Как изготавливаются процессоры Intel: история в картинках

Автор:
SanЫЧ
Печать
дата:
1 ноября 2009 21:49
Просмотров:
7380
Комментариев:
25
Введение

Как изготавливаются процессоры Intel: история в картинках

Песок... Кремний, после кислорода, является самым распространённым химическим элементом в земной коре (25% по массе). Песок, а особенно кварц, содержит большой процент диоксида кремния (SiO2), который является базовым ингредиентом для производства полупроводников.

Как изготавливаются процессоры Intel: история в картинках


После добычи песка происходит очистка кремния от примесей - кремний очищается в несколько этапов, чтобы достичь достаточного качества для производства полупроводников - его называют кремний полупроводниковой чистоты. Он настолько очищен от примесей, что допускается только один чужеродный атом на каждый миллиард атомов кремния. После процесса очистки начинается фаза плавления кремния. На фотографии выше можно видеть крупный кристалл, выросший из расплавленного очищенного кремния.

Как изготавливаются процессоры Intel: история в картинках


Получившаяся болванка монокристалла весит около 100 килограмм, чистота кремния составляет 99,9999 процентов.

Как изготавливаются процессоры Intel: история в картинках


Затем болванка переходит на стадию пиления, когда из неё вырезаются тонкие отдельные диски кремния, называемые подложками (или "вафлями", wafers). Кстати, некоторые болванки бывают выше полутора метров. Монокристаллы выращивают разного диаметра - всё зависит от нужного диаметра подложек. Сегодня процессоры изготавливаются, как правило, из 300-мм подложек.

Как изготавливаются процессоры Intel: история в картинках


После вырезания подложки полируются, пока их поверхность не достигнет зеркально гладкого состояния. Intel не производит подложки и болванки самостоятельно, вместо этого закупая подложки у сторонних компаний. Улучшенный 45-нм техпроцесс High-K/Metal Gate у Intel подразумевает использование подложек диаметром 300 мм (или 12 дюймов). Когда Intel впервые занялась производством чипов, то использовались подложки диаметром 50 мм (2 дюйма). Сегодня Intel использует 300-мм подложки, что позволяет снизить стоимость изготовления чипов.

Как изготавливаются процессоры Intel: история в картинках


Голубая жидкость, показанная выше, формирует фоторезистивный слой, наподобие того, что используется в фотоплёнке. Подложка во время нанесения жидкости вращается, что позволяет получить равномерное покрытие, которое и гладкое, и очень тонкое.

Как изготавливаются процессоры Intel: история в картинках


Повторное травление и ионное легирование

Затем подложка с фоторезистивным слоем подвергается облучению ультрафиолетом. Химическая реакция, которая происходит в слое под воздействием ультрафиолета, очень похожа на реакцию в плёнке, когда вы щёлкаете затвором фотоаппарата.
Области фоторезистивного материала подложки, которые подверглись облучению ультрафиолетом, становятся растворимыми. Облучение частей подложки происходит с помощью специальной маски, которая работает трафаретом. Под ультрафиолетовым излучением маски позволяют создавать различные структурные области микрочипа. Во время производства процессора этот этап повторяется по мере нанесения слоёв друг на друга.

Линза (в середине) уменьшает маску до небольшой фокусной области. В итоге "отпечаток" на подложке обычно в четыре раза меньше (линейно), чем трафарет маски.

Как изготавливаются процессоры Intel: история в картинках


На иллюстрации выше показан один транзистор так, если бы мы могли видеть его невооружённым глазом. Транзистор работает как переключатель, управляя течением электрического тока в компьютерном микропроцессоре. Инженеры Intel разработали настолько маленькие транзисторы, что на кончике иголки их умещается около 30 миллионов.

Как изготавливаются процессоры Intel: история в картинках


После облучения ультрафиолетом голубой фоторезистивный слой, на который попало излучение, полностью растворяется специальной жидкостью. В итоге остаются участки слоя, закрытые маской. Это самое начало нанесения транзисторов, межсоединений и других участков электрической цепи процессора.

Как изготавливаются процессоры Intel: история в картинках


Фоторезистивный слой защищает материалы подложки, которые не должны быть вытравлены. А облученные области вытравливаются с помощью химикатов.

Как изготавливаются процессоры Intel: история в картинках


После травления удаляется и фоторезистивный голубой слой, после чего становится видна требуемая форма.

