Из чего сделан процессор: Производство процессоров в картинках — ITC.ua

Производство процессоров в картинках — ITC.ua

Современные микропроцессоры – одни из сложнейших устройств, изготавливаемых человеком. Производство полупроводникового кристалла намного более ресурсоемко, чем, скажем, возведение многоэтажного дома или организация крупнейшего выставочного мероприятия. Однако благодаря массовому выпуску CPU в денежном эквиваленте мы этого не замечаем, да и редко кто задумывается обо всей грандиозности элементов, занимающих столь видное место внутри системного блока. Мы решили изучить детали производства процессоров и поведать о них в данном материале. Благо в Сети сегодня достаточно информации на эту тему, а специализированная подборка презентаций и слайдов корпорации Intel позволяет выполнить поставленную задачу максимально наглядно. Предприятия других гигантов полупроводниковой индустрии работают по тому же принципу, поэтому с уверенностью можно сказать, что все современные микросхемы проходят идентичный путь создания.

Помогаем

Первое, о чем стоит упомянуть, – строительный материал для процессоров. Кремний (англ. silicon) – второй после кислорода наиболее распространенный элемент на планете. Он является природным полупроводником и используется как основной материал для производства чипов всевозможных микросхем. Больше всего кремния содержится в обычном песке (особенно кварце) в виде диоксида кремния (SiO2).

Впрочем, кремний – не единственный материал. Самый близкий его родственник и заменитель – германий, однако в процессе совершенствования производства ученые выявляют хорошие полупроводниковые свойства у соединений других элементов и готовятся опробовать их на практике или уже это делают.

1 Кремний проходит многоступенчатый процесс очистки: сырье для микросхем не может содержать больше примесей, чем один чужеродный атом на миллиард.

2 Кремний расплавляют в специальной емкости и, опустив внутрь постоянно охлаждаемый вращающийся стержень, «наматывают» на него благодаря силам поверхностного натяжения вещество.

3 В итоге получаются продольные заготовки (монокристаллы) круглого сечения, каждая массой около 100 кг.

4 Заготовку нарезают на отдельные кремниевые диски – пластины, на которых будут расположены сотни микропроцессоров. Для этих целей используются станки с алмазными режущими дисками или проволочно-абразивные установки.

5 Подложки полируют до зеркального блеска, чтобы устранить все дефекты на поверхности. Следующий шаг – нанесение тончайшего фотополимерного слоя.

6 Обработанная подложка подвергается воздействию жесткого ультрафиолетового излучения. В фотополимерном слое происходит химическая реакция: свет, проходя через многочисленные трафареты, повторяет рисунки слоев CPU.

7 Реальный размер наносимого изображения в несколько раз меньше собственно трафарета.

8 Участки, «протравленные» излучением, вымываются. На кремниевой подложке получается рисунок, который затем подвергается закреплению.

9 Следующий этап изготовления одного слоя – ионизация, в процессе которой свободные от полимера участки кремния бомбардируются ионами.

10 В местах их попадания изменяются свойства электрической проводимости.

11 Оставшийся полимер удаляют, и транзистор почти готов. В изолирующих слоях делаются отверстия, которые благодаря химической реакции заполняются атомами меди, используемыми в качестве контактов.

12 Соединение транзисторов представляет собой многоуровневую разводку. Если взглянуть в микроскоп, на кристалле можно заметить множество металлических проводников и помещенных между ними атомов кремния или его современных заменителей.

13 Часть готовой подложки проходит первый тест на функциональность. На этом этапе на каждый из выбранных транзисторов подается ток, и автоматизированная система проверяет параметры работы полупроводника.

14 Подложка с помощью тончайших режущих кругов разрезается на отдельные части.

15 Годные кристаллы, полученные в результате данной операции, используются в производстве процессоров, а бракованные отправляются в отходы.

16 Отдельный кристалл, из которого будет сделан процессор, помещают между основанием (подложкой) CPU и теплорас-пределительной крышкой и «упаковывают».

17 В ходе окончательного тестирования готовые процессоры проверяются на соответствие требуемым параметрам и лишь затем сортируются. На основании полученных данных в них прошивается микрокод, позволяющий системе должным образом определить CPU.

