Человек научился создавать из песка замки, стекло и… компьютеры. Знаете ли вы, что «мозг» вашего ПК – процессор, – сделан из песка, точнее, его элемента – кремния (лат. silicium, англ. silicon)? Именно в честь него знаменитое место в американском штате Калифорния, где создаются компьютеры и программы, названо Кремниевой долиной (Silicon Valley).
Процессоры — самые сложные устройства на Земле, состоящие из сотен миллионов крошечных первичных элементов – транзисторов. На заводах корпорации Intel – признанного лидера в разработке и производстве микроэлектроники – процессоры изготавливаются в особо чистых помещениях; при этом производство состоит из множества этапов.
Возможно, формат этой картинки не поддерживается браузером.
Кремний — второй после кислорода наиболее часто встречающийся химический элемент в земной коре. В песке он содержится в больших количествах в виде диоксида кремния (SiO2). Кремний – основа современного полупроводникового производства.
Возможно, формат этой картинки не поддерживается браузером.
Возможно, формат этой картинки не поддерживается браузером.
Сначала кремний проходит многоступенчатый процесс очистки: «микроэлектронный» кремний, предназначенный для микросхем, не может содержать больше примесей, чем один чужеродный атом на миллиард. Кремний расплавляют и делают заготовки, каждая из которых весит около 100 кг
Возможно, формат этой картинки не поддерживается браузером.
Из заготовки, как из куска мрамора при создании скульптуры, можно получить огромное количество крошечных транзисторов – элементарных переключателей, регулирующих прохождение электрического тока. Представьте, что в современной микросхеме размером всего 1-2 квадратных сантиметра корпорация Intel сумела разместить разместить несколько миллиардов транзисторов!
Заготовку нарезают на отдельные кремниевые диски – «подложки», на каждой из которых будут расположены сотни микропроцессоров.
Возможно, формат этой картинки не поддерживается браузером.
Подложки полируют до зеркального блеска, чтобы устранить все дефекты поверхности, а затем при вращении наносят фотополимерный слой (так слой получится максимально тонким). Почти такой же фотополимер используют при производстве фотопленки.
Возможно, формат этой картинки не поддерживается браузером.
Обработанная подобным образом подложка подвергается воздействию ультрафиолетового света и в фотополимерном слое происходит химическая реакция – примерно так же, как на фотопленке в процессе фотографирования: свет проходит через трафарет («маску»), повторяя рисунок одного слоя микропроцессора. Линза фокусирует свет, из-за чего реальный размер схемы, напечатанной на подложке, как правило, в четыре раза меньше трафарета. Участки, на которые попал свет, становятся растворимыми и вымываются. В итоге мы получаем нужный рисунок, который теперь требуется защитить. Снова наносим фотополимер, еще раз облучаем, и теперь удаляются те участки кремния, которые находились под «высвеченным» веществом. Неэкспонированный фотополимер закроет участки кремния, которые должны остаться нетронутыми, для следующего этапа – ионизации, в процессе которой свободные от полимера участки кремния бомбардируются ионами. В тех областях, куда они попали, изменяются свойства электрической проводимости. Электрическое поле заставляет ионы ударяться о поверхность подложки с огромной скоростью – более 300 000 км/ч.
Возможно, формат этой картинки не поддерживается браузером.
Оставшийся полимер удаляют, и транзистор почти готов. В его изолирующем слое делаются три отверстия и заполняются медью: они играют роль контактов, через которые транзистор соединяется с другими транзисторами. Для этого подложку погружают в раствор сульфата меди. Под воздействием электрического тока на транзистор выпадают осадки в виде ионов меди: они переходят с положительного электрода (анода) на отрицательный (катод) – подложку.
Возможно, формат этой картинки не поддерживается браузером.
Для соединения транзисторов создается многоуровневая разводка. То как они должны быть соединены, в корпорации Intel решает архитектор микросхемы. Несмотря на то, что процессоры выглядят плоскими, они могут включать сложнейшую разводку, состоящую из более чем 20 слоев: если рассмотреть их под микроскопом, можно увидеть сложную сеть, напоминающую фантастическую многоуровневую систему скоростных автомагистралей.
В Intel часть готовой подложки проходит первый тест на функциональность. На этом этапе на каждый из выбранных транзисторов подается ток, и его реакция сверяется с «правильным ответом».
Возможно, формат этой картинки не поддерживается браузером.
Подложка разрезается на отдельные куски, которые называются кристаллами. Кристаллы, которые дали верный ответ при тестировании, станут основой процессоров, а бракованные выбрасываются.
Возможно, формат этой картинки не поддерживается браузером.
Перед нами отдельный кристалл, из которого будет сделан процессор Intel. Его помещают между основанием (электрический и механический «соединитель» с материнской платой компьютера) и крышкой-теплоотводом, на которой сверху будет размещено устройство охлаждения.
Возможно, формат этой картинки не поддерживается браузером.
В ходе окончательного тестирования в Intel процессоры проверяются на соответствие требуемым параметрам (например, выделение тепла, максимальная тактовая частота), затем сортируются, упаковываются и отправляются к производителям компьютеров.