Как изготавливаются процессоры Intel: история в картинках


Затем вновь наносится слой фоторезистивного материала (голубой), и вновь происходит облучение ультрафиолетом через маску. Затем облучённый фоторезистивный слой снова смывается и начинается другой процесс, называемый ионным легированием. На данном шаге участки подложки обогащаются ионами, в результате чего кремний меняет свои физические свойства, позволяя процессору управлять потоками электрического тока.

Как изготавливаются процессоры Intel: история в картинках


Во время внедрения ионов (часть процесса ионного легирования) открытые области кремниевой подложки бомбардируются потоками ионов. Ионы проникают в кремний, после чего как раз меняют свойства проводимости участка кремниевой подложки. Ионы сталкиваются с подложкой на очень высокой скорости. Электрическое поле ускоряет ионы до скорости более 300 000 км/ч.

Как изготавливаются процессоры Intel: история в картинках


После внедрения ионов фоторезистивный слой удаляется, а материал, подвергшийся легированию (зелёный) теперь насыщен чужеродными атомами.

Как изготавливаются процессоры Intel: история в картинках


Транзистор всё ближе к своему завершению. На изолирующем слое над транзистором (фиолетовый) вытравливаются три области. Три этих отверстия будут заполнены медью, которая позволит проводить электрические соединения с другими транзисторами.

Как изготавливаются процессоры Intel: история в картинках


Подложки на этом этапе погружаются в слой сульфата меди. Ионы меди осаждаются на транзистор через процесс, называемый гальванопокрытием. Медные ионы проходят от положительного электрода (анод) к негативному электроду (катод), которым как раз и является подложка.

Как изготавливаются процессоры Intel: история в картинках


Ионы меди осаждаются в виде тонкого слоя на поверхности подложки.

Как изготавливаются процессоры Intel: история в картинках


Затем происходит полировка, и лишняя медь удаляется с поверхности.

Как изготавливаются процессоры Intel: история в картинках


Нанесение металла происходит в несколько этапов, что позволяет создавать межсоединения (их можно представить как соединительные провода) между отдельными транзисторами. Раскладка таких межсоединений определяется архитектурой микропроцессора, вернее, командой разработчиков, ответственных за тот или иной процессор (например, Intel Core i7). Хотя компьютерный процессор кажется очень плоским, на самом деле он может состоять из более чем 20 слоёв. Если вы посмотрите на увеличенную фотографию чипа, то обнаружите сложную систему межсоединений и транзисторов, которая выглядит как футуристическая многослойная система шоссе и транспортных развязок.

Тестирование подложек

Как изготавливаются процессоры Intel: история в картинках


На иллюстрации участок готовой подложки проходит первый тест функциональности. На данном этапе тестовые пробы подводятся к каждому чипу, после чего оцениваются ответные сигналы чипа и сравниваются с правильными.

Как изготавливаются процессоры Intel: история в картинках


После того, как тесты определят, что подложка содержит достаточное число правильно функционирующих блоков, её разрезают на части (кристаллы).

Как изготавливаются процессоры Intel: история в картинках


Кристаллы, которые прошли тесты, перейдут на следующий шаг упаковки. Плохие кристаллы отбраковываются. Несколько лет назад Intel даже выпустила брелоки из плохих кристаллов CPU.

Как изготавливаются процессоры Intel: история в картинках


На иллюстрации приведен отдельный кристалл, который был вырезан с подложки. Если быть более конкретным, то перед нами кристалл Core i7.

Как изготавливаются процессоры Intel: история в картинках


Подложка, кристалл и распределитель тепла соединяются вместе, чтобы сформировать готовый процессор. Зелёная подложка обеспечивает механический и электрический интерфейс процессора с остальной системой. Серебристый распределитель тепла является тепловым интерфейсом с кулером. Он охлаждает кристалл во время работы.

Как изготавливаются процессоры Intel: история в картинках


Микропроцессор можно назвать самым сложным продуктом производства на Земле. Фактически, производство состоит из сотен шагов, и в нашей статье мы смогли охватить только самые важные из них.

Как изготавливаются процессоры Intel: история в картинках


Во время финального теста процессоры проверяются по ключевым характеристикам (среди них присутствует тепловыделение и максимальная частота).

Как изготавливаются процессоры Intel: история в картинках


По результатам тестов процессоры с одинаковыми характеристиками складываются в одни лотки. По-английски данный процесс называют binning, после определения максимальной частоты процессоров они маркируются по моделям и уже продаются в соответствии со спецификациями.

Как изготавливаются процессоры Intel: история в картинках


Готовые и протестированные процессоры (опять же, на иллюстрации показаны процессоры Core i7) поставляются либо сборщикам систем, либо в розницу.

2 не понравился
123 понравился пост
 
Незарегистрированные посетители не могут оценивать посты
 
 
 
 

 
 
 
 

Комментарии

 
 

 
 
 
KurilOFF
Дата:
(1 ноября 2009 21:58)
#1
гениальный пост hi smile
 
На этой неделе я К.О.
Томск [ссылка]
0 / 0
 
 
 
 
 
 
qazwsxedcrfv
Дата:
(1 ноября 2009 22:05)
#2
позновательно hi
Томская область > Северск [ссылка]
0 / 0
 
 
 
 
 
 
si133
Дата:
(1 ноября 2009 22:08)
#3
Супер.
У меня три вопроса:
1.Если это не интеллектуальная собственность,то тогда,что это? smile
А если серьезно,то
2.Сколько времени занимает выращивание с первого шага до последнего,месяцы?
3.У АМД принцип тот же?
 
Патриотизм - последнее прибежище негодяев. Самуэль Джонсон ХVIIв.
Республика Татарстан > Казань [ссылка]
0 / 1
 
 
 
 
 
 
Я от соSмо
Дата:
(1 ноября 2009 22:09)
#4
Ого! Вынос мозга!
Томск [ссылка]
0 / 0
 
 
 
 
 
 
IIIалунЬя
Дата:
(1 ноября 2009 22:28)
#5
хаха) мы это на учебе проходим biggrin
 
love блондинка :) love
Томск [ссылка]
0 / 0
 
 
 
 
 
 
Blade777
Дата:
(1 ноября 2009 22:35)
#6
Ну, собственно, а как же еще?))
 
Какой смефной ресурс!
Томск [ссылка]
0 / 0
 
 
 
 
 
 
Destroyer-k26
Дата:
(1 ноября 2009 22:35)
#7
http://www.thg.ru/cpu/cpu_proizvodstvo/print.html
 
K⎯26[24RUS] Как завещал нам старик Менделеев, химик обязан иметь лаборантку!Когда я прочитал о вреде алкоголя, я бросил чтение!                                                                      punk
Томская область > Северск [ссылка]
2 / 0
 
 
 
 
 
 
KBAHTEP
Дата:
(1 ноября 2009 22:38)
#8
si133, принцип изготовления одинаков, архитектура различна (про АМД)
Томск [ссылка]
0 / 0
 
 
 
 
 
 
acute
Дата:
(1 ноября 2009 22:42)
#9
попробую на досуге)
Томская область > Северск [ссылка]
0 / 0
 
 
 
 
 
 
ZlobnyNekit
Дата:
(1 ноября 2009 22:50)
#10
si133,

у AMD принцип изготовления тот же, за исключением некоторых фирменных (кстати, секретных)этапов производства. У всех процессоров разная архитектура, которая определяет особенности технологии производства. Интересно то, что производительность чипа не зависит от тактовой частоты, а от архитектуры (и не только)самого процессора.
 
Весна щедра на любовь и какахи))

ЕСЛИ ЕСТЬ ВОПРОСЫ, ЛЕЗЕМ (отнеситесь с юмором)СЮДА
Томская область > Северск [ссылка]
0 / 2
 
 
 
 
 
 
nelegalius
Дата:
(1 ноября 2009 23:58)
#11
все!! пошел создавать процессор)
назову NELEGALENTEL
 
Я был на волосок от жизни...
Томск [ссылка]
0 / 0
 
 
 
 
 
 
esk
Дата:
(2 ноября 2009 01:00)
#12
какая разница какая архитектура... и процесоры и все микросхемы делают примерно одинаково...
Томская область > Северск [ссылка]
0 / 0
 
 
 
 
 
 
Uzver
Дата:
(2 ноября 2009 01:34)
#13
описание производства процессоров читал еще в каком то советском справочнике. Принципы остались неизменны, а вот технология и архитектура, это да - это самые оберегаемые тайны.
Да и окончание поста - т.е. получается что неизвестно доподлинно процессор каких характеристик получат на выходе?
Белгород [ссылка]
0 / 0
 
 
 
 
 
 
GhostM
Дата:
(2 ноября 2009 03:07)
#14
Да уж.. Тяжёлый и трудоёмкий процесс!