18 Готовые устройства упаковываются и направляются на рынок.

Зміст

  • 1 Интересные факты о процессорах и их производстве
  • 2 «Костюм кролика».
    • 2.1 99,9999%
    • 2.2 300 мм
    • 2.3 1000 раз
    • 2.4 20 слоев
    • 2.5 2500
    • 2.6 10 000 000 000 000 000 000
    • 2.7 A

Интересные факты о процессорах и их производстве

«Силиконовая долина» (Silicon Valley, США, Калифорния)

Получила свое название благодаря основному строительному элементу, использующемуся в производстве микрочипов.

«Почему пластины для производства процессоров круглые?» – наверняка спросите вы.

Для производства кремниевых кристаллов применяется технология, позволяющая получать только цилиндрические заготовки, которые затем режутся на части. До сих пор еще никому не удавалось изготовить квадратную пластину, лишенную дефектов.

Почему микрочипы квадратные?

Именно такая литография позволяет использовать площадь пластины с максимальной эффективностью.

Зачем процессорам столько ножек/контактов?

Помимо сигнальных линий каждый процессор для работы нуждается в стабильном питании. При энергопотреблении порядка 100–120 Вт и низком напряжении через контакты может протекать ток силой до 100 А. Значительная часть контактов CPU выделена именно под систему питания и дублируется.

Утилизация отходов производства

Раньше дефектные пластины, их остатки и бракованные микрочипы шли в отходы. На сегодняшний день ведутся разработки, позволяющие использовать их в качестве основы для производства солнечных батарей.

«Костюм кролика».

Такое название получил комбинезон белого цвета, который обязаны носить все рабочие производственных помещений. Делается это для поддержания максимальной чистоты и защиты от случайного попадания частиц пыли на производственные установки. «Костюм кролика» впервые был использован на фабриках по производству процессоров в 1973 году и с тех пор стал общепринятым стандартом.

99,9999%

Для производства процессоров пригоден только кремний высочайшей степени чистоты. Заготовки очищают спецхимией.

300 мм

Таков диаметр современных кремниевых пластин для производства процессоров.

1000 раз

Именно настолько чище воздух в помещениях фабрик для производства чипов, чем в операционной.

20 слоев

Процессорный кристалл очень тонкий (меньше миллиметра), но в нем умещаются более 20 слоев сложнейших структурных объединений транзисторов, которые выглядят как многоуровневые хайвеи.

2500

Именно столько кристаллов процессора Intel Atom (имеют наименьшую площадь среди cовременных CPU) размещаются на одной 300-миллиметровой пластине.

10 000 000 000 000 000 000

Сто квинтиллионов транзисторов в виде структурных элементов микрочипов отгружаются с фабрик каждый год. Это приблизительно в 100 раз больше, чем оценочное количество муравьев на планете.

A

Стоимость производства одного транзистора в процессоре сегодня равна цене печати одной буквы в газете.

В процессе подготовки статьи использовались материалы с официального веб-сайта корпорации Intel, www.intel.ua

Устройство процессора, из чего состоит процессор компьютера

Сейчас полно информации в интернете по теме процессоров, можно найти кучу статей о том как он работает, где в основном упоминаются регистры, такты, прерывания и прочее…Но, человеку не знакомому со всеми этими терминами и понятиями достаточно трудно вот так «с лету» вникнуть в понимание процесса, а начинать надо с малого — а именно с элементарного понимания как устроен процессор и из каких основных частей он состоит.

Итак, что же окажется внутри микропроцессора, если его разобрать:

цифрой 1 обозначается металлическая поверхность (крышка) микропроцессора, служащая для отвода тепла и защиты от механических повреждений того, что находится за этой крышкой (тоесть внутри самого процессора).

