mbrojtur vendet e depozitimit të joneve të bakrit nga sulfati i bakrit gjatë procesit të elektrikimit.
Në faza të ndryshme të këtyre proceseve të prodhimit të procesorit, shtohen materiale shtesë dhe gravuhen dhe lustrohen. Ky proces përsëritet 6 herë për të formuar 6 shtresa.
Produkti përfundimtar duket si një rrjet me shumë shirita bakri mikroskopikë që përçojnë energjinë elektrike. Disa prej tyre janë të lidhura me të tjerët, dhe disa janë të vendosura në një distancë të caktuar nga të tjerët. Por të gjithë përdoren për të njëjtin qëllim - për të transferuar elektrone. Me fjalë të tjera, ato janë krijuar për të ofruar të ashtuquajturën "punë të dobishme" (për shembull, duke shtuar dy numra sa më shpejt që të jetë e mundur, që është thelbi i modelit kompjuterik këto ditë).
Përpunimi me shumë shtresa përsëritet në secilën zonë të vogël të veçantë të sipërfaqes së nënshtresës në të cilën do të bëhen patate të skuqura. Duke përfshirë zona të tilla përfshijnë ato që ndodhen pjesërisht jashtë nënshtresës.
Hapi 7. Testimi
Sapo të aplikohen të gjitha shtresat metalike dhe të krijohen të gjithë transistorët, vjen koha për fazën tjetër të prodhimit të procesorëve Intel - testimin. Një pajisje me kunja të shumta vendoset në krye të çipit. Shumë tela mikroskopikë janë ngjitur në të. Çdo tel i tillë është i lidhur elektrikisht me çipin.
Për të riprodhuar funksionimin e çipit, një sekuencë sinjalesh testimi i transmetohet atij. Testi jo vetëm që verifikon aftësitë tradicionale llogaritëse, por kryen edhe diagnostifikim të brendshëm me vlerat e tensionit, sekuencat kaskaduese dhe funksione të tjera. Përgjigja e çipit në formën e një rezultati testimi ruhet në një bazë të dhënash të caktuar posaçërisht për këtë seksion të substratit. Ky proces përsëritet për çdo pjesë të nënshtresës.
Prerja e pllakave
Një sharrë shumë e vogël me një majë diamanti përdoret për të prerë futjet. Baza e të dhënave e përfunduar në hapin e mëparshëm përdoret për të përcaktuar se cilat çipa, të prera nga nënshtresa, mbahen dhe cilat janë hedhur poshtë.
Hapi 9. Mbyllje në rrethime
Të gjitha pllakat e punës janë të vendosura në rrethime fizike. Pavarësisht se pjatat ishin të testuara paraprakisht dhe u vendos që ato të funksionojnë si duhet, kjo nuk do të thotë se janë përpunues të mirë.
Procesi i kapsulimit i referohet kapsulimit të një çipi silikoni në një material nënshtrese me tela ari miniaturë të lidhur me kunjat e tij ose grupin e topave. BGA mund të gjendet në anën e pasme të kutisë. Në pjesën e sipërme të kasës është instaluar një lavaman i nxehtësisë. Është një trup metalik. Pas përfundimit të këtij procesi, CPU duket si një produkt i përfunduar i destinuar për konsum.
Shënim: Ngrohtësia metalike është një komponent kyç i pajisjeve të sotme gjysmëpërçuese me shpejtësi të lartë. Më parë, ngrohësit ishin qeramikë dhe nuk përdornin ftohje të detyruar. Kërkohej për disa modele 8086 dhe 80286 dhe për modelet që fillonin me 80386. Gjeneratat e mëparshme të procesorëve kishin shumë më pak transistorë.
Për shembull, 8086 kishte 29,000 transistorë, ndërsa njësitë moderne të përpunimit qendror kanë qindra miliona transistorë. Një numër kaq i vogël i tranzistorëve sipas standardeve të sotme nuk gjeneronte nxehtësi të mjaftueshme për të kërkuar ftohje aktive. Për t'i ndarë këta procesorë nga ata që kërkojnë këtë lloj ftohjeje, patate të skuqura qeramike më pas u emëruan "Kërkon një lavaman ngrohjeje".
Procesorët modernë gjenerojnë nxehtësi të mjaftueshme për t'u shkrirë në sekonda. Vetëm prania e një ngrohësi të lidhur me ngrohësin e madh dhe ventilatorin i lejon ata të funksionojnë për një kohë të gjatë.
Renditja e procesorëve sipas karakteristikave
Në këtë fazë të prodhimit, procesori duket ashtu siç është blerë në dyqan. Megjithatë, kërkohet një hap më shumë për të përfunduar procesin e prodhimit të tij. Quhet renditje.
Ky hap mat performancën aktuale të një CPU individuale. Maten parametra të tillë si tensioni, frekuenca, performanca, shpërndarja e nxehtësisë dhe karakteristika të tjera.
Çipat më të mirë depozitohen si produkte të klasës më të lartë. Ato tregtohen jo vetëm si komponentët më të shpejtë, por edhe si modele me tension të ulët dhe ultra të ulët.
Çipat që nuk arritën në grupin kryesor të procesorëve shpesh tregtohen si shpejtësi më të ulëta të orës. Për më tepër, procesorët me katër bërthama të nivelit të ulët mund të tregtohen si me dy ose tre bërthama.
Performanca e procesorit
Procesi i renditjes përcakton vlerat përfundimtare të shpejtësisë, stresit dhe karakteristikave termike. Për shembull, në një nënshtresë standarde, vetëm 5% e çipave të prodhuar mund të funksionojnë në frekuenca mbi 3.2 GHz. Në të njëjtën kohë, 50% e çipave mund të funksionojnë në 2.8 GHz.
Prodhuesit e procesorëve po hetojnë vazhdimisht arsyet pse shumica e procesorëve të prodhuar janë të frekuentuar në 2.8 GHz në vend të 3.2 GHz të kërkuar. Herë pas here, mund të bëhen ndryshime në dizajnin e procesorit për të përmirësuar performancën.
Rentabiliteti i prodhimit
Rentabiliteti i biznesit për prodhimin e përpunuesve dhe shumicës së elementeve gjysmëpërçues është në intervalin 33-50%. Kjo do të thotë që të paktën 1/3 deri në 1/2 e vaferave në çdo substrat janë duke punuar dhe kompania është fitimprurëse në këtë rast.
