Jak se vyrábějí procesory?

Zažijete fascinující cestu skrz čisté prostory polovodičového průmyslu. V jedné z továren Global Foundries uvidíte, jak se vyrábějí integrované obvody. Nechme naše experty, ať nás provedou nanovesmírem atomů. Světem, který normálně nemůžeme vidět. Na počátku vznikne diagram obvodu. V designových centrech po celém světě experti společně vytvářejí diagramy obvodů.

Jsou to sofistikované integrované obvody jako mikroprocesory, grafické procesory a mobilní integrované obvody. Dalším krokem je jejich výroba. PÍSEK Diskové substráty pro mikročipy se vyrábí z křemenného písku. Říká se tomu křemíkový wafer. Aby se vyrobily tyto wafery, je vytvořen obří monokrystal z vyčištěné křemíkové taveniny.

Výsledkem je perfektní křemíkový krystal, z něhož budou později vytvořeny tranzistory. Avšak nečistoty mohou tyto perfektní krystaly znehodnotit. PRACH Naše výrobní týmy v Global Foundries musí být velmi opatrné, když vstupují do bezprašných čistých prostor.

Výsledkem jsou wafery vyrobené v prostředí, které je více než 100 000x čistší než operační sály. Křemíkové plotny dorazí do čistých prostor naprosto bez nečistot. Zde je 25 waferů hermeticky uzavřeno do obalu a vysláno na cestu dlouhou stovky výrobních kroků. Fotolitografické techniky přenášejí strukturu obvodu do waferů.

Je to něco jako promítání obrazů. Klíčem k tomuto procesu je dokonalá práce se světlem. SVĚTLO Křemíkový disk je odstředivě pokryt fotosenzitivní vrstvou. UV světlo přenese strukturu obvodu z masky na wafer. Vystavené části vrstvy se stanou tekutými a poté jsou odstraněny vývojkou.

Přenesená struktura je použita jako vzor. Nechráněné části waferu jsou vyleptány. Na každém waferu se vytvoří miliardy malých proudových spínačů. Maličkých tranzistorů. Z fotolitografického stanoviště se wafery přesunou na iontovou implantaci, kde se navolí elektrické vlastnosti tranzistorů.

Zde inženýři využívají jednu z nejlepších vlastností křemíku. Křemík je polovodič, což znamená, že se jeho vodivost může měnit přesně cíleným umístěním takzvaných dopovacích atomů. OHEŇ Nejprve jsou do křemíku vpraveny dopovací atomy. Tyto atomy se v křemíkové mřížce rozmístí náhodně. Při vyšších teplotách se dopovací atomy stanou pohyblivými a zaujmou v atomové struktuře pevné místo.

Vytváření maličkých tranzistorů je tak komplexní, že to vyžaduje čisté prostory o velikosti dvou fotbalových hřišť. Naši lidé tyto komplexní procesy monitorují, ale samotná automatizovaná výroba se odehrává na hermeticky uzavřené výrobní lince. V dalším kroku přijde na řadu měď. Nejjemnější vodiče spojí miliardy oddělených tranzistorů.

Vznikne tak integrovaný obvod. VODA Ovšem předtím je životně důležité wafery očistit. Musíme se zbavit částeček z ostatních fází procesu. Předtím, než je měď napařena do spojů, se aplikuje ochranná vrstva. Ta zamezuje vzniku zkratů a zajišťuje spolehlivost. Spáry se poté zaplní mědí.

Nakonec je až ke kraji spár vybroušena přebytečná měď. Tím se od sebe odizolují jednotlivé vodiče. Mikročipy s měděnými spoji začala ve větší míře jako první na světě využívat Global Foundaries. To je základem pro umění těchto vícejádrových procesorů, které Global Foundaries dodává do všech odvětví. Abychom zůstali na špici výrobců čipů, každý výrobní krok monitorují elektronové mikroskopy.

Zjišťují atomovou strukturu každého jednotlivého tranzistoru. Za dva měsíce je wafer hotový. Obří integrované obvody sestávající z vodičů o délce několika kilometrů spojují 100 miliard tranzistorů v několika úrovních. A to na ploše velké asi jako nehet. Global Foundaries.

První světová polovodičová továrna, sídlící v USA a Německu. Jedna továrna je v Drážďanech a druhá bude brzy v New Yorku. Společně to budou ty dvě nejpokročilejší továrny na světě. A také testovací místa pro nejnovější mikroelektronické novinky z celého světa. Posledním krokem při tvorbě mikroprocesorů je jejich uzavření.

Při přípravě na tento krok je na wafer nanesena tenká stříbrná vrstva. Ta spojí čip do matice. Velmi ostré pilky vyříznou čip z waferu. Metoda flip chip se využívá, aby se čip umístil do matice, která je poté zakryta. Překlad: Mithril www.videacesky.cz