Под номером 2 — находится сам кристалл, по факту являющийся самой важной и дорогой в изготовлении частью микропроцессора. Именно благодаря этому кристаллу происходят все вычисления (а это и есть самая главная функция процессора) и чем он сложнее, чем совершенней — тем мощнее получается процессор и тем дороже соответственно. Кристалл изготавливается из кремния. На самом деле процесс изготовления очень сложный и содержит в себе десятки шагов, подробнее в этом видео:

Цифра 3 — специальная текстолитовая подложка, к которой крепятся все остальные части процессора, кроме того она играет роль контактной площадки — на ее обратной стороне есть большое количество золотистых «точек» — это контакты (на рисунке их немного видно). Благодаря контактной площадке (подложке) обеспечивается тесное взаимодействие с кристаллом, ибо напрямую хоть как нибудь воздействовать на кристалл не представляется возможным.

Крышка (1) крепится к подложке (3) с помощью клея-герметика, устойчивого к высоким температурам. Между кристаллом (2) и крышкой нет воздушного зазора, его место занимает термопаста, при застывании из нее получается «мостик» между кристаллом процессора и крышкой, благодаря чему обеспечивается очень хороший отток тепла.

Кристалл соединяется с подложкой с помощью пайки и герметика, контакты подложки соединяются с контактами кристалла. На этом рисунке наглядно показано как соединяются контакты кристалла с контактами подложки при помощи очень тонких проводков (на фото 170-кратное увеличение):

Вообще устройство процессоров разных производителей и даже моделей одного производителя может сильно разниться. Однако принципиальная схема работы остается прежней — у всех есть контактная подложка, кристалл (или несколько, расположенных в одном корпусе) и металлическая крышка для отвода тепла.

Так например выглядит контактная подложка процессора Intel Pentium 4 (процессор перевернут):

Форма контактов и структура их расположения зависит от сокета процессора и материнской платы компьютера (сокеты должны совпадать). Например на рисунке чуть выше контакты у процессора без «штырьков», поскольку штырьки находятся прямо в сокете материнской платы.

А бывает другая ситуация, где «штырьки» контактов торчат прямо из контактной подложки. Эта особенность характерна в основном для процессоров AMD:

Как уже упоминалось выше, устройство разных моделей процессоров одного производителя может различаться, перед нами яркий тому пример — четырехъядерный процессор Intel Core 2 Quad, который по сути представляет собой 2 двухъядерных процессора линейки core 2 duo, совмещенных в одном корпусе:

Важно! Количество кристаллов внутри процессора и количество ядер процессора — не одно и то же.

В современных моделях процессоров Intel умещается сразу 2 кристалла (чипа). Второй чип — графическое ядро процессора, по-сути играет роль встроенной в процессор видеокарты, тоесть даже если в системе отсутствует видеокарта, графическое ядро возьмет на себя роль видеокарты, причем довольно мощной (в некоторых моделях процессоров вычислительная мощь графических ядер позволяет играть в современные игры на средних настройках графики).

Вот и все устройство центрального микропроцессора, вкратце конечно же.

Как песок становится кремнием? Объяснение производства ЦП

Мир живет на информации, и человечество создает примерно 2,5 миллиона терабайт данных в день. Однако все эти данные бесполезны, если мы не можем их обработать, поэтому, возможно, одна из вещей, без которых современный мир не может жить, — это процессоры.

Но как сделать процессор? Почему это современное чудо? Как производитель может разместить миллиарды транзисторов в таком маленьком корпусе? Давайте углубимся в то, как Intel, один из крупнейших мировых производителей чипов, создает ЦП из песка.

Основной ингредиент любого процессора, кремний, добывается из песка пустыни. Этот материал в изобилии встречается в земной коре и состоит примерно на 25-50% из диоксида кремния. Он обрабатывается для отделения кремния от всех других материалов в песке.

Обработка повторяется несколько раз, пока производитель не создаст образец с чистотой 99,9999%. Затем очищенный кремний выливается в цилиндрический слиток электронного качества. Диаметр цилиндра составляет 300 мм, а вес около 100 кг.

Затем производитель нарезает слиток на пластины толщиной 925 микрометров. После этого он полируется до зеркального блеска, удаляя все изъяны и дефекты на его поверхности. Эти готовые пластины затем отправляются на завод Intel по производству полупроводников для превращения из пластины кремния в высокотехнологичный компьютерный мозг.

