Как да създадете процесори

Може би никога не съм мислил за това. Компютърни дела, да, добре. Но процесора - основната част на компютъра. Тя борави цялата информация, която се случи на всички процеси. И това е толкова малък, можете да изпълните тези задачи?

Както е известно, на процесора е над 750 млн. Транзистори!

Така че защо е толкова малък.

От пясък към процесора.

Процесорът е най-сложният продукт на земята, което кара хората. И той го прави от обикновен пясък.

Изглежда, като че от пясъка може да произведе такава красота?

Да започнем с това, ние трябва да се силикон, тя е основна суровина за създаването на процесори и той може да се измъкне от пясъка.

За тази цел, на пясъка се разтопява и се смесва с въглен, и в крайна сметка с силиций (това е точно това, от което имаме нужда) и въглероден оксид.

По-късно в този силициев стопилка капки праймер ( "точка растеж"), постепенно се изготвя от тигела. В резултат се получава така наречената "бик" - монокристален с ръст в зряла възраст. Тегло съответстващ - в производството на такъв модул тежи около 100 кг.

По-късно се нарязва на плочи с дебелина около 1 mm и всяка плоча е полиран до блясък, като повърхността напълно плоска.

За тези плочи се, нещо далечно подобие на процесор, трябва да "изпълни" в структурата на тези чинии примеси, с което транзистори започнат да се появяват.

Това се прави с помощта на фотолитография. Това е процес на селективно ецване на повърхността защитен слой с помощта на photomask. Технологията се основава на принципа на "светло-модел-фоторезист" и е както следва:

1) На силициева подложка, слой от материал, от който да се образува модел. Фоторезист се прилага към него - слой от фоточувствителен полимерен материал, който променя своите физико-химични свойства на специално честотата при осветяване със светлина.

2) Извършва експозиция (photolayer осветено за добре установена период от време) през определен photomask.

3) отстраняване на отпадъците фоторезист.

Желаният модел е съставен от photomask - обикновено плоча на оптично стъкло, на която фотографски печатни непрозрачни области. Всеки шаблон съдържа един от слоевете на бъдещето на процесора, така че трябва да бъде много точна.

Плаката се облъчва с йони (положително или отрицателно заредени атоми), които проникват в предварително определени места по повърхността на плочата и променят свойствата на проводима силиций (зелени порции - се имплантират чужди атома).

Как да се изолира района, които не изискват допълнителна обработка? Преди литография върху повърхността на силициевата пластина (при висока температура в специална камера) се прилага към защитен слой диелектрик, който изолира плаката.

В тези области, които ще бъдат обработвани от примеси, защитното фолио не е необходимо - това внимателно се отстранява с помощта на ецване (области отстраняване слой за образуване на многослойна структура с определени свойства). Как да премахнете това не е навсякъде, но само в съответните области? За тази на върха на фолиото трябва да бъде приложена към друг слой от фоторезист - поради центробежната сила на въртящата се плоча, тя се прилага много тънко.

Операционната принципа на старите филмови камери са много сходни с принципа на работа на фотолитография. Светлината преминава през отрицателната филма, фотографска хартия падане на повърхността и да се промени неговите химични свойства. В фотолитография, по същия начин: светлината се предава през photomask върху фоторезист, и в тези места, където той е преминал през маската, избрани области на свойствата на фоточувствителни промени. След маската се пропуска светлина, която е фокусирана върху субстрата. За прецизно фокусиране изисква специална система от лещи или огледала, че не може просто да бъде намалена, изображението издълбани върху маската, за размера на чип, но и точно да го прожектирате детайла. Печатна платка, обикновено четири пъти по-малко от действителното маската.

Всички отработени фоторезист на (промени тяхната разтворимост под действието на облъчване) се отстранява с химичен разтвор - заедно с него разтваря и осветената част на субстрата под фоторезист. Част от субстрата, който е затворен от леки маска разтвори. Той образува проводник или бъдещ активен елемент - в резултат на този подход са различни модел вина от всеки слой на микропроцесора.

са били необходими Всички предишни стъпки, за да се създадат необходимите поле полупроводникови структури.

Когато изолатор е била отстранена, йони проникват в силициев слой незащитена - в противен случай те са "остана" в диелектрика. След още офорт остатъци се отстраняват диелектрик и върху плаката са зоните, в които има локално бор. Съвременните процесори могат да бъдат няколко такива слоеве - в този случай, в придобитото изчертаване отново нараснал диелектричен слой, и по-нататък продължава всичко от утъпкания път - друг процес слой фоторезист фотолитографско (вече за нова маска), ецване, имплантиране и т.н.

Характерните размера на транзистора сега - 32 пМ и дължина на вълната, която се обработва силиций - това не е дори нормална светлина и специален ултравиолетова ексимерен лазер - 193 нм. Въпреки това, законите не позволяват на оптиката за решаване на два обекта, разположени на разстояние по-малко от половината от дължината на вълната. Това се случва в резултат на разлагане на светлината. Какво да се прави? Прилагане на различни трикове - например, различни от тези, посочени ексимерен лазер блестящи момента ултравиолетов спектър, в съвременната фотолитография използва многослойни отразяващи оптика със специални маски и специален процес на потапяне (потапяне) литография.

Логически елементи, които се образуват в процеса на фотолитография, да бъдат свързани един с друг. За тази плоча се поставя в разтвор на меден сулфат, в който електрически ток "мивка" в останалите "преминава" металните атоми - в резултат на електрохимичния процес произвежда проводими региони, които създават връзката между отделните части на процесор "логика". Излишният проводимо покритие се отстранява чрез полиране.

Остава сложен начин за свързване на "остатъците" на транзистори - принципа и последователност на всички тези съединения (гуми) и се нарича процесорна архитектура. За всеки процесор, тези съединения са различни - дори вериги, и изглежда да е напълно плосък, в някои случаи може да се използва до 30 нива на тези "проводници". Отдалеч (при много висока степен на увеличение), всичко това изглежда като футуристичен пътни възли - и защото някой има "отделяне" проекти!

При обработката на вафла е завършена, блюдата се прехвърлят от производствения монтаж и изпитване на магазина. Там кристали преминават първия тест, и тези, които преминават теста (което е по-голямата част) се изрязват от субстрата чрез специално устройство.

В следващата стъпка на процесора е опакован в субстрат (на снимката - Intel Core i5 процесор, състояща се от процесора и чипа HD-графика).

Основа кристал и разпределение на топлината покритие са свързани помежду си - това е продукт, ние имаме предвид, като казва думата "процесор". Зеленият субстрата създава електрически и механични интерфейс (за електрическо свързване на силициев чип към корпуса с помощта на злато), благодарение на които ще бъде възможно да се инсталира на процесора към гнездото дънна платка - в действителност, това е просто една платформа, на която контактите са разделени от малък чип. разпределение на топлината покритие е термичен интерфейс, охлаждане на процесора по време на работа - това покритие ще се опре на охладителната система.

В последния етап на производството готови процесори преминават заключителни тестове за съответствие с основните характеристики - ако всичко върви добре, процесорите са сортирани в правилния ред в специални тави - в тази форма ще отидат за производители или преработватели, ще бъде на разположение на производителите.