|
Strana 3 z 3
Výroba procesorov
a, Návrh procesoru
Na počiatku vzniku procesora je vždy dobre premyslený návrh, aby z neho podľa možností bolo možné ťažiť a odvodzovať ďalšie modely a generácie procesorov.
V začiatkoch procesorovej éry sa čipy navrhovali ručne. Dnes je to nemysliteľné. Ručne navrhnúť čip s viac ako 500 miliónmi tranzistorov je nemožné, preto sa o to starajú profesionálne softvéry. Samotný návrh základu funkčnosti procesora však stále navrhuje človek. V tejto fáze vývoja sa ešte nevyrábajú prototypy, funkčnosť a pracovanie procesora sa overuje simuláciami, aby sa čo najviac ušetrilo pri vývoji procesora. Navyše pri simuláciách sa objavia aj skryté problémy a môžu sa ladiť ešte vo fáze vývoja. Keď je návrh hotový a otestovaný, prechádza sa na výrobu masiek procesora.
b, Masky procesora
Na výrobu procesorov sú potrebné fotolitografické masky, v priebehu návrhu a testovania procesora vzniká niekoľko revízií masiek, kým nie je proces fotolitografie úplne zvládnutý a bez chýb.
c, Wafer
Procesory sa vyrábajú na platniach zo super čistého kremíku. Takýmto platniam sa hovorí wafer. Wafer je odrezaný z extrémne čistého kremíkového valcového monokryštálu. V súčasnosti používané wafery majú priemer 20 alebo 30 cm. Na jeho povrchu sa nechá v kontrolovanom prostredí za pomoci extrémnej teploty a rôznych plynov narásť vrstva oxidu kremičitého. Táto vrstva je okom neviditeľná a na jej kvalitu, rovnomernosť a presnosť sú kladené veľmi vysoké nároky. Na túto vrstvu sa potom nanesie tenká vrstva fotorezista. Je to substrácia, ktorá mení svoje vlastnosti po vystavení UV žiareniu.
Wafer (rôzne veľkosti)
d, Fotolitografia a vrstvenie
Takto ošetrený wafer sa vloží do stroja, ktorý cez masky vyžaruje UV žiarenie na určitej vlnovej dĺžke – v súčasnosti 193 nm u ponornej litografie DUV. Toto UV žiarenie rozleptá vrstvu fotorezistu, ak nie je chránený maskou. Procesor má niekoľko vrstiev a pre každú sa použije vlastná maska. Po ožiarení UV, sa wafer očistí v rozpúšťadle, a očistí sa od všetkého fotorezistu. Po tomto kroku zostanú len požadované vzory, dalo by sa povedať cestičky na wafery zhodné s maskou.
Na wafery sa vypestuje ďalšia vrstva oxidu kremičitého, nanesie sa vrstva polysilikónu - vodivého materiálu u MOS technológie, použije sa aj na prepojenie vrstiev procesora, nanesie sa znova fotorezist, presvieti sa wafer cez masku UV žiarením. Znova sa očistia nechránené časti fotorezistu a wafer sa prečistí. Nasleduje iónová implantácia, kedy sa vybraná časť budúceho čipu bombarduje nabitými atómami rôznych látok (iónmi), ktoré vytvoria elektricky vodivé cesty. Tieto kroky sa opakujú kým sa nevytvorí požadovaný počet vrstiev s požadovanými vzormi a tranzistormi.
 Kroky pri výrobe tranzistora
1. Budúci tranzistor - oxid kremičitý pokrytý fotorezistom
2. Vrstva s polysilikónom
3. Iónová implantácia
4. Hotový tranzistor
e, Kontrolovanie a rezanie waferov
Po každej fáze výrobného procesu sa wafery opticky kontrolujú. Po dokončení vrstvenia a ďalších tajných procesoch – rôznych úpravách spadajúcich pod obchodné tajomstvo, sa môže wafer rozrezať diamantovou pílou na jednotlivé čipy. Wafer obyčajne obsahuje niekoľko stoviek jadier procesorov.
f, Testovanie a kompletizácia procesoru
Po rozrezaní je každý čip otestovaný a triedený podľa jeho kvality, schopnosti zvládať vysoké frekvencie a náročnosti na napájanie. Najlepšie kusy sú určené pre notebooky a ako prémiové vysoko taktované verzie procesorov. Keď sú už pretestované a vytriedené, nasleduje kompletizácia- umiestnenie čipu procesora na keramickú, alebo organickú doštičku. V súčasnosti sa používajú dva typy puzdier pre cpu. PGA a LGA. PGA má na doštičke procesora nožičky, LGA má len kontaktné plôšky a nožičky má základná doska. Procesor sa znova pretestuje a na jadro sa nasadí IHS – Integrated Head Spreader, čo je malý rozvádzač tepla, ktorý plní aj funkciu ochrany čipu pred mechanickým poškodením. Nakoniec sa ešte raz otestuje a zabalí spolu s chladičom a expeduje do veľkoskladov alebo OEM partnerom.
PGA - má nožičky
LGA - má len plôšky. Nožičky sú v sockete.
Procesor a IHS
Závěr
Snáď som týmto článkom objasnil základy konštrukcie procesorov, a trochu aj ich funkčnosť a procesorov. Procesorová problematika je ale omnoho rozsiahlejšia, toto sú len základy. Hlbšie vnorenie sa do problematiky by zabralo omnohoh viac času, priestoru a hlavne vôle, ktorú ťažko zbieram... Tak snáď nabudúce ;)
Všetky informácie boli čerpané z internetu (dodržiavame autorské zákony ;) ), Zdroje:
|