Intel ka një diferencë funksionimi prej 95% duke përdorur teknologjinë 45 nm për nënshtresën e saj 300 mm. Kjo do të thotë se nëse mund të bëhen 500 vafera silikoni nga një substrat, 475 prej tyre do të funksionojnë dhe vetëm 25 do të hidhen. Sa më shumë vaferë të mund të merren nga një substrat, aq më shumë fitim do të ketë kompania.
Teknologjitë e Intel që përdoren sot
Historia e aplikimit të teknologjive të reja Intel për prodhimin masiv të procesorëve:
- 1999 - 180 nm;
- 2001 - 130 nm;
- 2003 - 90 nm;
- 2005 - 65 nm;
- 2007 - 45 nm;
- 2009 - 32 nm;
- 2011 - 22 nm;
- 2014 - 14 nm;
- 2019 - 10 nm (i planifikuar).
Në fillim të vitit 2018, Intel njoftoi shtyrjen e prodhimit masiv të procesorëve 10nm për në vitin 2019. Arsyeja për këtë është kostoja e lartë e prodhimit. Për momentin, kompania vazhdon të furnizojë procesorë 10 nm në vëllime të vogla.
Le të karakterizojmë teknologjitë e procesorit Intel për sa i përket kostos. Menaxhmenti i kompanisë e shpjegon koston e lartë me një cikël të gjatë prodhimi dhe përdorimin e një numri të madh maskash. Teknologjia 10 nm bazohet në litografinë ultravjollcë të thellë (DUV) duke përdorur lazer që veprojnë në një gjatësi vale prej 193 nm.
Procesi 7 nm do të përdorë litografi ekstreme ultravjollcë (EUV) duke përdorur lazer që veprojnë në 13.5 nm. Kjo gjatësi vale shmang shumë modele që përdoren zakonisht për procesin 10 nm.
Inxhinierët e kompanisë besojnë se në këtë pikë është e nevojshme të lustrohet teknologjia DUV dhe të mos hidhet direkt në procesin 7nm. Kështu, procesorët që përdorin teknologjinë 10 nm do të hiqen aktualisht.
Perspektiva e prodhimit të mikroprocesorit AMD
AMD është i vetmi konkurrent real i Intel në tregun e procesorëve sot. Për shkak të gabimeve të Intel në lidhje me teknologjinë 10nm, AMD ka përmirësuar pak pozicionin e saj në treg. Prodhimi masiv i Intel duke përdorur procesin e prodhimit 10 nm është shumë prapa. AMD dihet se përdor një palë të tretë për të prodhuar çipat e saj. Dhe tani është krijuar një situatë kur AMD për prodhim përdor të gjitha teknologjitë e procesorit 7-nm që nuk janë inferiore ndaj konkurrentit kryesor.
Prodhuesit kryesorë të palëve të treta të pajisjeve gjysmëpërçuese që përdorin teknologji të reja për logjikën komplekse janë Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC), GlobalFoundaries me bazë në SHBA dhe Samsung Foundry e Koresë.
AMD planifikon të përdorë TSMC ekskluzivisht për mikroprocesorët e saj të gjeneratës së ardhshme. Në këtë rast do të aplikohen teknologji të reja për prodhimin e përpunuesve. Kompania tashmë ka lëshuar një numër produktesh duke përdorur procesin 7nm, duke përfshirë një GPU 7nm. E para është planifikuar të dalë në vitin 2019. Është planifikuar të fillojë prodhimi masiv i mikroqarqeve 5 nm në 2 vjet.
GlobalFoundaries hoqi dorë nga zhvillimi i procesit 7 nm për t'u fokusuar në zhvillimin e proceseve të tij 14/12 nm për klientët që synojnë tregjet me rritje të lartë. AMD po bën investime shtesë në GlobalFoundaries për të prodhuar procesorë të gjeneratës aktuale AMD Ryzen, EPYC dhe Radeon.
Prodhimi i mikroprocesorëve në Rusi
Objektet kryesore të prodhimit mikroelektronik ndodhen në qytetet Zelenograd (Mikron, Angstrem) dhe Moskë (Crocus). Bjellorusia gjithashtu ka prodhimin e vet mikroelektronik - kompania Integral, e cila përdor procesin teknologjik 0,35 mikron.
Përpunuesit janë prodhuar në Rusi nga kompanitë MCST dhe Baikal Electronics. Zhvillimi më i fundit i MCST është procesori Elbrus-8S. Është një mikroprocesor me 8 bërthama me frekuencë 1.1-1.3 GHz. Performanca e procesorit rus është 250 gigaflops (operacione me pikë lundruese për sekondë). Përfaqësuesit e kompanisë deklarojnë se në një numër treguesish procesori mund të konkurrojë edhe me liderin e industrisë - Intel.
Prodhimi do të vazhdojë me modelin Elbrus-16 me një frekuencë prej 1.5 GHz (indeksi dixhital në emër tregon numrin e bërthamave). Këta mikroprocesorë do të prodhohen në masë në Tajvan. Kjo duhet të ndihmojë në uljen e çmimit. Siç e dini, çmimi i produkteve të kompanisë është i tepruar. Në të njëjtën kohë, për nga karakteristikat, komponentët janë dukshëm inferiorë ndaj kompanive lider në këtë sektor të ekonomisë. Deri më tani, përpunues të tillë do të përdoren vetëm në organizatat qeveritare dhe për qëllime të mbrojtjes. Si teknologji për prodhimin e përpunuesve të kësaj linje do të përdoret një proces teknologjik 28 nm.
Baikal Electronics prodhon përpunues për përdorim industrial. Në veçanti, kjo vlen për modelin Baikal T1. Zona e aplikimit të saj janë ruterat, sistemet CNC dhe pajisjet e zyrës. Kompania nuk ndalet me kaq dhe tashmë është duke zhvilluar një procesor për kompjuterë personalë - "Baikal M". Ende ka pak informacion për karakteristikat e tij. Dihet se ka një procesor me 8 bërthama me mbështetje për deri në 8 bërthama grafike. Avantazhi i këtij mikroprocesori do të jetë efikasiteti i tij energjetik.
