საკითხავისასარგებლოსურათები

როგორ მზადდება ინტელის პროცესორები

ყველას გაინტერესებთ ალბათ თუ როგორ მზადდება თქვენს კომპიუტერებში არსებული პროცესორები და მათი კრისტალები რომლებშიც ასობით მილიონი ტრანზისტორია ერთმანეტთან დაკავშირებული. ეს ტატია გადმოთარგმნილია Intel-ის საიტიდან და აღწერს პროცესორის წარმოების უმთავრეს ფაზებს, კონკრეტულად კი Nehalem არქიტექტურის წარმოებას

ქვიშა… სილიკონის 25%-იანი შემადგენლობით, არის დედამიწაზე ჟანგბადის შემდეგ ყველაზე გავრცელებული ელემენტი. ქვიშა, განსაკუთრებით კი კვარცი შეიცავს დიდი რაოდენობით სილიკონს, სილიკონის დიოქსიდის სახით რაც არის ბაზური ინგრედიენტი ნახევრადგამტარების საწარმოებლად.

lzr1k

ქვიშის მოპოვების შემდეგ, ხდება სილიკონის გაწმენდა სხვა ნივთიერებებისგან. გაწმენდა მიმდინარეობს რამოდენიმე ეტაპად, მანამ სანამ არ მიიღწევა საკმარისი ხარისხის სილიკონი ნახევრადგამტარების საწარმოებლად – მას ეძახიან ნახევრადგამტარ სისუფთავის სილიკონს. ასეთ დამუშავებულ სილიკონის მილიარდ სილიკონის ატომეზე მოდის მხოლოდ ერთი უცხო ატომი. გაწმენდის ფაზის შემდეგ იწყება გადნობის ფაზა, გამდნარი სილიკონისგან მიღებულ მასას ეძახიან მონო კრისტალურ ზოდს

r8irq

მონო კრისტალური ზოდის დიამეტრი არის 300mm რაც დაახლოებით 12 ინჩია, მისი სიმძიმე კი 100კგ-ა (=220 პაუნდი) იგი 99.9999%-ით სილიკონისგან შედგება.

მიღებული სილიკონის ზოდი (300მმ /12 ინჩი) იჭერება სპეციალური ხერხით ფენებად, რომლებსაც ვაფლები ეწოდებათ (wafers).

jrfvq

დაჭრის შემდეგ ვაფლები პრიალდება მანამ სანამ მათ არ ექნებათ სარკისებრი ზედაპირი. ინტელი ყიდულობს გამზადებულ ვაფლებს სხვა კომპანიისგან. 45nm High-K/Metal ტექნოლოგიის გამო ინტელი იყენებს 300მმ დიამტერის ვაფლებს. როდესაც ინტელმა დაიწყო ჩიპების წარმოება, იგი იყენებდა 50mm ვაფლებს. 300მმ ვაფლები კი იძლება წარმოების თანხის დაზოგვის საშუალებას

zgse2

ლურჯი სითხე, რომელიც მაღლა სურათზეა ნაჩვენები, ესმევა ვაფლს რომელიც ტრიალებს ამ პროცესის დროს რათა სითხე თანაბრად განაწილდეს ზედაპირზე და ამავდროულად იყოს ძალიან თხელი და ძალიან პრიალა. ეს სითხე ქმნის ფოტორეზისტულ შრეს ეს თითქმის იგივენაირია რაც გამოიყენება ფოტოფირებში.

dj0ek

ამის შემდეგ ვაფლს ფოტორეზისტულ შრესთან ერთად ასხივებენ ულტრაიისფერ შუქს. ქიმიური რეაქცია, რომელიც ხდება შრეზე ულტრაიისფერი შუქის ზემოქმედებით, ძალიან გაქვს რეაქციას ფოტოფირზე მომხდარი რეაქციისა რომელიც ხდება კამერაზე ღილაკის დაჭერის შემდეგ. ფოტორეზისტული მატერიალის ის ადგილები რომლებზეც მოხვდება ულტრაიისფერი შუქის გამოსხივების შემდეგ ხდებიან ხსნადები. ვაფლის ადგილების დასხივება ხდება სპეციალური მასკის საშუალებით. ულტრაიისფერი გამოსხივებით მასკები ქმნიან ჩიპის სხვადასხვა სტრუქტურულ ადგილს. პროცესორის შექმნის დროს ეს ეტაპი მეორდება რამოდენიმეჯერ შრეების ერთმანეთზე დადებისას. ლინზა რომელიც მასკისა და ვაფლის შუაშია ახდენს ულტრაიისფერი გამოსხივების ერთ ადგილზე ფოკუსირებას, რის შემდეგაც შრეზე გამოსახული ანაბეჭდი არის მასკაზე 4-ჯერ პატარა.