Шоссе FOUP

Поскольку процессоры являются высокоточными деталями, их основа из чистого кремния не должна загрязняться ни до, ни во время, ни после производства. Здесь на помощь приходят открывающиеся спереди унифицированные контейнеры (FOUP). Эти автоматизированные контейнеры вмещают 25 пластин одновременно, сохраняя их в безопасном месте в помещении с контролируемой средой при транспортировке пластин между машинами.

Кроме того, каждая пластина может проходить одни и те же шаги сотни раз, иногда переходя из одного конца здания в другой. Весь процесс встроен в машины, так что FOUP знает, куда идти для каждого шага.

Кроме того, FOUP перемещаются по монорельсам, подвешенным к потолку, что позволяет им максимально быстро и эффективно перемещать деталь с одного производственного этапа на другой.

Фотолитография

Источник изображения: Chaiken/Wikimedia Commons

В процессе фотолитографии используется фоторезист для печати рисунков на кремниевой пластине. Фоторезист — это прочный, светочувствительный материал, похожий на то, что вы найдете на пленке. После этого пластина подвергается воздействию ультрафиолетового света с маской рисунка процессора.

Маска обеспечивает экспонирование только тех мест, которые они хотят обработать, оставляя фоторезист в этой области растворимым. После того, как рисунок полностью отпечатан на кремниевой пластине, он проходит через химическую ванну, чтобы удалить весь экспонированный фоторезист, оставив образец чистого кремния, который пройдет следующие этапы процесса.

Ионная имплантация

Этот процесс, также известный как легирование, включает атомы различных элементов для улучшения проводимости. После завершения первоначальный слой фоторезиста удаляется и наносится новый, чтобы подготовить пластину к следующему шагу.

Травление

После очередного этапа фотолитографии кремниевая пластина направляется на травление, где начинают формироваться транзисторы процессора. Фоторезист наносится на участки, где кремний должен остаться, а участки, которые необходимо удалить, химически травятся.

Оставшийся материал медленно становится каналами транзисторов, по которым электроны перетекают из одной точки в другую.

Депонирование материала

После создания каналов кремниевая пластина возвращается в фотолитографию для добавления или удаления слоев фоторезиста по мере необходимости. Затем он переходит к нанесению материала. Различные слои различных материалов, таких как диоксид кремния, поликристаллический кремний, диэлектрик high-k, различные металлические сплавы и медь, добавляются и травятся для создания, доработки и соединения миллионов транзисторов на чипе.

Химическая механическая планаризация

Каждый слой процессора подвергается химико-механической планаризации, также известной как полировка, для удаления лишнего материала. После удаления самого верхнего слоя обнажается лежащий в основе медный узор, что позволяет производителю создавать дополнительные медные слои для соединения различных транзисторов по мере необходимости.

Хотя процессоры выглядят невероятно тонкими, они обычно имеют более 30 слоев сложной схемы. Это позволяет ему обеспечивать вычислительную мощность, необходимую для современных приложений.

Тестирование, нарезка и сортировка

Кремниевая пластина может пройти все вышеперечисленные процессы для создания процессора. Как только кремниевая пластина завершит этот путь, она начнет тестирование. Этот процесс проверяет каждую созданную деталь на пластине на функциональность — работает она или нет.

После этого пластина разрезается на части, называемые штампом. Затем он сортируется, и годные матрицы отправляются на упаковку, а неисправные выбрасываются.

Превращение кремниевого кристалла в процессор

Этот процесс, называемый упаковкой, превращает штампы в процессоры. Подложка, обычно печатная плата, и теплораспределитель помещаются на кристалл для формирования процессора, который вы покупаете. Подложка — это место, где кристалл физически соединяется с материнской платой, а теплоотвод взаимодействует с охлаждающим вентилятором ЦП с постоянным током или ШИМ.

Тестирование и контроль качества

Готовые процессоры снова тестируются, но на этот раз на производительность, мощность и функциональность. Этот тест определяет, какой это будет чип — хорошо ли это быть i3, i5, i7 или i9.процессор. Затем процессоры соответствующим образом группируются для розничной упаковки или помещаются в лотки для доставки производителям компьютеров.