Mikroprocesorët modernë janë ndër pajisjet më komplekse të prodhuara nga njeriu. Prodhimi i një kristali gjysmëpërçues kërkon shumë më tepër burime sesa, të themi, ndërtimi i një ndërtese shumëkatëshe ose organizimi i një ngjarjeje të madhe ekspozite. Sidoqoftë, falë lëshimit masiv të CPU në terma monetarë, ne nuk e vërejmë këtë dhe vështirë se dikush mendon për gjithë madhështinë e elementeve që zënë një vend kaq të spikatur brenda njësisë së sistemit. Ne vendosëm të studiojmë detajet e prodhimit të përpunuesve dhe të tregojmë rreth tyre në këtë material. Për fat të mirë, ka informacion të mjaftueshëm për këtë temë në Ueb sot, dhe një përzgjedhje e specializuar e prezantimeve dhe rrëshqitjeve nga Intel Corporation ju lejon të përfundoni detyrën sa më qartë që të jetë e mundur. Ndërmarrjet e gjigantëve të tjerë të industrisë së gjysmëpërçuesve funksionojnë në të njëjtin parim, kështu që mund të themi me besim se të gjitha mikroqarqet moderne kalojnë nëpër një rrugë identike krijimi.
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
Gjëja e parë që vlen të përmendet janë blloqet e ndërtimit për përpunuesit. Siliconi është elementi i dytë më i bollshëm në planet pas oksigjenit. Është një gjysmëpërçues natyral dhe përdoret si materiali kryesor për prodhimin e çipave të të gjitha llojeve të mikroqarqeve. Pjesa më e madhe e silikonit gjendet në rërën e zakonshme (veçanërisht në kuarc) në formën e dioksidit të silikonit (SiO2).
Sidoqoftë, silikoni nuk është materiali i vetëm. I afërmi dhe zëvendësuesi i tij më i afërt është germani, megjithatë, në procesin e përmirësimit të prodhimit, shkencëtarët zbulojnë veti të mira gjysmëpërçuese në komponimet e elementeve të tjerë dhe po përgatiten t'i testojnë ato në praktikë ose po e bëjnë tashmë.
1 Siliconi kalon përmes një procesi pastrimi me shumë faza: lëndët e para për mikroqarqet nuk mund të përmbajnë më shumë papastërti se një atom i huaj në një miliard.
2 Siliconi shkrihet në një enë të veçantë dhe, duke ulur brenda një shufër rrotulluese të ftohur vazhdimisht, substanca "plagoset" mbi të falë forcave të tensionit sipërfaqësor.
3 Si rezultat, fitohen bileta gjatësore (kristale të vetme) me prerje rrethore, secila me peshë rreth 100 kg.
4 Pjesa e punës pritet në disqe silikoni të veçantë - vafera në të cilat do të vendosen qindra mikroprocesorë. Për këto qëllime përdoren makina me disqe prerëse diamanti ose makina gërryese me tela.
5 Nënshtresat janë lëmuar deri në një përfundim pasqyre për të eliminuar të gjitha papërsosmëritë e sipërfaqes. Hapi tjetër është aplikimi i shtresës më të hollë të fotopolimerit.
6 Substrati i trajtuar është i ekspozuar ndaj rrezatimit të ashpër ultravjollcë. Një reaksion kimik zhvillohet në shtresën fotopolimer: drita, duke kaluar nëpër shabllone të shumta, përsërit modelet e shtresave të CPU.
7 Madhësia aktuale e imazhit të aplikuar është disa herë më e vogël se shablloni aktual.
8 Zonat e "gdhendura" nga rrezatimi janë larë. Në nënshtresën e silikonit formohet një model, i cili më pas shërohet.
9 Faza tjetër në prodhimin e një shtrese është jonizimi, gjatë së cilës rajonet e silikonit pa polimer bombardohen me jone.
10 Në vendet ku godasin ndryshojnë vetitë e përçueshmërisë elektrike.
11 Polimeri i mbetur hiqet dhe transistori është pothuajse i përfunduar. Në shtresat izoluese bëhen vrima, të cilat, për shkak të një reaksioni kimik, mbushen me atome bakri që përdoren si kontakte.
12 Lidhja e transistorëve është një instalime elektrike me shumë nivele. Nëse shikoni përmes një mikroskopi, mund të shihni shumë përçues metalikë në atomet e kristalit dhe të silikonit ose zëvendësuesit e tij modernë të vendosur midis tyre.
13 Një pjesë e substratit të përfunduar kalon testin e parë funksional. Në këtë fazë, rryma furnizohet me secilin prej transistorëve të zgjedhur, dhe sistemi i automatizuar kontrollon parametrat e gjysmëpërçuesit.
14 Nënshtresa pritet në copa individuale duke përdorur rrotat më të mira prerëse.
15 Kristalet e mira të marra si rezultat i këtij operacioni përdoren në prodhimin e përpunuesve, dhe ato me defekt dërgohen në mbeturina.
16 Midis bazës (substratit) të CPU-së dhe mbulesës së ftohësit, vendoset një mbulesë e veçantë, nga e cila do të bëhet procesori dhe "paketohet".
17 Gjatë testimit përfundimtar, procesorët e përfunduar kontrollohen për pajtueshmërinë me parametrat e kërkuar dhe vetëm atëherë renditen. Bazuar në të dhënat e marra, mikrokodi futet në to, duke lejuar sistemin të identifikojë siç duhet CPU-në.
18 Pajisjet e gatshme paketohen dhe dërgohen në treg.
 |
 |
 |
 |
Fakte interesante rreth procesorëve dhe prodhimit të tyre
"Silicon Valley" (Silicon Valley, SHBA, Kaliforni)
Ai mori emrin e tij nga blloku kryesor i ndërtimit që përdoret në prodhimin e mikroçipëve.
Pse pllakat e procesorit janë të rrumbullakëta?- ndoshta pyet.
Për prodhimin e kristaleve të silikonit përdoret një teknologji që bën të mundur marrjen e vetëm boshllëqeve cilindrike, të cilat më pas priten në copa. Deri më tani, askush nuk ka arritur të prodhojë një pllakë katrore pa defekte.
Pse mikroçipet janë katrore?
Është kjo lloj litografie që bën të mundur përdorimin e zonës së pllakës me efikasitet maksimal.
Pse procesorët kanë nevojë për kaq shumë kunja / kunja?
Përveç linjave të sinjalit, çdo procesor ka nevojë për një furnizim të qëndrueshëm me energji elektrike për të funksionuar. Me një konsum të energjisë prej rreth 100-120 W dhe një tension të ulët, një rrymë deri në 100 A mund të rrjedhë përmes kontakteve. Një pjesë e konsiderueshme e kontakteve të CPU-së janë ndarë posaçërisht për sistemin e furnizimit me energji elektrike dhe janë të dyfishuara.
Hedhja e mbetjeve të prodhimit
Më parë, pllakat me defekt, mbetjet e tyre dhe mikroçipet e dëmtuara shkuan dëm. Sot po zhvillohen zhvillime që i lejojnë ato të përdoren si bazë për prodhimin e qelizave diellore.
