Cum se produce un chip Intel

Pentru prima oara in istoria sa de 40 de ani in domeniul microchip -urilor pentru computere, Intel ofera detalii precise, insotite de fotografii, despre procesul de fabricatie al produselor sale.

Intel Corp este cea mai mare companie producatoare de semiconductori din lume. In 1971 Intel a lansat primul microprocesor, denumit 4004, si a introdus tehnologia EPROM. Introducerea acestuia de catre Intel a insemnat practic sfarsitul celorlalte metode de procesare centrala. 

Procesoarele Intel se regasesc atât în casele copiilor, studentilor sau a oamenilor de afaceri, cat si in 80% dintre SuperCalculatoarele lumii (conform TOP500). Fara acesta componenta nu putem vorbi de concepte precum desktop PC, server, netbook, netbook, Mobile Internet Devices (MID), smartphone, sau orice alt echipament ce necesita un microprocesor.

Acum compania prezinta ceea ce putina lume stie: la baza "inimii" computerului, procesorul, sta o pastila de siliciu obtinuta din nisip .

Pasul 1. Nisipul

Siliciul este al doilea cel mai intalnit element chimic in crusta teresta. Nisipul, in special quartul, detine un procent ridicat de siliciu, sub forma oxidului de siliciu, SiO2, ingredient de baza in producerea semiconductorilor.

Pentru inceput, siliciul este purificat in mai multe etape, pana se atinge calitatea necesara producerii de semiconductori, stare cunoscuta sub numele de Electronic Grade Silicon. Aceasta stare permite detinerea unui singur atom strain la un miliard de atomi de siliciu. Rezultatul se numeste Ingot .

Obtinerea unui cilindru din cristal obtinut din siliciu topit si purificat se face prin intermediul Ingot-ului care este produs folosind Electronic Grade Silicon. Acestea cantsreste aproximativ 100 kilograme si are o puritate a siliciului de 99,9999%.

Pasul 2. Taierea Ingotului

Ingotul este taiat in discuri individuale de siliciu, cunoscute sub numele de wafere.

Waferele sunt polisate pana cand suprafata lor devine perfect nivelata. Apoi sunt achizitionate de Intel de la terte companii. Pentru tehnologia pe 45 nm (nanometri) Intel foloseste wafere cu un diametru de 300 mm.

Atunci cand Intel a inceput sa produca chipuri, compania a tiparit circuite pe wafere de 50 mm. Folosirea waferelor de 300 mm conduce la o scadere a costului de producere a unui chip.

Pasul 3. Aplicarea stratului fotoprotector

Peste waferul care se invarte este turnat un lichid, ce va actiona ca un strat fotoprotector (similar cu procesul in cazul fotografiilor pe film). Waferul este supus unei miscari de rotatie pentru a se asigura aplicarea unui strat fotoprotector subtire si egal.

Stratul fotoprotector este expus luminii ultraviolete. Reactia chimica este similara cu cea declansata asupra filmului unui aparat foto atunci cand se apasa butonul de surprindere a instantaneului.

Materialul fotoprotector expus la lumina UV devine solubil. Expunerea este realizata prin folosirea unor masti. Atunci cand sunt folosite cu lumina UV, acestea creeaza un tipar pe fiecare layer al microprocesorului. Un obiectiv reduce imaginea mastii, asa ca, ceea ce este tiparit pe wafer este de patru ori mai mic liniar decat tiparul mastii.

Cu toate ca de cele mai multe ori sute de microprocesoare sunt construite pe un singur wafer, aceasta poveste se va concentra doar pe crearea unui singur microprocesor. Un tranzistor actioneaza asemenea unui comutator ce controleaza fluxul de curent electric dintr-un chip de calculator. Cercetatorii Intel au dezvoltat tranzistori atat de mici incat aproape 30 de milioane ar putea sa incapa pe varful unui ac.

Pasul 4. Dizolvarea materialului fotoprotector

Materialul fotoprotector este complet dizolvat de solvent. Acest lucru descopera un model efectuat de masca.

Apoi urmeaza gravura, adica stratul fotoprotector are scopul de a proteja materialul ce nu trebuie gravat. Procesul de gravura se face folosind acizi puternici.

Dupa terminarea procesului de creare a design-ului, materialul fotoprotector este inlaturat si astfel forma dorita devine vizibila.

Pasul 5. Aplicarea materialului fotoprotector

Se aplica un material fotoprotector ce are ca scop protejarea materialului ce nu trebuie sa fie contaminat cu ioni. Printr-un proces denumit "implementarea cu ioni", ariile expuse ale waferului de silicon sunt bombardate cu impuritati chimice diferite, numite ioni.

Ionii sunt implantati in waferul de siliciu pentru a altera modul de conducere in aceste arii a curentului electric. Ionii sunt lansati spre suprafata siliciului cu o viteza foarte mare, un camp electric accelereaza ionii, ajungandu-se la o viteza de 300.000km/h. Dupa "bombardarea" cu ioni, materialul fotoprotector va fi eliminat.

Pasul 6. Tranzistorul

Tranzistorul este aproape finalizat. Au fost gravate in stratul eviden?iat de culoarea magenta. Cele trei gauri vor fi umplute cu cupru, fapt care va face posibila realizarea unei conexiuni cu alti tranzistori.

Ionii de cupru sunt plasati pe tranzistor printr-un proces denumit electroliza. Prin urmare, waferul este pus intr-o solutie de sulfat de cupru. Ionii de cupru se deplaseaza de la terminalul pozitiv la cel negativ.

Dupa electroliza, pe suprafata waferului ionii de cupru se depun sub forma unui strat subtire.

Pasul 7. Finisarea

Materialul in exces este indepartat printr-un proces de "polish". Multiple straturi de metal sunt create pentru a se realiza o interconectare cu alti tranzistori. Aceste conexiuni sunt create in functie de arhitectura si de design-ul gandit de echipa ce dezvolta func?ionalitatea procesorului respectiv (ex: Intel Core i7).

Cu toate ca chipul unui calculator apare plat, acesta are mai mult de 20 de layere ce formeaza un circuit complex. Intr-o imagine marita a unui chip se poate vedea o retea intriseca de linii de circuit si de tranzistori.

Pasul 8. Sortarea waferelor

Waferele sunt supuse primelor teste de functionare. In aceasta etapa , cu ajutorul unor modele, toate waferele sunt testate, iar rezultatele date de chip sunt comparate cu "raspunsurile corecte".

Apoi, waferul este taiat in bucati, cunoscute sub numele de matrite. Matritele ce nu corespund anumitor standarde sunt aruncate. Restul se vor trimite catre impachetare.

Pasul 9. Matrita individuala

Substratul verde asigura interfata mecanica si electrica a procesorului pentru interactiune cu restul sistemului.

Un microprocesor este cel complex produs creat. De fapt, sunt necesari sute de pasi pentru realizarea unuia.

Pasul 10. Testarea

In etapa finala procesorul va fi testat pentru a vedea daca caracteristicile cheie raspund bine la comenzi.

Dupa realizarea acestor teste procesoarele cu aceleasi capabilitati sunt dispuse in tavi speciale, pentru transport.

Procesoarele ajung fie direct in retail, folosindu-se o cutie cum este cea din imagine, fie ajung la producatorii de sisteme.