Jump to content
Sign in to follow this  
manolis1442169134

How a CPU Microprocessor Is Made

Recommended Posts

Μετά την βόλτα μας απο το εργοστάσιο της Gigabyte σας παρουσιάζουμε τα στάδια κατασκευής ενός επεξεργαστή (Πηγή : www.cpushack.net )

Making the wafer

Oι επεξεργαστές κατασκευάζονται κυρίως από ένα στοιχείο το οποίο ονομάζεται πυρίτιο (silicon).Το πυρίτιο είναι κοινό στοιχείο στην γή και ημιαγωγός.Αυτό σημαίνει ότι ανάλογα με ποια άλλα στοιχεία του προσθέτουμε μπορεί να συμπεριφερθεί ανάλογα και στην τάση που του δίνεται.

Ακατέργαστο πυρίτιο:

attachment.php?attachmentid=16130&stc=1&d=1181991142

Το πρώτο στάδιο στην παραγωγή επεξεργαστών είναι η κατασκευή των προσθηκών.Αυτή η διαδικασία αρχίζει με την τήξη του πολυπυρίτιου μαζί με μικρά ποσά ηλεκτρικά ενεργών στοιχείων όπως το αρσενικό, το βόριο, φωσφορούχος ή το αντιμόνιο σε μια χοάνη χαλαζία (με αντοχή στις υψηλές θερμοκρασίες).

Το πυρίτιο είναι ένα απλό δικτυωτό πλέγμα της FCC.

attachment.php?attachmentid=16131&stc=1&d=1181991341

Μόλις το λιωμένο μέταλλο φθάσει στην επιθυμητή θερμοκρασία προσθέτουμε ένα ένα κρύσταλλο σπόρου πυριτίου, ή αλλιώς «το σπόρο» στο λιωμένο μέταλλο. Το λιωμένο μέταλλο δροσίζεται αργά στην απαραίτητη θερμοκρασία, και η δημιουργία κρυστάλλου αρχίζει γύρω από το σπόρο.Δεδομένου ότι η αύξηση κρυστάλλου συνεχίζεται, ο σπόρος εξάγεται αργά ή «τραβιέται» από το λιωμένο μέταλλο.Καθώς το πλίνθωμα τραβιέται περιστρέφεται αργά. Αυτό είναι μια σύνθετη διαδικασία που απαιτεί πολλά χαρακτηριστικά γνωρίσματα ελέγχου στην ανάπτυξη του κρυστάλλου. Τα κρύσταλλα τείνουν φυσικά σε μια κυκλική μορφή λόγο της ίδιας της δομής του κρυστάλλου, και την ένταση επιφάνειας στο υγρό.

attachment.php?attachmentid=16132&stc=1&d=1181991958

το πλίνθωμα σύρεται από το λιωμένο μέταλλο. Αυτή η διαδικασία μπορεί να πάρει αρκετές ώρες.Αυτό οδηγεί σε ένα μεγάλο πλίνθωμα που μοιάζει με αυτό:

attachment.php?attachmentid=16133&stc=1&d=1181992015

Για να είναι χρήσιμο το πλίνθωμα πρέπει να είναι πολύ καθαρό.Οι άκρες και οι γωνίες είναι οι περιοχές όπου συσσωρεύονται οι περισσότερες ακαθαρσίες για αυτό και απομακρύνονται από το τελικό μας πλινθωμα.

post-3528-1442174692,0145_thumb.jpg

post-3528-1442174692,1086_thumb.jpg

post-3528-1442174692,1642_thumb.gif

post-3528-1442174692,2492_thumb.gif

Share this post


Link to post
Share on other sites

Κατόπιν κόβεται η βάση του επεξεργαστή μας στα 12mm.

Επειτα θερμαίνονται για να αφαιρέθουν οποιεσδήποτε ατέλειες.

attachment.php?attachmentid=16134&stc=1&d=1181992364

Αμέσως μετά επιθεωρούνται με ένα λέιζερ για να βρεθούν οποιεσδήποτε ατέλειες στην επιφάνεια.

attachment.php?attachmentid=16135&stc=1&d=1181992442

Χαρακτική

attachment.php?attachmentid=16136&stc=1&d=1181992601

1. Oxide (Οξείδιο) Ένα στρώμα του οξειδίου εμφυτεύεται στην γκοφρέτα. Αυτό ο συχνότερα γίνεται με την έκθεση της γκοφρέτας σε ατμό με πολύ υψηλές θερμοκρασίες

2. Photoresist Προστίθεται ένα στρώμα οργανικής αντοχής στην ακτινοβολία

3. Masking (Κάλυψη) Μια μάσκα εφαρμόζεται και η ακτινοβολία UV παρουσιάζεται μέσω των χασμάτων.Η UV χρησιμοποιείται τώρα λόγω του σύντομου μήκους κύματός της.

