Процессоры: как изготавливают микрочипы

      Комментарии к записи Процессоры: как изготавливают микрочипы отключены

В нынешнее время нереально представить себе компьютер, смартфон либо второй электронный прибор без процессора. В немыслимом количестве выходят новые устройства с продвинутыми чипами, благодаря которым аппараты становятся замечательнее и умнее. Наряду с этим не все догадываются о том, как создаются подобные «камни».

В данной статье мы попытаемся очень многое поведать о ходе изготовления современных процессоров. Забегая вперед, стоит подчернуть, что производство чипов – дело сложное и затратное, вместе с тем и очень увлекательное.

Процессоры: как изготавливают микрочипы

начало производства и Выбор сырья

Процессор имеет весьма непростую структуру. Для миниатюрных элементов, каковые осуществляется моментальные вычисления, нужно задействовать определенное сырье с многоуровневой совокупностью очистки. Речь заходит об обычном песке. Поэтому из этого сыпучего материала производится кремний. Песок под действием поразительно больших температур смешивается с чистым углеродом. В следствии получается полноценный кремний, но его чистота в 98% все еще недостаточна, дабы сразу же употребляться для микрочипов. Для превращения в «электронный мозг» ему катастрофически не достаточно обработки при помощи хлора, дабы лишиться остатков разных примесей.

Сейчас максимально чистый кремний, что помещен в тигель, необходимо основательно разогреть. Для этого он направляется в герметичную печь с инертным газом аргоном. По какой причине бы просто не создать вакуумную среду? К сожалению, эталонный вакуум реализовать на отечественной планете запрещено. Лишь по данной причине потребуется направить собственный взгляд в сторону химии. Так, аргон не дает составу окислиться, великолепно замещая кислород. Наряду с этим сам газ по большому счету не воздействует на кремний, что крайне важно. В таких условиях песок нагревается до фантастической температуры – 1420 градусов. Он начинает плавиться под действием графитового нагревателя, что никак не загрязняет кремний.

на данный момент в дело вступает долгий затравочный кристалл, складывающийся из кремния. Именно поэтому обязана начаться кристаллизация, в то время, когда жидкий состав понемногу остывает с образованием необычной сетки, то есть молекулярной решетки. Сейчас кристалл очень медлительно вынимают из тигля, дабы дотянуться желаемый монокристалл. Любопытно, что «рост» кристалла длится около 24-26 часов. В следствии мы приобретаем цельный кристалл в форме цилиндра с 30-сантиметровым диаметром и практически 2-метровой высотой. Таковой огромный «карандаш» может весить до 100-150 кг. Необходимо подчеркнуть его структуру, которая есть полностью однородной. Полученная решетка из кремниевых атомов возможно с уверенностью назвать совершенной. Вот такая «вещь» вытягивается из тигля при помощи затравочного кристалла.

Взятую заготовку непременно нужно проверить на чистоту, и правильность размещения решетки из молекул. Для этого широко используются не только рентгеноскопические, но и разнообразные химические изучения. В случае, если с кристаллом все отлично, то его отправляют на физическую обработку. Речь заходит о особой установке, которая способна действенно резать кремний, дабы оказались 1-миллиметровые пластины. По окончании нарезки потребуется полировка материала, поскольку проволочная выпивала все-таки оставляет маленькие микродефекты на поверхности, а и ничего аналогичного быть не должно.

Обработкой занимаются продвинутые шлифовальные автомобили, причем этот процесс повторяется многократно. Лишь в то время, когда кремниевый диск будет идеально ровным и ровным шлифовка заканчивается. Остается только очистить поверхность от пыли, а после этого послать в стерильное помещение для предстоящего хранения.

Чистота как залог успеха

Производители процессоров строят огромные стерильные цеха, дабы пыль никак не имела возможности пробраться вовнутрь таких помещений. Цех не только должен быть изолированным , но и иметь продвинутую совокупность очистки воздуха. прогрессивные конструкции и Профессиональные кондиционеры для воздушной очистки делают подобные помещения поразительно стерильными. Так, по чистоте воздуха такие производственные сооружения в тысячи раз опережают кроме того палаты в хирургических отделениях.

Потрясающая стерильность достигается методом как воздушной очистки, так и нахождения работников в перчатках, специальных костюмах и масках. Более того, последние тенденции в отношении тотальной роботизации повысило уровень стерильности до каких-то безумных показателей. Но и процент брака благодаря промышленным роботам стал заметно ниже. Все это на фоне того, что кроме того единственной микроскопической пылинки достаточно, дабы сломать будущий процессор.

Превращаем «вафлю» в микрочип

Сейчас действует конвейерное изготовление процессоров. Причем целый процесс разделен на конкретные этапы с четкими задачами. Так, на место производства будущего чипа доставляются «вафли» в герметичных боксах-контейнерах. После этого ей нужно пройти много технологических операций и этапов. Наряду с этим из цеха чип «выходит» в абсолютно готовом состоянии только спустя 2-3 месяца.

Что же представляет собой эта технологическая цепочка, благодаря которой идеально ровный кусок кремния прекрасным образом преобразовывается в продвинутый процессор для отечественных гаджетов и устройств? Тут бытует довольно много размышлений и догадок, в силу того, что никто из наибольших производителей в лице Intel, Qualcomm и AMD не планирует раскрывать личные секреты. Для начала инженеры и конструкторы компании-изготовителя должны создать 3D-схемы с обоюдным размещением всех элементов чипа. Это по-настоящему процесс, требующий особенного подхода.

Затем на кремниевую подложку наносятся бессчётные элементы, поделённые на отдельные слои с множеством уровней. Так как этот процесс есть очень узким, то его нереально осуществить вручную. Исходя из этого изготовление процессоров абсолютно автоматизировано. Стоит подчернуть, что технический процесс всегда совершенствуется, а нанометры все уменьшаются и уменьшаются, разрешая микрочипам из года в год бить рекорды производительности.

В то время, когда слои будут нанесены на подложку, и соединены при помощи атомов меди с возможностью пропускания тока, то остается проверить чип на работоспособность. Любопытно, что на прилавки магазинов смогут попадать лишь на 100% качественные процессоры. Для этого роботизированные автомобили тщательным образом выбирают, а позже вырезают из неспециализированной пластины абсолютно работоспособные чипы. Происходит сортировка по частотам, энергоэффективности и вторым параметрам.

Косметические процедуры

Финишная прямая в ходе изготовления содержится в приклеивании подложки к микросхеме. Для этого конструкция направляется в печь, нагретую до 360-градусной температуры. В то время, когда процессор остывает, то на него наряжается крышка, дабы достаточно хрупкий кремень был надежно защищен.

Наряду с этим корпус разрешает отводить лишнее тепло от кристалла. Создаются особые «ножки» либо «шарики» в виде определенного количества электрических контактов. Они бережно припаиваются к подложке. Сейчас чип основательно промывается в водяном растворе с действенными веществами для удаления оставшейся грязи. Во многих случаях производители дополнительно тестируют готовые процессоры, дабы распознать недостатки в работе.

Вот так мы приобретаем микрочипы, благодаря которым функционируют отечественные смартфоны, ноутбуки, планшеты, компьютеры, телевизоры и многие другие электрические устройства.

Как работает процессор CPU микрочип, как делают процессоры, из чего делают микропроцессоры.


Интересные записи: