Hogyan hozzunk létre processzorok
Talán még soha nem gondolkodtam. Számítógépes alkotások, igen, oké. De a processzor - a fő része a számítógép. Ez kezeli az összes információt, hogy megtörténjen a folyamatokat. És ez olyan kicsi, akkor ezeket a feladatokat?
Mint tudjuk, a processzor több, mint 750 millió. Tranzisztorok!
Akkor miért van olyan kicsi.
Homokból a processzor.
A processzor a legösszetettebb termék a földön, ami az emberek. És ő teszi ki a hétköznapi homok.
Úgy tűnik, a homokból képes ilyen szépséget?
Kezdjük azzal, hogy meg kell, hogy a szilícium, ez a fő alapanyag létrehozására feldolgozók és akkor kap ki a homokból.
Ebből a célból a homokot megolvasztjuk, és összekeverjük a szén, és a végén egy szilícium (ez pontosan mire van szükségünk), és a szén-monoxid.
Később ebben a szilícium olvadék cseppek primer ( „dot növekedés”), fokozatosan húzott a tégelyt. Az eredmény egy úgynevezett „bika” - monokristályból felnőtt magassága. Súly megfelelő - a termelő ilyen modulusa súlya körülbelül 100 kg.
Később vágjuk lemezeket a vastagsága körülbelül 1 mm-es, és mindegyik lemezt fényesítse, így a felület tökéletesen sík.
Ahhoz, hogy ezek a lemezek ki, ami csak távolról hasonlít egy processzort, meg kell „végre” a szerkezet a lemezek szennyezések, amelyek tranzisztorok kezdenek megjelenni.
Ez történhet fotolitográfiában. Ez az a folyamat, szelektív maratása felületi védőréteg alkalmazásával fotomaszk. A technológia alapja az az elv, „light-minta-réteggel”, és a következő:
1) A szilícium szubsztrátum, egy réteg anyag, amelyből mintát képez. Fotoreziszt alkalmazzák rá - egy réteg fényérzékeny polimer anyag, amely megváltoztatja annak fiziko-kémiai tulajdonságait az adott frekvenciát, amikor fénnyel megvilágítva.
2) végez expozíció (photolayer kivilágítható egy jól megalapozott időtartam) keresztül egy bizonyos fotomaszk.
3) eltávolítása a fényérzékeny hulladékot.
A kívánt mintát húztunk az fotomaszk - általában egy tányér az optikai üveg, amelyen a fotografikusan nyomtatott átlátszatlan területeket. Minden sablon tartalmazza az egyik réteg a jövőben a processzor, ezért kell nagyon pontos.
A lemezt besugározzuk ionokkal (pozitív vagy negatív töltésű atomok), melyek behatolnak előre meghatározott helyeken a felszín alatt a lemez és a változó tulajdonságait vezetőképes szilikonból (zöld részek - beültetjük idegen atomok).
Hogyan lehet elkülöníteni a területet, amely nem igényel utólagos feldolgozás? Mielőtt a litográfia a felszínen a szilícium ostya (magas hőmérsékleten egy speciális kamrában) felvisszük a védőfóliát dielektromos, amely elszigeteli a lemezt.
Ezeken a területeken, amelyek fog feldolgozni szennyeződések, a védőfóliát nem szükséges - finoman eltávolítjuk marató (eltávolítása területek réteget alkotnak egy többrétegű szerkezet meghatározott tulajdonságokkal). Hogyan lehet eltávolítani a nem mindenhol, de csak a megfelelő területeken? Erre a tetején a film kell alkalmazni egy másik réteg fényvédő - a centrifugális erő a forgó lemez, hogy alkalmazzák nagyon vékonyan.
A működési elve a régi filmes kamerák nagyon hasonló a működési elve fotolitográfiában. A fény áthaladt a negatív film, fotográfiai papír alá, hogy a felület és a megváltozott kémiai tulajdonságai. A fotolitográfiában, ugyanúgy: fényt bocsátanak keresztül a fotomaszkot rá a fényérzékeny és azokon a helyeken, ahol már áthaladt a maszk, a kiválasztott területeken a fényérzékeny tulajdonságai megváltoznak. Miután a maszk vezetjük fény, amely középpontjában a szubsztrát. A pontos fókuszálás egy speciális rendszer lencsék vagy tükrök, amelyek nem egyszerűen csökkenthető, a kép faragott maszk, a chip mérete, hanem pontosan tudja vetíteni a munkadarabon. Nyomtatott lap, általában négyszer kisebb, mint a tényleges maszk.