4. Cleaning (Καθαρισμός) Η μη σκληρυνθείσα μάσκα αφαιρείται με έναν οργανικό διαλύτη

5. Etching (Χαρακτική) Το οξύ Hydroflouric (HF) χρησιμοποιείται για να χαράξει το οξείδιο πυριτίου.

6. Cleaning (Καθαρισμός) Η γκοφρέτα είναι τώρα έτοιμη για τη νάρκωση με έναν άλλο τύπο πυριτίου ή για την προσθήκη των επαφών.

Παραγωγή του tranisistor

attachment.php?attachmentid=16137&stc=1&d=1181993886

(A) Μια γκοφρέτα π-τύπων (πυρίτιο που ναρκώνεται με το βόριο) έχει epilayer του ν-τύπου (πυρίτιο που ναρκώνεται με φωσφορούχο ή το αρσενικό)

(B) Μια μάσκα χρησιμοποιείται για να εμφυτεύσει το διοξείδιο πυριτίου για το μονωτή

© Τα άτομα αποδεκτών (βόριο) διασκορπίζονται στο παράθυρο στο διοξείδιο πυριτίου

(D) Η χρηση ενός άλλου πρόσθετου του διοξειδίου πυριτίου μασκών αυξάνεται. και τα άτομα χορηγών (στοιχεία όπως το αρσενικό με τα υπερβολικά ηλεκτρόνια) εμφυτεύονται.

(E) Μια άλλη μάσκα χρησιμοποιείται για να αυξηθεί το πρόσθετο διοξείδιο πυριτίου. Επειτα άλλη μια μάσκα για να εμφυτεύσει το εξατμισμένο αργίλιο ή το χαλκό για τις επαφές. Αυτό είναι μια διπολική κρυσταλλολυχνία συνδέσεων (BJT).

post-3528-1442174692,3157_thumb.gif

post-3528-1442174692,4146_thumb.jpg

post-3528-1442174692,4313_thumb.jpg

post-3528-1442174692,5338_thumb.jpg

Share this post


Link to post
Share on other sites

MOS Tranistor

attachment.php?attachmentid=16138&stc=1&d=1181994146

Αυτά τα transistors χρησιμοποιούνται στους μικροεπεξεργαστές και τη μνήμη. Παίρνουν τη λιγότερη δύναμη μετά τα BJTs αλλά γίνονται με τον ίδιο τρόπο.

Αυτή η εργασία γίνεται στα «καθαρά δωμάτια» δεδομένου ότι ακόμη και το μικρότερο μόριο της σκόνης μπορεί να καταστρέψει ένα ολόκληρο τσιπ!!

Οι εργαζόμενοι φορούν ειδικές στολές.

attachment.php?attachmentid=16139&stc=1&d=1181994300

Αυτές τις μέρες ένα μεγάλο μέρος της διαδικασίας είναι αυτοματοποιημένο και έτσι οι τεχνικοί πρέπει να επιβλέπουν πολλές περίπλοκες μηχανές.

attachment.php?attachmentid=16140&stc=1&d=1181994378

Ένας μεγάλος κατασκευαστής απαιτεί την μεγάλη υποδομή για να εξετάσει όλες τις χημικές ουσίες, τις υψηλές θερμοκρασίες και τις πιέσεις.

Eξωτερικά υδραυλικά της Intel

attachment.php?attachmentid=16141&stc=1&d=1181994469

post-3528-1442174692,6693_thumb.jpg

post-3528-1442174692,7609_thumb.gif

post-3528-1442174692,8348_thumb.gif

post-3528-1442174692,9109_thumb.jpg

Share this post


Link to post
Share on other sites

Πολλά πολλά τσιπ μπορούν να εγκατασταθούν σε μια γκοφρέτα των 300mm.

attachment.php?attachmentid=16142&stc=1&d=1181994735

Μόλις γίνει το σύνολο γκοφρετών των τσιπ κάθε τσιπ εξετάζεται ενώ είναι ακόμη πάνω στην γκοφρέτα.Τα περισσότερα ελαττωματικά τσιπ βρίσκονται συνήθως στην άκρη της γκοφρέτας. Τα καλύτερα τσιπ είναι στο κέντρο και επιλέγονται μερικές φορές για την εκτεταμένη δοκιμή θερμοκρασίας για τη στρατιωτική ή βιομηχανική χρήση.

attachment.php?attachmentid=16143&stc=1&d=1181995011

Επειτα η γκοφρέτα κόβεται σε ξεχωριστά chips. Είναι χαρακτηριστικό ότι η σύνδεση γίνεται σε χώρες όπου τα εργατικά είναι χαμηλά. Οι εγκαταστάσεις μπορούν να είναι αρκετά μεγάλες.