"Kostumi i lepurit".
Me këtë emër u vunë kominoshe të bardha, të cilat duhet të vishen nga të gjithë punëtorët në objektet e prodhimit. Kjo bëhet për të ruajtur pastërtinë maksimale dhe për të parandaluar hyrjen e grimcave aksidentale të pluhurit në objektet e prodhimit. Kostumi i lepurit u përdor për herë të parë në fabrikat e përpunuesve në 1973 dhe që atëherë është bërë standardi i pranuar.
99,9999%
Vetëm silikoni i pastërtisë më të lartë është i përshtatshëm për prodhimin e përpunuesve. Pjesët e punës pastrohen me kimikate speciale.
300 mm
Ky është diametri i vaferave moderne të silikonit për përpunuesit e prodhimit.
1000 herë
Është ajri shumë më i pastër në ambientet e fabrikave për prodhimin e çipsave sesa në sallën e operacionit.
20 shtresa
Kristali i procesorit është shumë i hollë (më pak se një milimetër), por përmban më shumë se 20 shtresa të kombinimeve strukturore më komplekse të transistorëve që duken si autostrada me shumë nivele.
2500
Ky është numri i kristaleve të procesorit Intel Atom (të cilët kanë sipërfaqen më të vogël midis CPU-ve moderne) të vendosura në një vaferë 300 mm.
10 000 000 000 000 000 000
Njëqind kuintilionë tranzistorë në formën e blloqeve të ndërtimit të mikroçipit dërgohen nga fabrikat çdo vit. Ky është rreth 100 herë numri i llogaritur i milingonave në planet.
A
Kostoja e prodhimit të një transistori në një procesor sot është e barabartë me koston e printimit të një shkronje në një gazetë.
Në procesin e përgatitjes së artikullit, u përdorën materiale nga faqja zyrtare e Intel Corporation, www.intel.ua
Siç u premtua - një histori e detajuar se si bëhen përpunuesit ... duke filluar nga rëra. Gjithçka që keni dashur të dini, por keni pasur frikë të pyesni)
Unë kam folur tashmë për " Ku prodhohen procesorët?"Dhe ç'farë" Vështirësitë e prodhimit“Qëndroni në këtë rrugë. Sot do të flasim drejtpërdrejt për vetë prodhimin - "brenda dhe jashtë".
Prodhimi i procesorit
Kur ndërtohet fabrika për prodhimin e përpunuesve që përdorin teknologjinë e re, ajo ka 4 vjet për të rikuperuar investimin (më shumë se 5 miliardë dollarë) dhe për të nxjerrë fitim. Nga llogaritjet e thjeshta sekrete, rezulton se fabrika duhet të prodhojë të paktën 100 pllaka pune në orë.Shkurtimisht, procesi i prodhimit të një procesori duket si ky: një kristal i vetëm i një forme cilindrike rritet nga silikoni i shkrirë në pajisje speciale. Shufra e përftuar ftohet dhe pritet në "petulla", sipërfaqja e së cilës rrafshohet me kujdes dhe lëmohet deri në një përfundim pasqyre. Më pas, në “dhomat e pastra” të fabrikave të gjysmëpërçuesve, krijohen qarqe të integruara në vafera silikoni me anë të fotolitografisë dhe gravurës. Pas ri-pastrimit të pllakave, specialistët e laboratorit nën një mikroskop kryejnë testimin selektiv të përpunuesve - nëse gjithçka është në rregull, atëherë pllakat e përfunduara priten në procesorë të veçantë, të cilët më vonë mbyllen në strehë.
Mësimet e kimisë
Le të hedhim një vështrim më të afërt në të gjithë procesin. Përmbajtja e silikonit në koren e tokës është rreth 25-30% në masë, për shkak të së cilës ky element zë vendin e dytë pas oksigjenit për nga përhapja. Rëra, veçanërisht rëra kuarci, ka një përqindje të lartë të silikonit në formën e dioksidit të silikonit (SiO 2) dhe në fillim të procesit të prodhimit është komponenti bazë për krijimin e gjysmëpërçuesve.Fillimisht, SiO 2 merret në formën e rërës, e cila reduktohet me koks në furrat me hark (në një temperaturë prej rreth 1800 ° C):
Këto reaksione duke përdorur riciklimin e nënprodukteve të formuara që përmbajnë silikon, ulin koston dhe eliminojnë problemet mjedisore:
2SiHCl 3 SiH 2 Cl 2 + SiCl 4Hidrogjeni që rezulton mund të përdoret në shumë vende, por më e rëndësishmja është se u përftua silikoni "elektronik", i pastër-pastër (99,9999999%). Pak më vonë, një farë ("pika e rritjes") hidhet në shkrirjen e silikonit të tillë, i cili dalëngadalë tërhiqet nga kutia. Si rezultat, formohet i ashtuquajturi "boule" - një kristal i vetëm me lartësinë e një të rrituri. Pesha është e përshtatshme - në prodhim, një fuçi e tillë peshon rreth 100 kg.
2SiH 2 Cl 2 SiH 3 Cl + SiHCl 3
2SiH 3 Cl SiH 4 + SiH 2 Cl 2
SiH 4 Si + 2H 2
Shufra lyhet me "zero" :) dhe pritet me sharrë diamanti. Në dalje - vafera (me emrin e koduar "waffle") me trashësi rreth 1 mm dhe një diametër 300 mm (~ 12 inç; këto janë pikërisht ato që përdoren për teknologjinë e procesit 32 nm me teknologjinë HKMG, High-K / Metal Gate. ). Një herë e një kohë Intel përdorte disqe me një diametër prej 50 mm (2 "), dhe në të ardhmen e afërt tashmë është planifikuar të kalojë në pllaka me diametër 450 mm - kjo justifikohet të paktën nga pikëpamja e uljes së kostos Duke folur për kursimet, të gjitha këto kristale janë rritur jashtë Intel-it; ato janë blerë diku tjetër për prodhimin e procesorëve.
Çdo pjatë është e lëmuar, e bërë krejtësisht e sheshtë, duke e sjellë sipërfaqen e saj në një shkëlqim si pasqyrë.
Prodhimi i çipave përbëhet nga më shumë se treqind operacione, si rezultat i të cilave më shumë se 20 shtresa formojnë një strukturë komplekse tre-dimensionale - vëllimi i artikullit të disponueshëm në Habré nuk do të na lejojë të përshkruajmë shkurtimisht as gjysmën e kësaj liste :) Prandaj , shumë shkurt dhe vetëm për fazat më të rëndësishme.