Микроскопически маленький, но невероятно сложный

Процессоры кажутся простыми снаружи, но на самом деле они невероятно сложны. Производство процессоров занимает от двух с половиной до трех месяцев непрерывной работы 7 дней в неделю. И, несмотря на то, что за этими чипами стоит высокоточная инженерия, нет никакой гарантии, что они получат идеальную пластину.

На самом деле производители процессоров могут потерять от 20% до 70% кристаллов на пластине из-за дефектов, загрязнений и т. д. На это значение также влияют все более мелкие процессы ЦП, а новейшие чипы имеют размер всего 4 нм.

Однако, согласно закону Мура, мы по-прежнему можем ожидать, что производительность процессоров будет удваиваться каждые два года до 2025 года. Пока процессоры не достигнут фундаментального потолка размера атома, все эти производственные процессы должны справляться с конструкциями для производства требуемых нами чипов.

От песка до процессора или Как делают процессор

Трудно поверить, что современный процессор (CPU) является самым сложным продуктом в мире. Что такого сложного в этом куске металла?

В этой статье я попытаюсь объяснить, как из песка делается современный процессор (ЦП).

Производство процессоров

На строительство завода по производству процессоров уходит около 5 миллиардов долларов. У этого завода есть примерно 4 года, чтобы вернуть вложенные в его технологию средства, прежде чем он начнет приносить прибыль. Если провести нехитрые подсчеты, то получается 100 микрочипов в час, которые завод должен произвести, чтобы вернуть вложенные средства.

Процесс изготовления процессора выглядит так: на специальном оборудовании из расплавленного кремния выращивается монокристалл цилиндрической формы. Далее полученный слиток охлаждают и разрезают на пластины, поверхности которых тщательно выравнивают и полируют до зеркального блеска. В биочистых помещениях полупроводниковых заводов создаются микросхемы на кремниевых пластинах с использованием фотолитографии и травления. Затем сотрудники лаборатории производят выборочное тестирование процессоров под микроскопом после повторной очистки пластин, и если все в порядке, то готовые пластины разрезаются на отдельные процессоры, которые затем укладываются в корпус.

Некоторые уроки химии

Давайте подробнее рассмотрим весь процесс производства. Песок на 25 процентов состоит из кремния, который является вторым по распространенности химическим элементом в земной коре после кислорода. Песок, особенно кварц, содержит большое количество кремния в форме диоксида кремния (SiO2) и является основным ингредиентом для производства полупроводников.

Первоначально берется в виде песка SiO2, который в дуговых печах (при температуре около 1800°С) восстанавливается коксом:

SiO2 + 2C = Si + 2CO

Такой кремний называется «техническим» и имеет чистоту 98-99,9%. Для изготовления процессоров требуется чистое сырье, которое называется «кремний электронного качества», в котором не должно быть более одного чужеродного атома на каждый миллиард атомов кремния. Чтобы очистить его до такого уровня, кремний буквально «перерождается». Четыреххлористый кремний (SiCl4) получают хлорированием технического кремния, который затем перерабатывают в трихлорсилан (SiHCl3):

3SiCl4 + 2h3 + Si ↔ 4SiHCl3

Эти реакции рециркуляции, которые генерируются побочными кремнийсодержащими материалами, снижают стоимость и устраняют экологические проблемы:

2SiHCl3 ↔ Sih3Cl2 + SiCl4
2Sih3Cl2 ↔ Sih4Cl + SiHCl3
2Sih4Cl ↔ Sih5 + Sih3Cl2
Sih5 ↔ 070 Si + 2h3 90 90
Кремний переходит в фазу плавления после процесса очистки. На этой картинке вы можете видеть, как из расплава очищенного кремния вырастает один большой кристалл. Полученный монокристалл называется слитком. Монокристаллический слиток изготавливается из кремния электронной марки. Один слиток весит примерно 100 кг (или 220 фунтов) и имеет чистоту кремния 9.9,9999 процента.

Затем слиток перемещается на стадию нарезки, где отдельные кремниевые диски, называемые пластинами, тонко нарезаются. Некоторые слитки могут стоять выше пяти футов. Существует несколько разных диаметров слитков в зависимости от требуемого размера пластины. Сегодня процессоры обычно изготавливаются на пластинах диаметром 300 мм. После резки пластины полируются до безупречной зеркально-гладкой поверхности. Intel не производит собственные слитки и пластины, а вместо этого закупает готовые к производству пластины у сторонних компаний. В передовом 45-нм техпроцессе Intel High-K/Metal Gate используются пластины диаметром 300 мм (или 12 дюймов). Когда Intel впервые начала производить микросхемы, она печатала схемы на 50-миллиметровых (2-дюймовых) пластинах. В настоящее время Intel использует пластины диаметром 300 мм, что снижает затраты на один чип.

Производство чипов включает более трехсот операций, в которых более 20 слоев образуют сложную трехмерную структуру. Итак, здесь мы расскажем очень кратко только о самых важных этапах.

Фотолитография

Задача решается с использованием технологии фотолитографии. Это процесс переноса геометрических фигур с маски на поверхность кремниевой пластины. Этот процесс включает в себя множество шагов, таких как:

Нанесение фоторезиста

Голубая жидкость, изображенная ниже, представляет собой отделку фоторезиста, аналогичную той, что используется в фотопленке. Пластина вращается на этом этапе, чтобы обеспечить равномерное покрытие, гладкое и очень тонкое.

Воздействие УФ-излучения
На этом этапе фотостойкое покрытие подвергается воздействию ультрафиолетового (УФ) света. Химическая реакция, вызванная ультрафиолетовым излучением, аналогична той, что происходит с материалом пленки в камере в тот момент, когда вы нажимаете кнопку спуска затвора.
Области резиста на пластине, подвергшиеся воздействию УФ-излучения, становятся растворимыми. Экспонирование осуществляется с помощью масок, которые действуют как трафареты. При использовании с УФ-светом маски создают различные узоры цепей. По сути, при построении ЦП этот процесс повторяется снова и снова, пока несколько слоев не будут наложены друг на друга.
Линза (в центре) уменьшает изображение маски до небольшого фокуса. Полученный «отпечаток» на пластине обычно в четыре раза меньше линейно, чем рисунок на маске.

Подробнее Разоблачение

На картинке показано, как выглядел бы один транзистор, если бы мы могли видеть его невооруженным глазом. Транзистор действует как переключатель, контролирующий поток электрического тока в компьютерной микросхеме. Исследователи Intel разработали транзисторы настолько маленькие, что, по их утверждению, примерно 30 миллионов из них могут поместиться на булавочной головке.

Промывка фоторезиста

После воздействия УФ-света открытые участки синего фоторезиста полностью растворяются в растворителе. Это показывает рисунок фоторезиста, созданный маской. С этой точки начинают расти зачатки транзисторов, межсоединений и других электрических контактов.

Травление

Слой фоторезиста защищает материал пластины, который нельзя стравливать. Обнаженные участки будут вытравлены химическими веществами.

Удаление фоторезиста

После травления фоторезист удаляется, и желаемая форма становится видимой.

Повторное нанесение дополнительного фоторезиста

Наносится дополнительный фоторезист (синий) и повторно подвергается воздействию УФ-излучения. Затем экспонированный фоторезист снова смывается перед следующим этапом, который называется ионным легированием. На этом этапе ионные частицы подвергаются воздействию пластины, позволяя кремнию изменять свои химические свойства таким образом, чтобы ЦП мог контролировать поток электричества.

Ионное легирование

С помощью процесса, называемого ионной имплантацией (одна из форм процесса, называемого легированием), открытые участки кремниевой пластины бомбардируются ионами. Ионы имплантируются в кремниевую пластину, чтобы изменить то, как кремний в этих областях проводит электричество. Ионы выбрасываются на поверхность пластины с очень высокой скоростью. Электрическое поле разгоняет ионы до скорости более 185 000 миль в час.

Больше Удаление фоторезиста

После ионной имплантации фоторезист будет удален, а в материал, который должен был быть легирован (зеленый), теперь имплантированы чужеродные атомы.

