Dalla sabbia al silicio: ecco come nasce un processore Intel
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Dalla sabbia al silicio: ecco come nasce un processore Intel Scritto da Administrator Lunedì 20 Luglio 2009 08:00 La CPU è uno dei più complessi circuiti ad alta scala d'integrazione. Basti pensare che per la sua creazione sono necessarie centinaia di step. In questo articolo cercheremo di delineare, a grandissime linee ed in maniera esemplificata, il processo di creazione di una CPU Intel . Il seguente articolo è una traduzione rielaborata personalmente (e con l'aggiunta di qualche ulteriore commento esplicativo) a partire dalla slide pubblicata da Intel sul suo sito e segnalata dall'utente Vt64 del forum di InformaticaEasy. In realtà la procedura è praticamente la medesima per qualunque moderna CPU prodotta da altre aziende, AMD inclusa. Tutto ha inizio dalla comune sabbia, che contiene Silicio, il secondo elemento chimico più frequente presente al mondo (dopo l'ossigeno). Il Silicio è presente all'interno della sabbia nella forma del diossido di silicio (SIO2) ed è l'elemento di base per la costruzione di un semiconduttore, CPU incluse. Il Silicio viene estratto dalla sabbia e purificato mediante una procedura che richiede diversi passaggi, fino a raggiungere la qualità ottimale per la realizzazione di un semiconduttore. Tale stadio del silicio è indicato con il nome Electronic Grade Silicon ed è talmente puro che contiene un atomo di impurità ogni milione di atomi di silicio. Nell'immagine riportata è possibile osservare un cristallo, denominato Lingotto , formato dalla fusione del silicio purificato. Un lingotto, composto da silicio "Electronic Grade Silicon", pesa circa 100 chili ed è formato da silicio puro al 99,9999%. 1/6 Dalla sabbia al silicio: ecco come nasce un processore Intel Scritto da Administrator Lunedì 20 Luglio 2009 08:00 Il ILingotto èuna tagliato appositi macchinari inchip sottili dischi in silicio che prendono ilquale nome di Wafer assumono "biscotti" vengono finitura sottoposti lucida adunque specchio. ad un certosino processo levigazione alincremento del Intel dischi "High-k acquista diMetal silicio iGate" avviene wafer utilizza da adi terzi, partire dal prossimo la vera estep. propria Ilpari processo modellazione produttivo delle atermine CPU 45 nm a partire di Intel wafer aventi diametro adi300 millimetri. CPU diametro erano dei invece dischi realizzate intramite silicio si con traduce circuiti in stampati una drastica su wafer da 50mm. Un Inizialmente del ledai prime dei costi produzione per ogni prodotto .diminuzione Inizia ilricoperto processo di litografia particolare ruotare sostanza. durante sostanza questa simile fase alesposto per film far fotoresistivo sì sul che wafer. su di (in esso gergo procede venga Photo cospargendo steso Resist). un velo Ilquella su wafer sottile dichimica esso viene una uniforme fatto di Iltale wafer così viene raggi (UV). avviene dell'otturatore. una " quindi è simile L'esposizione alcrea processo che agli si UV innesca avviene inultravioletti interponendo una fotocamera tra la appena La sorgente reazione si preme luminosa iled pulsante ed che ilsulla wafer maschera" maschera. stampino, interposta wafer un'immagine poichè nel mezzo del riduce icircuito vari schemi l'immagine più piccola dia circuiti proiettata fino a aSi seconda quattro dalla maschera volte delle rispetto zone in di modo aluce da ed imprimere ombra. presente che funziona Una sul lente da 2/6 Dalla sabbia al silicio: ecco come nasce un processore Intel Scritto da Administrator Lunedì 20 Luglio 2009 08:00 Sebbene focalizzeremo solitamente l'attenzione su unsul singolo componente wafer di base "costruite" dialeogni centinaia circuito integrato: di CPU, ilanudo", partire dadel adesso transistor. Questo un essi chip possono componente elettronico. essere I materiale ricercatori funziona contenuti come nella Intel hanno uno punta switch, di sviluppato uno spillo. transistor controlla così il dalla flusso piccoli di"acorrente che 30 milioni elettrica di ina Segue una procedura di pulizia dello strato fotoresistivo, che viene rimosso con deltramite solvente: pulizia UV. ultimata permangono sul wafer le tracce impresse maschera raggi invece Ciò wafer che che incise resta non con di devono tale essere chimiche incise. precedentemente (processo Il soltanto resto, ovvero dipoichè "spalmato" superfici serve del a wafer proteggere le parti verranno Etching). Dopo circuito l'incisione, diviene visibile. ilsostanze materiale fotoresistivo èsono rimosso: questo punto la forma desiderata del processo A proteggere questo punto che le silicio aree prende si