Intel mostra come si costruisce un processore

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Intel mostra come si costruisce un processore
100 chili di purezza
Non usatelo come un Frisbee
Giochi di luce
Un nanometro
Transistor, dal 1947
Ecco il cannone a Ioni
-Continuazione sommario:
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Uno strato sopra l'altro
Il caro e vecchio rame
Una rete stradale in miniatura
Una volta era sabbia
E' nata una CPU
Controlli maniacali
In scatola e pronto a partire
Introduzione
Tutti sappiamo, almeno a grandi linee, che cos'è una CPU. Pochi, però, saprebbero
spiegare a un amico come si fa a far stare milioni di transistor in un oggetto piccolissimo.
Grazie a questo articolo, potrete offrire ai vostri amici una spiegazione affascinante.
Dalla sabbia al cristallo:
La sabbia, composta da un 25% di silicio,
è presente praticamente ovunque, in
tutto il mondo. La sabbia di quarzo, in
particolare, ha quantitativi molto alti di
diossido di silicio (SiO2), vale a dire
l'ingrediente base per l'industria dei
semiconduttori.
La prima cosa da fare è separare il silicio dalla sabbia, che poi diventa uno scarto. Il silicio deve
essere purificato tramite diversi passaggi, per raggiungere la qualità e la purezza necessarie
per la costruzione di componenti elettronici. Il livello di purezza richiesto è altissimo: il margine
di tolleranza ammette un atomo su un milione. Dopo il processo di purificazione il silicio passa
alla fusione. Nell'immagine potete vedere un cristallo di silicio puro, ottenuto dopo la fusione,
chiamato ingot.
100 chili di purezza
Il cristallo è composto di silicio elettronico, pesa circa 100 chili .L'ingot
successivamente viene "affettato" per ottenere i sottili dischi di silicio
chiamati wafer. Le CPU moderne, generalmente, sono ottenute da wafer
con un diametro di 300 mm.
Non usatelo come un Frisbee!!!
Una volta tagliati i wafer vengono ripuliti fino a che non sono
del tutto privi di difetti, e la loro superficie è liscia come quella
di uno specchio. Intel non produce direttamente i cristalli, ma
compra i wafer da produttori specializzati. Quando Intel
cominciò a produrre chip i wafer erano da 50 mm, e questo è
uno degli elementi, forse il principale, che ha permesso di
ridurre i costi di produzione, e quindi i prezzi finali.
Il liquido blu che vedete è fotoresistente, e
viene distribuito sul wafer in rotazione, per
assicurarsi che la distribuzione sia uniforme
e sottile.
Giochi di luce
Il wafer è pronto per l'esposizione ai raggi
ultra violetti (UV).
Le aree del wafer che sono state esposte ai
raggi UV diventano solubili. Per costruire una
CPU, questo processo viene ripetuto più volte,
su diversi strati poggiati uno sull'altro.
Un nanometro, cioè un milionesimo
di millimetro
Dopo l'esposizione ai raggi UV, quindi, le aree
esposte vengono sciolte ed eliminate usando un
solvente specifico. La pellicola fotoresistente è
rappresentata in blu. Questa operazione permette
di far emergere il design del progetto, ottenuto
grazie alla maschera. È il primo passo verso la
nascita di transistor, connessioni, e tutto quello
che fa parte di una CPU.
. Il materiale fotoresistente protegge le parti del wafer che
devono essere preservate, mentre quelle esposte vengono
eliminate e ripulite con un processo chimico.
Transistor, dal 1947
A questo punto si applica un
nuovo strato di pellicola
fotoresistente (in blu), e si
procede ad una nuova
esposizione ai raggi UV, per poi
passare ad un nuovo lavaggio. Il
passaggio seguente è chiamato
"ion doping", e consiste
nell'esposizione a particelle
ionizzate, che creano le
proprietà necessarie ad una
CPU.
Ecco il cannone a Ioni :
Il processo chiamato "ion
implantation" consiste nel
bombardare di ioni le parti
esposte del wafer.
Dopo il bombardamento di ioni
si rimuove il materiale
fotoresistente, e il materiale
esposto (verde) ora contiene
dei nuovi atomi.
Uno strato sopra l'altro:
- Il transistor a questo punto è
quasi finito. Si praticano tra fori
sullo strato isolante (magenta)
sopra al transistor, che saranno
ricoperti di rame. Il metallo
servirà a collegare ogni transistor
con i suoi simili. I wafer vengono
messi in una soluzione di solfato
di rame, grazie alla quale gli ioni
di rame si depositano sui
transistor, con un processo
chiamato elettroplating, molto
simile alla placcatura dei gioielli.
Gli ioni di rame si spostano dal
terminale positivo (anodo) a
quello negativo (catodo), vale a
dire il wafer.
Il caro e vecchio rame
Gli ioni di rame formano un
sottile strato sulla superficie
del wafer.
Il materiale in
eccesso viene poi
rimosso, e resta un
sottile strato di
rame, solo dove
serve.
Una rete stradale in miniatura
Si creano diversi strati di
metallo per dare vita ai
collegamenti (think wires) tra i
transistor. I chip per computer
possono sembrare molto sottili,
ma non è così. Se si guarda
l'immagine ingrandita di un
chip, si vede l'intricata rete
circuiti e transistor, che evoca
una futuristica rete
autostradale.
Questa porzione di wafer deve
ora superare il test di qualità.
Una volta era sabbia:
Una volta che le prove hanno stabilito la buona qualità dei
processori, il wafer viene tagliato in singole unità, chiamate
die.
I die che hanno superato il test di risposta passeranno alla
fase successiva, il confezionamento. Quelli difettosi,
invece, vengono gettati. Anni fa Intel ci faceva dei gadget.
È nata una CPU
Questo è un singolo die,
risultato delle fasi precedenti.
È un processore Core i7.
A questo punto il die, lo strato
di silicio e rame, deve essere
inserito nel suo alloggio finale
e unito al dissipatore. Il
substrato fornisce l'interfaccia
elettrica e quella meccanica,
necessarie per l'interazione tra
il processore e il resto del
computer.
abbiamo mostrato solo quelli più importanti.
Controlli maniacali
Un microprocessore è
probabilmente
l'oggetto più
complesso che si
produca al mondo. Ci
vogliono centinaia di
passaggi per
ottenerlo, e in questo
articolo vi abbiamo
mostrato solo quelli
più importanti.
Negli ultimi test
vengono messe alla
prova alcune
caratteristiche
fondamentali, come la
dissipazione di calore
e la frequenza
massima).
In scatola e pronto a partire
In base ai risultati del
test successivo, i
processori vengono
organizzati e divisi sui
nastri trasportatori.
Questo processo,che si
chiama "binning",
suonerà familiare a
molti di voi: consiste nel
determinare la massima
frequenza ottenibile da
un processore , per poi organizzare le
CPU e preparale alla vendita sul mercato.