Инфа очень интересная.
Побольше бы таких постов на ресурсе!
Томск [ссылка]
0 / 0
 
 
 
 
 
 
VitalY
Дата:
(2 ноября 2009 05:55)
#15
Не месяцы, думаю часы, дни...
Это же все в лабораториях, температуры, материалы...все есть, почему бы не расти?)))
[ссылка]
0 / 0
 
 
 
 
 
 
Rand0m
Дата:
(2 ноября 2009 10:09)
#16
Под "выращиванием" подразумеваеца процесс создания,а не то,что они сами растут)) Так что занимает это не долго, точной технологии не скажу,но основная задача в этом процессе обеспечение максимального вакуума (чтоб получить 99.9999% кремния). А остальное уже отработано и занимает часы, причем скорей всего болванки эти выращивают сразу в болших количествах, а не по 1-2.
 
Коль чести нет, пусть лютый страж-
Надежный страх-прочистит разум!
И потому обычай наш-
Платить за все.Сполна.И сразу!...

...Быть может,лучше все простить?
И не отмщать?И жить без злобы?
..Попробуй это докажи
Тому,чей сын уже не встанет!
А те,кого оставишь жить,
Тебя же вздернут на аркане...
Томская область > Северск [ссылка]
0 / 0
 
 
 
 
 
 
xpyct
Дата:
(2 ноября 2009 11:10)
#17
супер!
 
2JZ inside
Томская область > Северск [ссылка]
0 / 0
 
 
 
 
 
 
Danni
Дата:
(2 ноября 2009 15:16)
#18
Эх... а когдато я это на из усть учил)))
 
…один из ярчайших признаков психически незрелого индивида — это склонность в разговоре (и в Интернет) постоянно указывать на глупость и несостоятельность оппонента, якобы связанные с возрастом, уровнем интеллекта или отсталостью в развитии. Таким образом, тот, кто отчаянно презирает и хает «детишек» и их, пусть порой бездумное, творчество — сам не более чем ребёнок.“
"Уберите детей от интернета - он от них портится" (с)
Томск [ссылка]
0 / 0
 
 
 
 
 
 
n1ck
Дата:
(2 ноября 2009 16:24)
#19
сматрел видио на ютубе))) мда очень трудоёмкая робота))
Томск [ссылка]
0 / 0
 
 
 
 
 
 
Aginor
Дата:
(2 ноября 2009 18:56)
#20
На THG была эта статья пару месяцев назад, автор - раз спер хоть источник указывай, а то нехорошо...
 
The piano keys are black and white, but they sound like a million colors in your mind...
Томск [ссылка]
0 / 0
 
 
 
 
 
 
Андлюхаха
Дата:
(2 ноября 2009 20:09)
#21
нравиЦа..
 
Скачивай приложение города Северск к себе на телефон и будет тебе счастье и не только в новом году
https://play.google.com/store/apps/detai ls?id=com.app_severskapp.layout
Томск [ссылка]
0 / 0
 
 
 
 
 
 
Normann1989
Дата:
(8 ноября 2009 10:55)
#22
Ионы сталкиваются с подложкой на очень высокой скорости. Электрическое поле ускоряет ионы до скорости более 300 000 км/ч.
Эйнштейн был неправ?)
Томск [ссылка]
0 / 0
 
 
 
 
 
 
SanЫЧ
Дата:
(9 ноября 2009 12:24)
#23
Цитата: Aginor
раз спер хоть источник указывай, а то нехорошо...

Если бы вы создали хоть один пост,то поняли бы необоснованность своего упрека ;).
А по поводу указания источника в самом посте, то этого Правила данного ресурса не предусматривают!
 
Лучше молчать и казаться идиотом, чем заговорить и развеять все сомнения

На каждом шагу надписи: "Не плевать!", "Не сорить!", "Не шуметь", "Не ехать по левой стороне!" Не видел я только надписи: "Не убивать!" А может, подействовало бы?
Томск [ссылка]
0 / 0
 
 
 
 
 
 
Pitikantrop
Дата:
(18 ноября 2009 16:05)
#24
Информативно!
Томск [ссылка]
0 / 0
 
 
 
 
 
 
FEN xxx
Дата:
(1 февраля 2010 16:50)
#25
Интересненько!
Томск [ссылка]
0 / 1
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 

Информация

 
 
 
 
 
 
 
 
 

Оставлять свои CRAZY комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
Пожалуйста пройдите простую процедуру регистрации или авторизируйтесь под своим логином. Также вы можете войти на сайт, используя существующий профиль в социальных сетях (Вконтакте, Одноклассники, Facebook, Twitter и другие)

 
 
 
 
 
Наверх