Minden a kipufogó fotoreziszt (változtatni oldhatóságukat az intézkedés alapján sugárzás) eltávolítjuk egy kémiai oldat - vele együtt oldott és a megvilágított részén a szubsztrátum alatt a fotoreziszt. A hordozó egy részét, amely zárva volt a fény maszk feloldódik. Ez képezi egy vezetőt, vagy a jövőben aktív elem - az eredmény ennek a megközelítésnek számos hiba minta minden réteg a mikroprocesszor.
Minden korábbi lépésre volt szükség annak érdekében, hogy szükséges mező félvezető szerkezetek.
Amennyiben egy szigetelőt eltávolítottuk, az ionok behatolnak a szilíciumréteg nem védett - máskülönben „beragadt” a dielektrikum. A másik után maratás maradványok eltávolítására dielektromos, és a lemez a zónák, ahol van lokálisan bór. A modern processzorok lehet több, mint rétegek - ebben az esetben a megszerzett rajz ismét nőtt dielektromos réteg, és a további megy minden a kitaposott pályán - egy másik réteg fényvédő fotolitográfiai eljárással (már az új maszk), rézkarc, implantáció, stb
A jellemző méret a tranzisztor most - 32 nm-es, és a hullámhossz, amely a feldolgozott szilícium - ez nem is normál fény és speciális ultraibolya excimer lézer - 193 nm. Ugyanakkor a törvények nem teszik lehetővé, hogy az optikai megoldása két tárgy található a parttól kisebb a hullámhossz fele. Ez történik, mivel a diffrakciós fény. Mit kell tenni? Alkalmazni a különböző trükkök - például említetteken kívüli excimer lézereket csillogó messze az UV-tartományban, a modern fotolitográfiában alkalmazott többrétegű tükröződő optika speciális maszkok és különleges folyamat merítés (merítés) litográfia.
Logikai elemek vannak, amelyek a fotolitográfia folyamatot, kell csatlakoztatni egymáshoz. Ahhoz, hogy ezt a lemezt helyezünk egy réz-szulfát-oldatot, amelyben az elektromos áram „mosogató” a fennmaradó „átmegy” a fém atomok - eredményeként az elektrokémiai folyamat termel vezetőképes régiók, amelyek létre a kapcsolatot az egyes részek a processzor „logika”. A felesleges áramvezető bevonat eltávolítjuk polírozás.
Továbbra is a trükkös módon, hogy csatlakoztassa a „maradványai” a tranzisztorok - az az elv, és szekvenciája az összes ezeket a vegyületeket (gumik) és az úgynevezett processzor. Minden processzor, ezek a vegyületek különböző - akár áramkörök és úgy tűnik, hogy teljesen sík bizonyos esetekben lehet használni, akár 30 ezeknek a „drótok”. Távolról (nagyon nagy nagyítás), minden úgy néz ki, mint egy futurisztikus útkereszteződésekben - és azért, mert valaki a „szétválasztás” minták!
Amikor az ostya feldolgozás befejeződött, a lemezeket át a gyártási összeszerelés és tesztelés bolt. Ott kristályok át az első tesztet, és az, hogy adja át a vizsgálat (amely a túlnyomó többsége) vágunk ki a szubsztrátum egy speciális eszköz.
A következő lépésben a processzor van csomagolva egy hordozót (a képen - Intel Core i5 processzor, amely egy CPU és a chip HD-grafika).
Alapfelület kristály és hőeloszlás fedél egymáshoz - ez a termék értünk mondja a „feldolgozó”. A zöld szubsztrátot létrehoz egy elektromos és mechanikai interfész (villamosan összekötő szilikon chip a házhoz segítségével arany), amelynek köszönhetően lehetséges lesz telepíteni a processzor, hogy az alaplap socket - sőt, ez csak egy platform, amelyen az érintkezők vannak elválasztva egy kis chip. Hő elosztó fedél egy hővezető, hűtés a processzor működés közben - ez fedél felfekszik a hűtőrendszer.
Az utolsó szakaszban a gyártásra kész processzorok át végső tesztek való megfelelés alapvető jellemzőit - ha minden jól megy, a feldolgozók vannak rendezve a megfelelő sorrendben a speciális tálca - ebben a formában fog menni a termelő vagy feldolgozó lesz elérhető a termelők számára.