Kështu që. Është e nevojshme të transferohet struktura e procesorit të ardhshëm në vaferat e lëmuara të silikonit, domethënë të futen papastërtitë në zona të caktuara të vaferës së silikonit, të cilat në fund të fundit formojnë transistorët. Si ta bëjmë atë? Në përgjithësi, aplikimi i shtresave të ndryshme në një nënshtresë procesori është një shkencë e tërë, sepse edhe në teori një proces i tillë nuk është i lehtë (për të mos përmendur praktikën, duke marrë parasysh shkallën) ... por është kaq bukur të kuptosh kompleksin;) Epo, ose të paktën përpiquni ta kuptoni.
Fotolitografia
Problemi zgjidhet me ndihmën e teknologjisë së fotolitografisë - procesi i gdhendjes selektive të shtresës sipërfaqësore duke përdorur një fotomaskë mbrojtëse. Teknologjia është ndërtuar mbi parimin e "dritë-shabllon-fotorezist" dhe vazhdon si më poshtë:- Një shtresë materiali aplikohet në nënshtresën e silikonit, nga e cila do të formohet modeli. Është aplikuar fotorezistues- një shtresë e materialit fotosensiv polimer që ndryshon vetitë e tij fiziko-kimike kur rrezatohet me dritë.Struktura e kërkuar vizatohet në një maskë fotografike - si rregull, është një pllakë e bërë nga xhami optik, mbi të cilën fotografohen zona të errëta. Çdo shabllon i tillë përmban një nga shtresat e procesorit të ardhshëm, kështu që duhet të jetë shumë i saktë dhe praktik.
- Prodhuar duke ekspozuar(ndriçimi i shtresës së fotografisë për një periudhë kohore të përcaktuar saktësisht) përmes një fotomaske
- Heqja e fotorezistit të përdorur.
Ndonjëherë është thjesht e pamundur të depozitoni materiale të caktuara në vendet e duhura në pjatë, kështu që është shumë më e lehtë të aplikoni materialin menjëherë në të gjithë sipërfaqen, duke hequr tepricën nga ato vende ku nuk është e nevojshme - imazhi i mësipërm tregon aplikimi i fotorezistit në ngjyrë blu.
Pllaka rrezatohet me një rrjedhë jonesh (atome të ngarkuar pozitivisht ose negativisht), të cilat depërtojnë nën sipërfaqen e pllakës në vende të caktuara dhe ndryshojnë vetitë përcjellëse të silikonit (zonat e gjelbra janë atome të huaja të ngulitura).
Si të izoloni zonat që nuk kërkojnë trajtim pas? Para litografisë, një film dielektrik mbrojtës aplikohet në sipërfaqen e meshës së silikonit (në një temperaturë të lartë në një dhomë të veçantë) - siç thashë tashmë, në vend të dioksidit tradicional të silikonit, Intel filloi të përdorë një dielektrik High-K. Është më i trashë se dioksidi i silikonit, por në të njëjtën kohë ka të njëjtat veti kapacitative. Për më tepër, për shkak të rritjes së trashësisë, rryma e rrjedhjes përmes dielektrikës zvogëlohet, dhe si rezultat, u bë e mundur të merren përpunues më efikas të energjisë. Në përgjithësi, këtu është shumë më e vështirë të sigurohet uniformiteti i këtij filmi në të gjithë sipërfaqen e pllakës - në këtë drejtim, në prodhim përdoret kontrolli i temperaturës me saktësi të lartë.
Pra, kjo është ajo. Në ato vende që do të trajtohen me papastërti, nuk nevojitet një film mbrojtës - ai hiqet me kujdes me gdhendje (duke hequr zonat e shtresës për të formuar një strukturë shumështresore me veti të caktuara). Dhe si ta hiqni atë jo kudo, por vetëm në zonat e nevojshme? Për këtë, një shtresë tjetër fotorezisti duhet të aplikohet në majë të filmit - për shkak të forcës centrifugale të pllakës rrotulluese, ajo aplikohet në një shtresë shumë të hollë.
Në fotografi, drita kaloi përmes filmit negativ, goditi sipërfaqen e letrës fotografike dhe ndryshoi vetitë e saj kimike. Në fotolitografi, parimi është i ngjashëm: drita kalohet përmes një fotomaske në një fotorezist, dhe në ato vende ku kaloi nëpër maskë, zona individuale të fotorezistit ndryshojnë vetitë. Rrezatimi i dritës transmetohet përmes maskave dhe fokusohet në substrat. Për fokusim të saktë, kërkohet një sistem i veçantë lentesh ose pasqyrash që jo vetëm që mund të zvogëlojë prerjen e imazhit në maskë në madhësinë e një çipi, por edhe ta projektojë me saktësi atë në pjesën e punës. Pllakat e printuara janë zakonisht katër herë më të vogla se vetë maskat.
I gjithë fotorezisti i shpenzuar (i cili ka ndryshuar tretshmërinë e tij nën veprimin e rrezatimit) hiqet me një zgjidhje të veçantë kimike - së bashku me të, një pjesë e substratit nën fotorezistin e ndriçuar shpërndahet. Pjesa e substratit që u fsheh nga drita nga maska nuk do të tretet. Ai formon një përcjellës ose një element aktiv të ardhshëm - rezultati i kësaj qasjeje janë modele të ndryshme të qarqeve të shkurtra në secilën shtresë të mikroprocesorit.
Në fakt, të gjithë hapat e mëparshëm ishin të nevojshëm për të krijuar struktura gjysmëpërçuese në vendet e nevojshme duke futur një papastërti dhuruese (n-tip) ose pranues (p-lloj). Supozoni se duhet të bëjmë një rajon përqendrimi të bartësit të tipit p në silikon, domethënë një brez përçues vrimash. Për këtë, pllaka përpunohet duke përdorur një pajisje të quajtur implantues- Jonet e borit me energji gjigande nxirren nga përshpejtuesi i tensionit të lartë dhe shpërndahen në mënyrë të barabartë në zonat e pambrojtura të formuara gjatë fotolitografisë.
Aty ku dielektriku është hequr, jonet depërtojnë në shtresën e pambrojtur të silikonit - përndryshe, ato "ngecin" në dielektrikë. Pas procesit tjetër të gravimit, mbetjet e dielektrikut hiqen dhe zonat mbeten në pllakën në të cilën bor është lokalisht i pranishëm. Është e qartë se përpunuesit modernë mund të kenë disa shtresa të tilla - në këtë rast, një shtresë dielektrike rritet përsëri në figurën që rezulton dhe më pas gjithçka shkon përgjatë një shtegu të shkelur - një shtresë tjetër fotorezisti, procesi i fotolitografisë (tashmë duke përdorur një maskë të re) , gravurë, implantim ... mirë, e kuptove.