fvpda

თითო ასეთი ვაფლიდან ათასი პროცესორი შეიძლება გაკეთდეს, ხოლო მაღლითა სურათზე გამოსახულია ერთი ტრანზისტორი (წარმოიდგინეთ რა პატარაა). ტრანზისტორი მუშაობს როგორც გადამრთველი , რომელიც მართავს ელექტრონულ მუხტის ნაკადს პროცესორში. ინტელის ინჟინრებმა შემქნეს ისეთი პატარა ტრანზისტორები რომ ნემსის წვერზე შეიძლება დაეტიოს 30 მილიონი ტრანზისტორი!.

tz02j

ულტრაიისფერი დასხივების შემდეგ ლურჯი შრის ის ნაწილები რომლებზეც სხივი დაეცა მთლიანად იხსნებიან სპეციალური სითხის მეშვეობით. ბოლოში კი რჩება მასკით დაფარული შრის ადგილები და აქედან იწყება ტრანზისტორების, მათი მაკავშირებლების და პროცესორის სხვა ელექტრული ჯაჭვების კეთება.

ფოტორეზისტული შრე იცავს ვაფლის იმ ადგილებს რომლებსაც არ უნდა მოხვდეთ ქიმიკატები, ხოლო დარჩენილ ადგილებს ხვდებათ ქიმიკატები, რის შედეგადაც დაუფარავი ვაფლის ნაწილი ირეცხება.

dqk0b

ქიმიკატებით გრავირების შემდგომ ეტაპზე ხდება ლურჯი ფოტორეზისტული შრის მოშორება. რის შემდეგადაც რჩება საჭირო ფორმა

817ph

ამის შემდეგ ახლიდან ედება ფოტორეზისტული ლურჯი ფენა ვაფლს, და ახლიდან ხდება მასკის მეშვეობით ულტრაიისფერი დასხივება. შემდეგ ფოტორეზისტული შრე კიდევ ირეცხება და იწყება ახალი ეტაპი, რომელსაც იონის იმპლანტაცია. ამ ეტაპზე ვაფლის ზოგიერთი ადგილი ივსებს იონებით რის შედეგადაც სილიკონი იცვლის თავის ფიზიკურ თვისებებს და აძლევს პროცესორს საშუალებას მართოს ელექტრული მუხტის ნაკადები.

zb0gl

იონების ჩაშენების დროს, სილიკონის ავფლის ღია ადგილები იბომბებიან იონებით. იონები იჭრებიან სილიკონში და მაშინ ხდება სილიკონის გამტარობის შეცვლა. იონები ვაფლს ხვდებიან ძალიან დიდი სიჩქარით, ელექტრული ველი იონებს ასწრაფებს 300 000 კმ/ს-მდე!

75zmj

იონების იმპლანტაციის შემდეგ ფოტორეზისტული შრე ცილდება და მატერიალი რომელზეც მოხდა იონის იმპლანტაცია (მწვანე) აქვს უცხო ატომები.

rm4zt

ტრანზისტორი უფრო და უფრო უახლოვდება დასრულებულ სახეს, ტრანზისტორზე წასმულ ინსულაციის შრეზე (იისფერი) კეთდება სამი ნახვრეტი, რომლებში იქნება გატარებული სპილეძი, რითაც რითაც ტრანზისტორები დაუკავშირდებიან ერთმანეთს.

qs79i

ამ ეტაპზე ვაფლებს უშვებენ სპილენძის სულფატში. სპილენძის იონები ჯდებიან ტრანზისტორზე პროცესით რომელსაც Electroplating ქვია. სპილენძის იონები გადიან დადებითი ელეკტროდიდან (ანოდი) ნეგატიური ელეკტროდსიკენ (კათოდი) რომელიც არის ჩვენი ვაფლი