Транзистор

Этот транзистор близок к завершению. В изоляционном слое (пурпурного цвета) над транзистором протравлены три отверстия. Эти три отверстия будут заполнены медью, которая образует соединения с другими транзисторами.

Электроосаждение пластины

На этом этапе пластины помещаются в раствор медного купороса. Ионы меди осаждаются на транзисторе посредством процесса, называемого гальванопокрытием. Ионы меди перемещаются от положительного вывода (анода) к отрицательному полюсу (катоду), который представлен пластиной.

Установка ионов

Ионы меди оседают тонким слоем на поверхности пластины.

Избыточный материал для полировки

Излишки материала счищаются, оставляя очень тонкий слой меди.

Многослойность

Несколько металлических слоев создаются для соединения (например, проводов) между различными транзисторами. То, как эти соединения должны быть «связаны», определяется архитектурными и дизайнерскими группами, которые разрабатывают функциональные возможности соответствующего процессора (например, процессора Intel Core i7). Хотя компьютерные чипы выглядят очень плоскими, на самом деле они могут иметь более 20 слоев для формирования сложных схем. Если вы посмотрите на чип в увеличенном виде, вы увидите сложную сеть схемных линий и транзисторов, которая выглядит как футуристическая многоуровневая система магистралей.

Тестирование

После того, как все металлические слои собраны и все схемы (транзисторы) созданы, пришло время тестирования. Устройство с множеством штырей садится сверху на чип, прикрепляя микроскопические выводы к поверхности чипа. Каждый вывод завершает электрическое соединение внутри чипа, имитируя то, как он будет работать в окончательной форме после упаковки в продукты для конечных потребителей.
Серия тестовых сигналов посылается на чип вместе с считываемыми результатами. Этот уровень тестирования включает в себя не только традиционные вычислительные возможности, но и внутреннюю диагностику вместе с показаниями напряжения, каскадными последовательностями (проходят ли данные как надо) и т.д. база данных, назначенная специально для этого штампа.
Этот процесс повторяется для каждого штампа на всей поверхности пластины, пока все штампы все еще находятся на поверхности.

Нарезка пластины

После того, как тесты определили, что пластина имеет хороший выход функционирующих процессорных блоков, пластина разрезается на части (называемые штампами).

Упаковка

На этом этапе все рабочие штампы помещаются в физическую упаковку. Важно отметить, что, несмотря на то, что они прошли предварительное тестирование и было установлено, что они работают правильно, это не означает, что они хорошие процессоры.
Процесс физической упаковки включает в себя размещение кремниевого кристалла на зеленом материале подложки, к которому крошечные золотые выводы подключены к штифтам чипа или массиву шариков, которые видны через нижнюю часть упаковки. Вдобавок к этому вводится теплораспределитель. Это выглядит как металлический корпус поверх чипа. В завершенном виде процессор выглядит как традиционная упаковка, которую покупают конечные потребители.

A Готовый процессор

Микропроцессор является самым сложным промышленным продуктом на земле. На самом деле, это сотни шагов, и только самые важные из них визуализированы в этом фоторепортаже.

Биннинг ЦП

На основании результатов тестирования классов процессоры с одинаковыми возможностями помещаются в одни и те же транспортировочные лотки. Этот процесс называется «биннингом» и знаком многим читателям Tom’s Hardware. Биннинг определяет максимальную рабочую частоту процессора, а партии делятся и продаются в соответствии со стабильными спецификациями.

Лучшие чипы, как правило, выбрасываются как более дорогие компоненты и продаются не только как самые быстрые компоненты с включенным полным кэшем, но и как низковольтные и сверхнизковольтные модели.

Заключение

У вас есть компьютер? Какой у тебя процессор? Компьютерный процессор прошел так много сложных процессов и испытаний, прежде чем он появился на нашем домашнем и офисном рабочем столе. По сравнению с первым и более ранним компьютером он определенно быстрее, надежнее, мобильнее (как ноутбук, нетбук и планшет), обладает большей вычислительной мощностью и работает с низким энергопотреблением.

Эти передовые микросхемы и производство помогают объединить лучшее из вычислительной техники, средств связи и бытовой электроники, чтобы обеспечить более широкие и еще более ценные преимущества технологий.