Madhësia karakteristike e transistorit tani është 32 nm, dhe gjatësia e valës me të cilën përpunohet silikoni nuk është as drita e zakonshme, por një lazer special ultravjollcë excimer - 193 nm. Sidoqoftë, ligjet e optikës nuk lejojnë zgjidhjen e dy objekteve të vendosura në një distancë prej më pak se gjysma e gjatësisë së valës. Kjo është për shkak të difraksionit të dritës. Si të jesh? Për të përdorur truket e ndryshme - për shembull, përveç lazerëve excimer të lartpërmendur, të cilët shkëlqejnë shumë në spektrin ultravjollcë, fotolitografia moderne përdor optikë reflektuese me shumë shtresa duke përdorur maska speciale dhe një proces të veçantë fotolitografik zhytjeje (zhytjeje).
Elementet logjike që formohen në procesin e fotolitografisë duhet të lidhen me njëri-tjetrin. Për ta bërë këtë, pllakat vendosen në një zgjidhje të sulfatit të bakrit, në të cilin, nën veprimin e një rryme elektrike, atomet metalike "vendosen" në "kalimet" e mbetura - si rezultat i këtij procesi galvanik, formohen rajone përcjellëse. që krijojnë lidhje ndërmjet pjesëve individuale të "logjikës" së procesorit. Veshja e tepërt përçuese hiqet me lustrim.
Shtrirje në shtëpi
Hurray - pjesa më e vështirë është prapa. Mbetet një mënyrë e ndërlikuar për të lidhur "mbetjet" e transistorëve - parimi dhe sekuenca e të gjitha këtyre lidhjeve (autobusëve) quhet arkitektura e procesorit. Këto lidhje janë të ndryshme për secilin procesor - megjithëse qarqet duken plotësisht të sheshta, në disa raste mund të përdoren deri në 30 nivele të "telave" të tillë. Nga një distancë (me një zmadhim shumë të lartë), gjithçka duket si një kryqëzim rrugor futuristik - dhe në fund të fundit, dikush po i projekton këto ngatërrime!
Kur përfundon përpunimi i vaferave, vaferat transferohen nga prodhimi në punishten e montimit dhe testimit. Atje, kristalet i nënshtrohen testeve të para, dhe ato që kalojnë testin (dhe kjo është shumica dërrmuese) priten nga nënshtresa me një pajisje të veçantë.
Në fazën tjetër, procesori është i paketuar në një substrat (në figurë, një procesor Intel Core i5, i përbërë nga një CPU dhe një çip grafik HD).
Përshëndetje fole!
Nënshtresa, mbulesa dhe mbulesa e transferimit të nxehtësisë janë të lidhura së bashku - ky është produkti që do të nënkuptojmë kur themi fjalën "procesor". Nënshtresa e gjelbër krijon një ndërfaqe elektrike dhe mekanike (ari përdoret për të lidhur elektrikisht mikroqarkun e silikonit me kutinë), falë të cilit do të jetë e mundur instalimi i procesorit në një prizë të motherboard - në fakt, kjo është vetëm një platformë në të cilën kontaktet nga çipi i vogël janë me tela. Mbulesa e shpërndarjes së nxehtësisë është një ndërfaqe termike që ftoh procesorin gjatë funksionimit - është me këtë mbulesë që sistemi i ftohjes do të ngjitet, qoftë një radiator më i ftohtë ose një bllok uji i shëndetshëm.
Prizë(lidhës i procesorit qendror) - një lidhës prizë ose fole e krijuar për instalimin e një procesori qendror. Përdorimi i një lidhësi në vend të shkyçjes së drejtpërdrejtë të procesorit në motherboard e bën më të lehtë zëvendësimin e procesorit për të përmirësuar ose riparuar kompjuterin tuaj. Lidhësi mund të projektohet për të instaluar procesorin aktual ose kartën CPU (për shembull, në Pegasos). Çdo slot lejon instalimin e vetëm një lloji të caktuar procesori ose karte CPU.
Në fazën përfundimtare të prodhimit, përpunuesit e përfunduar i nënshtrohen testeve përfundimtare për pajtueshmërinë me karakteristikat kryesore - nëse gjithçka është në rregull, atëherë përpunuesit renditen në rendin e duhur në tabaka speciale - në këtë formë, përpunuesit do të shkojnë te prodhuesit ose shkoni te shitjet OEM. Një grup tjetër do të dalë në shitje në formën e versioneve BOX - në një kuti të bukur së bashku me një sistem ftohjeje stoku.
Fund
Tani imagjinoni që kompania po shpall, për shembull, 20 procesorë të rinj. Ata janë të gjithë të ndryshëm nga njëri-tjetri - numri i bërthamave, madhësia e cache-it, teknologjitë e mbështetura ... Çdo model procesori përdor një numër të caktuar transistorësh (të llogaritur në miliona dhe madje miliarda), parimin e tij të lidhjes së elementeve ... Dhe të gjitha kjo duhet të projektohet dhe krijohet / automatizohet - shabllone, lente, litografi, qindra parametra për secilin proces, testim ... Dhe e gjithë kjo duhet të funksionojë gjatë gjithë kohës, në disa fabrika menjëherë ... Si rezultat, pajisjet duhet të shfaqen që nuk kanë vend për gabime në funksionim ... Dhe kostoja e këtyre kryeveprave teknologjike duhet të jetë brenda kufijve të mirësjelljes ... Unë jam pothuajse i sigurt në faktin se ju, si unë, gjithashtu nuk mund ta imagjinoni të gjithë vëllimin e punës duke u bërë, për të cilën u përpoqa t'ju tregoja sot.Epo, dhe diçka më befasuese. Imagjinoni që ju jeni një shkencëtar i madh pesë minuta më parë - keni hequr me kujdes kapakun që shpërndante nxehtësinë e procesorit dhe përmes një mikroskopi të madh mund të shihni strukturën e procesorit - të gjitha këto lidhje, transistorë ... madje skicove diçka në një një copë letër për të mos harruar. A mendoni se është e lehtë të studiohen parimet e procesorit, duke pasur vetëm këto të dhëna dhe të dhëna se cilat detyra mund të zgjidhen me ndihmën e këtij procesori? Më duket se afërsisht e njëjta pamje tani është e dukshme për shkencëtarët që po përpiqen të studiojnë punën e trurit të njeriut në një nivel të ngjashëm. Vetëm nëse besoni mikrobiologët e Stanfordit, në një tru të vetëm njerëzor
KU prodhohen procesorët Intel
Siç kam shkruar në një postim të mëparshëm, Intel aktualisht ka 4 fabrika të afta për të prodhuar në masë procesorë 32 nm: D1D dhe D1C në Oregon, Fab 32 në Arizona dhe Fab 11X në New Mexico.