სპილენძი იონები ედებიან ვაფლის ზედაპირს თხელი შრის სახით.

s66bo

ამის შემდეგ ხდება გაპრიალება და ზედმეტი სპილენძი შორდება ზედაპირს

7ijzl

მეტალის წასმა ხდება რამოდენიმე ეტაპად, რაც საშუალებას იძლევა სხვადასხვა ტრანზისტორის დაკავშირებისა (შეიძლება შევადაროთ პროვოდების შეერთებას). ასეთი შეერთებების გადანაწილებით ხდება პროცესორის არქიტექტურის შექმნა, ეს უკვე შემქმნელების ჯგუფზეა დამოკიდებული, გააჩნია რომელი ჯგუფი რომელ პროცესორს აკეთებს (მაგალითად Intel Core i7). იმის მიუხედავად რომ პროცესორი ძალიან თხელი ჩანს, იგი შეიძლება შედგებოდეს 20-ზე მეტი შრისგან. თუ თქვენ კარგად დააკვირდებით ჩიპის გადიდებულ სურათს, აღმოაჩენთ ძალიან რთულ შეერთებების და ტრანზისტორების სისტემას, რაც ძალიან გავს ფუტურისტულ მრავალშრიან ტრასის სისტემას.

uwr89

სურათზე გამზადებული ვაფლის ნაწილი გადის ფუნქციონალობის პირველ ტესტს. ამ ეტპაზე სატესტო სინჯებს აკეთებენ ყველა ჩიპზე რის შედეგადაც ფასდება ჩიპის სიგნალები და ხდება ამ სიგნელების შედარება სწორ სიგნალებთან

erf36

მას შემდეგ რაც გაირკვევა რომ ვაფლი შედგება საკმარისი მუშა ჩიპებისგან იგი იჭრება ნაწილებად (კრისტალებად).

rbe71

კრისტალები რომლებმაც გაიარეს ტესტები გადავლენ შეფუთვის შემდეგ ეტაპზე, ცუდი კრისტალები ბრაკ კრისტალებს უერთდებიან. რამოდენიმე წლის წინ ინტელმა გამოუშვა ბრელოკები გაფუჭებული კრისტალებით.

qh2qk

ილუსტრაციაზე ნაჩვენებია ცალკეული კრისალი, რომელიც იქნა ამოჭრილი ვაფლიდან. თუ უფორ დავკონკრეტდებით თქვენ წინაშეა Core i7-ს კრისტალი.

3obua

პროცესორის PCB, კრისტალი და სითბოს გადამანაწილებელს აერთებენ პროცესორის დასრულებული სახის მისაღებად. მწვანე PCB უზრუნველყოფს მექანიკურ და ელეკტრონულ ინტერფეისს პროცესორისთვის. ხოლო სითბოს გადამანაწილებელი მეტალი პროცესორის ქულერთან ერთად აგრილებს კრისტალს.

759op

მიკროპროცესორს შეიძლება დავარქვათ დედამიწაზე ყველაზე რთული საქარმოო პროდუქტი. ფაქტიურად წარმოება ხდება რამოდენიმე ასეული ნაბიჯით, მაგრამ ამ სტატიაში მხოლოდ რამოდენიმე მნიშვნელოვანი ნაბიჯია აღწერილი.

w1g6g

ფინალური ტესტის დროს, პროცესორები მოწმდებიან მთავარ მახასიათებლებზე მათ შორისაა სითბოგამტარობა და მაქსიმალური სიხშირე.

j9nji

ტესტების შემდეგ პროცესორები ნაწილდებიან სხვადასხვა დაფებზე, ინგლისურად ამ ეტაპს binning ეწოდება. ამ ეტაპზე ირკვევა პროცესორის სტოკ სიხშირე და ხდება მათი მარკირება რის შემდეგაც პროცესორები იყიდებიან სხვადასხვა სპეციფიკაცებით.

გამზადებული და გატესტილი პროცესორები იყიდებიან ან ყუთებით სისტემების ამწყობთათვის ანდა მაღაზიებისთვის OEM შეფუთვით

5nita

წყარო: overclockers.ge
ავტორი: Kemo

Back to top button