procede del ilin chip nome applicando che diverde. non un nuovo essere strato contaminate di dagli fotoresistivo ioni. Mediante che serve un a o Impiantazione Ionica (comunemente chiamata drogaggio, doping ), infatti, chimiche all'interno del aree esposte ioni serve (accelerati del ad wafer alterale da indovranno silicio la un conduttività campo sono elettrico bombardate elettrica amateriale 300000 diaddeterminate alta Km/h). velocità La aree. con impurità presenza Si drogato rimuove èlechiamate evidenziato quindi nuuovamente colore il materiale fotoresistivo. Nella foto seguente illoro materiale 3/6 Dalla sabbia al silicio: ecco come nasce un processore Intel Scritto da Administrator Lunedì 20 Luglio 2009 08:00 Ilprocesso, transistor èindel prossimo alsoluzione suo completamento. A punto vengono praticati trecon fori su un yer isolante la (identificato (mediante galvanostegia) color magenta) e ognuna sovrapposto disolfato esseal rappresenterà chip. Questi tre uno dei verranno riempiti del rame tre terminali transistor (base, collettore, transistor wafer è(anodo) inserito mediante inquello un unaprocesso denominato insi digalvanostegia. rame; gli ioni difori rame sono depositati sul positivo sulla superficie aemettitore). negativo del wafer (catodo) deposita che un èquesto rappresentato sottile strato Gli didal ioni rame. wafer. viaggiano Alla fine dal di terminale tale Il metalliche elettricamente materiale in materiale viene isolante ripulito: precedentemente ecco iinterconnessioni tretransistor terminali applicato. del transistor in di evidenza, isolati realizza dunque l'interconnessione dei vari mediante diversi "fili" (interconnession iSi combinazione della la CPU CPU (ad progettata esempio edal disposizione i dagli modelli sviluppatori delle appartenenti diverse a priori, alla famiglia a osservando seconda Core dipende i7). funzionalità in funzione cuidell'architettura si dotare ).che La Nonostante i circuiteria chip per PC sembrino estremamente sottili, indelle realtà hanno almeno 20 livelli assomigliano formano ingrandimento, una aeccesso è futuristiche possibile decisamente notare autostrade una complessa: intricata multilivello. rete di linee di ilcircuiti chip con eben transistor una lente che di vuol La CPUl'output contiene èdecine oramai evari pronta. decine. OIl meglio, wafer è dovremmo sottoposto ad parlare un test al plurale visto che wafer funzionalità dei chip preliminare cheogni verifica fornire atteso a partire da un input inviatogli. , chelane dovranno 4/6 Dalla sabbia al silicio: ecco come nasce un processore Intel Scritto da Administrator Lunedì 20 Luglio 2009 08:00 A questo punto il CPU wafer è che ritagliato piccole porzioni, die, Ecco coincide interessa il die con soltanto di iluna chip leracchiuso CPU Intel Core nel hanno package i7, in precedentemente risposto di ogni correttamente CPU.ritagliato Il chiamate packaging, al test da precedentemente un lowafer step ognuna cui successivo, apparteneva. delleeffettuato. quali L'"impacchettamento sottostrato) l'interfaccia alluminio èdei invece elettrica ed unèCPU dissipatore denominata einserita meccanica "preziose della CPU diuna calore tra consiste CPU (lamina e nell'inserire ilprecisione resto in alluminio del sistema ilindie superiore). tra (motherboard). un PCB Il a PCB inferiore integra La (un lamina in IHS essa installato ilprodotti dissipatore per la CPU. (Integrated Heat Spreader) e"omini su di Ecco microprocessore processo più e coniglio" CPU. importanti) lainizia CPU governano si compone ultimata ed molecolare è il"eleganti" necessario le prodotto (nellla centinaia foto dell'aria del che macchine precedentemente processo di lofasi controllate sviluppo (in di di questo fabbricazione avvenga (una articolo inserita, fabbrica che un sono più una consentono ambiente di complesso CPU state CPU), Intel menzionate nella la temperatura, Core realizzazione al quale i7). soltanto gli Un Infatti, umidità diquello ogni letale Seguono test finali caratteristiche risultati siviene di test, ameno parlare chiave le (dissipazione di con durante lein stesse idestinate quali del capacità la calore CPU sono eassemblatori viene frequenza inserite testata massima). in relativamente uno stesso A seconda tray alle dioverclock, sue trasporto. dei differenti Ecco batch che scalda di più, ecc...). (quello più fortunato inmondo. Laconcentrazione CPU viene infine confezione in fortunati confezioni recensori di Intel... se agli di vendita (se di destinata computer all'utente (OEM) o, finale) perchè oppure no, ai 5/6 Dalla sabbia al silicio: ecco come nasce un processore Intel Scritto da Administrator Lunedì 20 Luglio 2009 08:00 6/6