Le të shohim se si funksionojnë
Lartësia e çdo fabrike të procesorëve Intel Niveli i sistemit të ventilimit Mikroprocesori përbëhet nga miliona transistorë Niveli i dhomës së pastër Kati mbulon sipërfaqen e disa fushave të futbollit Përveç kërkesave të shtuara për sterilitetin e dhomës, Niveli më i ulët Projektuar për sistemet që mbështesin funksionimin e Niveli inxhinierik |
Duhen rreth 3 vjet për të ndërtuar një fabrikë të këtij niveli dhe rreth 5 miliardë - është kjo sasi që uzina do të duhet të "rimarrë" në 4 vitet e ardhshme (deri në shfaqjen e një procesi të ri teknologjik dhe arkitekturës, performanca e kërkuar sepse kjo është rreth 100 vafera silikoni që punojnë në orë). Për të ndërtuar një fabrikë do t'ju duhet:
- më shumë se 19,000 ton çelik
- më shumë se 112,000 metra kub beton
- më shumë se 900 kilometra kabllo
SI bëhen mikroprocesorët
Teknikisht, një mikroprocesor modern është bërë në formën e një qarku të vetëm të integruar në shkallë ultra të madhe, i përbërë nga disa miliardë elementë - kjo është një nga strukturat më komplekse të krijuara nga njeriu. Elementet kryesore të çdo mikroprocesori janë çelsat diskrete - transistorët. Duke bllokuar dhe kaluar një rrymë elektrike (ndezur-off), ato mundësojnë që qarqet logjike të kompjuterit të punojnë në dy gjendje, pra në një sistem binar. Transistorët maten në nanometra. Një nanometër (nm) është një e miliarda e një metri.
Shkurtimisht, procesi i prodhimit të një procesori duket si ky: një kristal i vetëm i një forme cilindrike rritet nga silikoni i shkrirë në pajisje speciale. Shufra e përftuar ftohet dhe pritet në "petulla", sipërfaqja e së cilës rrafshohet me kujdes dhe lëmohet deri në një përfundim pasqyre. Më pas, në “dhomat e pastra” të fabrikave të gjysmëpërçuesve, krijohen qarqe të integruara në vafera silikoni me anë të fotolitografisë dhe gravurës. Pas ri-pastrimit të pllakave, specialistët e laboratorit nën një mikroskop kryejnë testimin selektiv të përpunuesve - nëse gjithçka është në rregull, atëherë pllakat e përfunduara priten në procesorë të veçantë, të cilët më vonë mbyllen në strehë.
Le të hedhim një vështrim më të afërt në të gjithë procesin.
Fillimisht, SiO2 merret në formën e rërës, e cila reduktohet me koks në furrat me hark (në një temperaturë prej rreth 1800 ° C):
SiO2 + 2C = Si + 2CO
Një silic i tillë quhet "teknik" dhe ka një pastërti prej 98-99.9%. Përpunuesit kërkojnë një lëndë të parë shumë më të pastër të quajtur "silicon elektronik" - nuk duhet të ketë më shumë se një atom të huaj për miliard atome silikoni. Për t'u pastruar në këtë nivel, silikoni fjalë për fjalë "rilind". Nga klorifikimi i silikonit tregtar, fitohet tetrakloridi i silikonit (SiCl4), i cili më tej shndërrohet në triklorosilan (SiHCl3):
3SiCl4 + 2H2 + Si ↔ 4SiHCl3
Këto reaksione duke përdorur riciklimin e nënprodukteve të formuara që përmbajnë silikon, ulin koston dhe eliminojnë problemet mjedisore:
2SiHCl3 ↔ SiH2Cl2 + SiCl4
2SiH2Cl2 ↔ SiH3Cl + SiHCl3
2SiH3Cl ↔ SiH4 + SiH2Cl2
SiH4 ↔ Si + 2H2
Hidrogjeni që rezulton mund të përdoret në shumë vende, por më e rëndësishmja është se u përftua silikoni "elektronik", i pastër-pastër (99,9999999%). Pak më vonë, një farë ("pika e rritjes") hidhet në shkrirjen e silikonit të tillë, i cili dalëngadalë tërhiqet nga kutia. Si rezultat, formohet i ashtuquajturi "boule" - një kristal i vetëm me lartësinë e një të rrituri. Pesha është e përshtatshme - në prodhim, një boule e tillë peshon rreth 100 kg.
Shufra lyhet me "zero" :) dhe pritet me sharrë diamanti. Në dalje - vafera (me emrin e koduar "waffle") me trashësi rreth 1 mm dhe një diametër 300 mm (~ 12 inç; këto janë pikërisht ato që përdoren për teknologjinë e procesit 32 nm me teknologjinë HKMG, High-K / Metal Gate. ).
Tani gjëja më interesante është se është e nevojshme të transferohet struktura e procesorit të ardhshëm në vaferat e lëmuara të silikonit, domethënë të futen papastërtitë në zona të caktuara të vaferës së silikonit, të cilat në fund të fundit formojnë transistorët. Si ta bëjmë atë?
Problemi zgjidhet me ndihmën e teknologjisë së fotolitografisë - procesi i gdhendjes selektive të shtresës sipërfaqësore duke përdorur një fotomaskë mbrojtëse. Teknologjia është ndërtuar mbi parimin e "dritë-shabllon-fotorezist" dhe vazhdon si më poshtë:
- Një shtresë materiali aplikohet në nënshtresën e silikonit, nga e cila do të formohet modeli. Një fotorezist është aplikuar në të - një shtresë e një materiali fotosensiv polimer që ndryshon vetitë e tij fizike dhe kimike kur rrezatohet me dritë.
- Ekspozimi bëhet (ndriçimi i shtresës fotografike për një periudhë kohe të caktuar) përmes një fotomaske
- Heqja e fotorezistit të përdorur.