Βιομηχανικό σύνολο στην Costa Rica.

attachment.php?attachmentid=16144&stc=1&d=1181995150

Το τελικό προϊόν μπορεί να πάρει έως 3 μήνες για να ολοκληρωθεί.

Μια Cpu με 25+ εκατομμύρια transistors.

attachment.php?attachmentid=16145&stc=1&d=1181995324

post-3528-1442174692,9334_thumb.jpg

post-3528-1442174692,9715_thumb.gif

post-3528-1442174693,0257_thumb.jpg

post-3528-1442174693,0712_thumb.jpg

Share this post


Link to post
Share on other sites

New Technologies

Silicon on Insulator (SOI) (Πυρίτιο επί μονωτικού) Το πυρίτιο επί μονωτικού (SOI) είναι μια τεχνολογία κατασκευής όπου

το στρώμα μόνωσης δημιουργείται σε μια γκοφρέτα πυριτίου, απομονώνοντας το κορυφαίο στρώμα

πυριτίου όπου θα κατασκευαστούν τα υπόλοιπα transistors. Το θαμμένο στρώμα οξειδίων ενεργεί ως εμπόδιο γιατι μειώνει την ηλεκτρική διαρροή από τα transistors, με συνέπεια ημιαγωγούς που είναι γρηγορότεροι και ισχυρότεροι. Αυτά τα οφέλη κάνουν την SOI μια πολύτιμη τεχνολογία για τoυς κατασκευαστές chips, παράγοντας τα ολοκληρωμένα κυκλώματα για

εφαρμογές υψηλής απόδοσης όπως οι κεντρικοί υπολογιστές, οι τερματικοί σταθμοί,φορητοί και υπολογιστές γραφείου και ασύρματες συσκευές επικοινωνίας.

attachment.php?attachmentid=16146&stc=1&d=1181998846

Η τεχνολογία SOI βέβαια δεν ειναι καινούργια.Χρησιμοποιήθηκε πρώτη φορά το 1976 στο RCA COSMAC

Immersion Lithography (Λιθογραφία βύθισης) : Η λιθογραφία βύθισης είναι μια μεθοδολογία αυξήσεων προβολής που τοποθετεί ένα υγρό μεταξύ του φακού και της γκοφρέτας. Η πρόσθετη διάθλαση του φωτός που περνά μέσω του υγρού λειτουργεί ώστε να ενισχύσει το ψήφισμα.

attachment.php?attachmentid=16147&stc=1&d=1181999936

Copper (Χαλκός) Ο χαλκός είναι μια τεχνολογία που βρίσκεται σε ευρεία χρήση αντί της χρησης του αργίλιου. Έχει μικρότερη αντίσταση που επιτρέπει τις μεγαλύτερες ταχύτητες και την μικρότερη κατανάλωση ισχύος.

attachment.php?attachmentid=16148&stc=1&d=1182000149

Low-K Dielectrics (Διηλεκτρικά αξίας Κ) : Τα διηλεκτρικά χρησιμοποιούνται για να διαμορφώσουν τη μόνωση. Όσο χαμηλότερη η Κ-αξία, τόσο καλύτερος ο μονωτής. Ο ιδανικός μονωτής είναι ο αέρας, ο οποίος έχει Κ-αξία ίση με 1. Εντούτοις, αυτήν την περίοδο δεν είναι εφικτό να γίνουν τα σύνθετα ολοκληρωμένα κυκλώματα με μόνο τον αέρα μεταξύ των καλωδίων.Το Novellus έχει εισαγάγει ένα υλικό με Κ-αξία 1.7, η οποία είναι αρκετά καλύτερο από τα διηλεκτρικά υλικά που χρησιμοποιούνται αυτή την περίοδο. Όσο καλύτερος ο διηλεκτρικός, τόσο λιγότερο το διάστημα μεταξύ των καλωδίων. Αυτό σημαίνει μικρότερα και γρηγορότερα μέρη.