Struktura e kërkuar vizatohet në një maskë fotografike - si rregull, është një pllakë e bërë nga xhami optik, mbi të cilën fotografohen zona të errëta. Çdo shabllon i tillë përmban një nga shtresat e procesorit të ardhshëm, kështu që duhet të jetë shumë i saktë dhe praktik.
Pllaka rrezatohet me një rrjedhë jonesh (atome të ngarkuar pozitivisht ose negativisht), të cilat depërtojnë nën sipërfaqen e pllakës në vende të caktuara dhe ndryshojnë vetitë përcjellëse të silikonit (zonat e gjelbra janë atome të huaja të ngulitura).
Në fotografi, drita kaloi përmes filmit negativ, goditi sipërfaqen e letrës fotografike dhe ndryshoi vetitë e saj kimike. Në fotolitografi, parimi është i ngjashëm: drita kalon përmes një fotomaske në një fotorezist, dhe në ato vende ku kaloi nëpër maskë, zonat individuale të fotorezistit ndryshojnë vetitë. Rrezatimi i dritës transmetohet përmes maskave dhe fokusohet në substrat. Për fokusim të saktë, kërkohet një sistem i veçantë lentesh ose pasqyrash që jo vetëm që mund të zvogëlojë prerjen e imazhit në maskë në madhësinë e një çipi, por edhe ta projektojë me saktësi atë në pjesën e punës. Pllakat e printuara janë zakonisht katër herë më të vogla se vetë maskat. 
I gjithë fotorezisti i shpenzuar (i cili ka ndryshuar tretshmërinë e tij nën veprimin e rrezatimit) hiqet me një zgjidhje të veçantë kimike - së bashku me të, një pjesë e substratit nën fotorezistin e ndriçuar shpërndahet. Pjesa e substratit që u fsheh nga drita nga maska nuk do të tretet. Ai formon një përcjellës ose një element aktiv të ardhshëm - rezultati i kësaj qasjeje janë modele të ndryshme të qarqeve të shkurtra në secilën shtresë të mikroprocesorit.
Në fakt, të gjithë hapat e mëparshëm ishin të nevojshëm për të krijuar struktura gjysmëpërçuese në vendet e nevojshme duke futur një papastërti dhuruese (n-tip) ose pranues (p-lloj). Supozoni se duhet të bëjmë një rajon përqendrimi të bartësit të tipit p në silikon, domethënë një brez përçues vrimash. Për ta bërë këtë, pllaka përpunohet duke përdorur një pajisje të quajtur implantues - jonet e borit me energji të jashtëzakonshme lëshohen nga një përshpejtues i tensionit të lartë dhe shpërndahen në mënyrë të barabartë në zonat e pambrojtura të formuara gjatë fotolitografisë.
Aty ku dielektriku është hequr, jonet depërtojnë në shtresën e pambrojtur të silikonit - përndryshe, ata "ngecin" në dielektrikë. Pas procesit të ardhshëm të gravimit, mbetjet e dielektrikut hiqen dhe zonat mbeten në pllakën në të cilën bor është lokalisht i pranishëm. Është e qartë se përpunuesit modernë mund të kenë disa shtresa të tilla - në këtë rast, një shtresë dielektrike rritet përsëri në figurën që rezulton dhe më pas gjithçka shkon përgjatë një rruge të shkelur - një shtresë tjetër fotorezisti, procesi i fotolitografisë (tashmë duke përdorur një maskë të re ), gravurë, implantim ...
Elementet logjike që formohen në procesin e fotolitografisë duhet të lidhen me njëri-tjetrin. Për ta bërë këtë, pllakat vendosen në një zgjidhje të sulfatit të bakrit, në të cilin, nën veprimin e një rryme elektrike, atomet metalike "vendosen" në "kalimet" e mbetura - si rezultat i këtij procesi galvanik, formohen rajone përcjellëse. që krijojnë lidhje ndërmjet pjesëve individuale të "logjikës" së procesorit. Veshja e tepërt përçuese hiqet me lustrim.
Hurray - pjesa më e vështirë është prapa. Mbetet një mënyrë e ndërlikuar për të lidhur "mbetjet" e transistorëve - parimi dhe sekuenca e të gjitha këtyre lidhjeve (autobusëve) quhet arkitektura e procesorit. Këto lidhje janë të ndryshme për secilin procesor - megjithëse qarqet duken plotësisht të sheshta, në disa raste mund të përdoren deri në 30 nivele të "telave" të tillë.
Kur përfundon përpunimi i vaferave, vaferat transferohen nga prodhimi në punishten e montimit dhe testimit. Atje, kristalet i nënshtrohen testeve të para, dhe ato që kalojnë testin (dhe kjo është shumica dërrmuese) priten nga nënshtresa me një pajisje të veçantë.
Në fazën tjetër, procesori është i paketuar në një substrat (në figurë, një procesor Intel Core i5, i përbërë nga një CPU dhe një çip grafik HD).
Nënshtresa, mbulesa dhe mbulesa e transferimit të nxehtësisë janë të lidhura së bashku - ky është produkti që do të nënkuptojmë kur themi fjalën "procesor". Nënshtresa e gjelbër krijon një ndërfaqe elektrike dhe mekanike (ari përdoret për të lidhur elektrikisht mikroqarkun e silikonit me kutinë), falë të cilit do të jetë e mundur instalimi i procesorit në një prizë të motherboard - në fakt, kjo është vetëm një platformë në të cilën kontaktet nga çipi i vogël janë me tela. Mbulesa e shpërndarjes së nxehtësisë është një ndërfaqe termike që ftoh procesorin gjatë funksionimit - është me këtë mbulesë që sistemi i ftohjes do të ngjitet, qoftë një radiator më i ftohtë ose një bllok uji i shëndetshëm.
Tani imagjinoni që kompania po shpall, për shembull, 20 procesorë të rinj. Ata janë të gjithë të ndryshëm nga njëri-tjetri - numri i bërthamave, madhësia e cache-it, teknologjitë e mbështetura ... Çdo model procesori përdor një numër të caktuar transistorësh (të llogaritur në miliona dhe madje miliarda), parimin e tij të lidhjes së elementeve ... Dhe të gjitha kjo duhet të projektohet dhe krijohet / automatizohet - shabllone, lente, litografi, qindra parametra për secilin proces, testim ... Dhe e gjithë kjo duhet të funksionojë gjatë gjithë kohës, në disa fabrika menjëherë ... Si rezultat, pajisjet duhet të shfaqen që nuk kanë vend për gabime në funksionim ... Dhe kostoja e këtyre kryeveprave teknologjike duhet të jetë brenda kufijve të mirësjelljes ...