attachment.php?attachmentid=16149&stc=1&d=1182000711

Strained Germanium( Γερμανιο) : Το γερμάνιο χρησιμοποιείται σε μικρότερες δόσεις από διάφορες επιχειρήσεις, συμπεριλαμβανομένης της ΙΒΜ, σε ένα αποκαλούμενο τεντωμένο πυρίτιο τεχνικής κατασκευής. Σε αυτήν την τεχνική, ένα μίγμα γερμανίου και το πυρίτιο τοποθετούνται δίπλα σε ένα στρώμα του καθαρού πυριτίου, το οποίο αναγκάζει τα άτομα πυριτίου για να τεντώσει προκειμένου να ευθυγραμμιστεί με τα άτομα γερμανίου πυριτίου. Αυτό ανοίγει μια ευρύτερη πορεία που επιτρέπει σε περισσότερα ηλεκτρόνια για να διατρέξουν στο κύκλωμα.

Οι ερευνητές γνωρίζουν ότι το γερμάνιο είναι ένας καλύτερος αγωγός της ηλεκτρικής ενέργειας από το πυρίτιο, αλλά δεν είχαν υπολογίσει πώς να χτίσουν τις υψηλότερες συγκεντρώσεις του γερμανίου στα τσιπ χρησιμοποιώντας συμβατικές τεχνικές. Η ΙΒΜ έχει υπολογίσει επίσης πώς να τεντώσει το στρώμα γερμανίου προκειμένου να βελτιωθεί περαιτέρω η απόδοση.

Το γερμάνιο, που είναι ένα υποπροϊόν της επεξεργασίας μεταλλεύματος ψευδάργυρου είναι ένα σκληρό στοιχείο με την ίδια δομή κρυστάλλου όπως και το διαμάντι. Είναι ένας ημιαγωγός με τις ηλεκτρικές ιδιότητες μεταξύ εκείνων που παράγονται από ένα μέταλλο και ενός μονωτή. Η χρήση του ως transistor ήταν βασική στην πρόοδο της στερεάς κατάστασης ηλεκτρονικής.

attachment.php?attachmentid=16150&stc=1&d=1182001093

EUV - Extreme UltraViolet (υπεριώδης ακτίνα) :H EUV είναι απλά πιό σύντομη λιθογραφία διαδικασίας μήκους κύματος (13nm). Αυτό επιτρέπει τη χρηση των μασκών για να κάνει τα μικρότερα χαρακτηριστικά γνωρίσματα. Οδηγεί στη λιθογραφία ακτίνας X που είναι ακόμα πιό σύντομο μήκος κύματος.

Separation by IMplantation of OXygen (SIMOX)(Διαχωρισμός με εμφύτευση οξυγόνου) : O διαχωρισμός από την εμφύτευση του οξυγόνου (SIMOX) είναι μια ριζικά νέα τεχνική επεξεργασίας.H SIMOX λειτουργεί με τη δημιουργία ενός τέλεια ομαλού στρώματος . Η διαδικασία SIMOX περιλαμβάνει την άμεση έγχυση του οξυγόνου σε μια γκοφρέτα πυριτίου στις εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες. Κάτω από τους υψηλής θερμοκρασίας δεσμούς του οξυγόνου με το πυρίτιο, που διαμορφώνει τα λεπτά στρώματα της ταινίας οξειδίων πυριτίου. Αυτό το σχετικά τέλειο οξείδιο πυριτίου επιτρέπει την άμεση σύνδεση στο καθαρό κρυστάλλινο υπόστρωμα πυριτίου.

post-3528-1442174693,0975_thumb.gif

post-3528-1442174693,3048_thumb.jpg

post-3528-1442174693,3583_thumb.jpg

post-3528-1442174693,3862_thumb.jpg

post-3528-1442174693,4369_thumb.jpg

Share this post


Link to post
Share on other sites

Aλλη μια ωραια παρουσιαση. Αν και οχι τοσο ευπεπτη οσο η των μητρικων. :)

Share this post


Link to post
Share on other sites

Τι να πω ρε παιδια εισασταν κατατοπιστικοτατοι.

Μπραβο Μανωλη για την υπομονη σου και την εξαιρετικη δουλεια!

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Sign in to follow this  

×
×
  • Create New...

Important Information

By using this site, you agree to our Terms of Use.