SME

Z čoho sa vyrábajú procesory? Z piesku

Zamysleli ste sa niekedy nad tým, odkiaľ pochádza všetok ten kremík, z ktorého sa vyrábajú čipy a procesory? Ak vás myšlienky vedú k piesku, ste na správnej ceste. K tomu však treba technológie, ktorých vývoj trval dlhé roky.

(Zdroj: Stock.XCHNG)

Materiálu na výrobu čipov je viac ako dosť. Kremík je hneď po kyslíku druhým najbežnejším prvkom zemskej kôry, takže jeho vyčerpania sa báť nemusíme. Niektoré firmy z piesku vyrábajú sklo, iné sklenú vatu, ďalším sa naopak darí premeniť ho na kremík s vysokou čistotou, ktorý je vhodný na použitie v elektrotechnike. Na to, aby bol použiteľný musí dosahovať 99,999 percentnú čistotu. Roztavená hmota musí postupne kryštalizovať. Výsledkom je polotovar vo forme ingotu vážiaci 100 kilogramov. Intel používa pri výrobe procesorov ingoty s priemerom 30 centimetrov.

SkryťVypnúť reklamu
Článok pokračuje pod video reklamou
SkryťVypnúť reklamu
Článok pokračuje pod video reklamou

SkryťVypnúť reklamu

Ingoty je potrebné rozrezať na tenké plátky, ktoré sa volajú wafery. Každý z nich je potrebné dokonale vyleštiť, aby mohli na scénu nastúpiť ďalšie technológie. Práve tu sa ukáže, či je kvalita kremíka dostatočná na to, aby poslúžil pre výrobu zložitých polovodičových štruktúr. Dúhové kotúče, ktoré sa budú neskôr rezať na jadrá procesorov ste už určite na fotografiách videli.

Tak ako sa v tmavej komore vyrábajú pod zväčšovákom na špeciálny papier so svetlocitlivou vrstvou fotografie, rovnaký princíp sa používa pri fotolitografii čipov. Na kremík sa nanesie svetlocitlivý povlak, na ktorý sa ultrafialovým žiarením premieta matica. V tomto kroku vznikajú na povrchu šablóny tranzistorov, ktoré položia základ elektronickej logike. Na plochu vo veľkosti špendlíkovej hlavičky sa ich vmestí 30 miliónov.

SkryťVypnúť reklamu

Aby sa však matrica premietla aj do materiálu, treba siahnuť po chémii, ktorá do kremíkového podkladu vyleptá vzory na miestach, ktoré nie sú kryté ochrannou vrstvou. Tu sa vytvorí priestor pre ďalšie komponenty, ktoré umožnia formovanie tranzistorov. Všetko je však zložitejšie, ako sa na prvý pohľad môže zdať.

Opäť sa vracia do hry krycia svetlocitlivá vrstva. Teraz má usmerniť tok iónov na miesta, kde sa vyžaduje zmena vlastností kremíka. Pri bombardovaní elektrickým poľom letia elekróny rýchlosťou až 300 tisíc kilometrov za hodinu, aby zmenili spôsob, akým kremík vedie elektrické impulzy. V tomto kroku sa vytvárajú polovodičové prechody, ktoré sú jadrom tranzistorov.

Tranzistory sú už síce kompletné, chýbajú im však kontakty, ktorými ich bude možné vzájomne poprepájať. Na kremíkovú plochu sa nanáša izolačný materiál, v ktorom je potrebné vytvoriť otvory v miestach, kde vzniknú kovové konakty. Usmernený tok iónov medi vytvorí na povrchu súvislú vrstvu - v otvoroch aj na povrchu izolantu.

SkryťVypnúť reklamu

Keď sa leštením pokovenie odstráni, zostanú na povrchu iba body v mieste kontaktov. Tie treba poprepájať medzi sebou tak, aby tvorili logické celky. Aj keď jadrá procesorov vyzerajú na prvý pohľad ako ploché kryštály s jemnou štruktúrou, v skutočnosti sa nad kremíkom nachádza až 20 vrstiev kovových prepojov.

Na rad prichádza triedenie a rezanie waferov na jednotlivé čipy. Ešte predtým, ako sa dostanú do puzdier s kovovými kontaktami pre zasunutie do pätice či prispájkovanie na dosku plošných spojov, prechádzajú množstvom testov. Kontroluje sa ich funkčnosť aby bolo jasné, či sa výroba podarila, alebo nie.

Každé jadro putuje do puzdra, aby bolo odolnejšie a znieslo manipuláciu v obyčajnom prostredí, kde ľudia nepoužívajú skafandre, biele plášte a vzduch je plný prachu a nečistôt. Procesory dostávajú svoju tvár tak, ako ju poznáte.

SkryťVypnúť reklamu

Zvyšok je už iba rutina točiaca sa okolo výstupnej kontroly, logistiky a marketingu. Každý procesor prechádza vo finále testami, aby sa zistilo, akú pracovnú frekvenciu znesie, koľko tepla pri behu vyrobí a aké sú jeho kľúčové charakteristiky. Zabalené procesory mieria k výrobcom hardvéru a na pulty predajní.

Aj keď to všetko vyzerá až príliš jednoducho, vedzte že veci sú podstatne zložitejšie, ako sme ich v tomto krátkom sprievodcovi popísali. Za všetkým sú nákladné technológie, ktoré si výrobcovia strážia a chránia patentami. Veď výrobcov procesorov by ste mohli spočítať na prstoch.

SkryťVypnúť reklamu

Najčítanejšie na SME Tech

SkryťVypnúť reklamu
SkryťVypnúť reklamu
SkryťVypnúť reklamu
SkryťVypnúť reklamu

Neprehliadnite tiež

Megaraketa Starship od SpaceX.

Firma Muska zatiaľ neposkytla nový termín štartu.


TASR 3
Peter Kotlár, splnomocnenec vlády pre prešetrenie pandémie Covid-19.

(Ne)vedecký newsletter Tomáša Prokopčáka


49
Nadmerné chatovanie s umelou inteligenciou u niektorých ľudí viedlo k rozvoju bludov. Tieto príapdy si vyžadujú pozornosť, hovoria odborníci.

Bludy nevzniknú po každom rozhovore s AI.


a 2 ďalší 12

Ako umelá inteligencia mení náš svet.


a 2 ďalší

Komerčné články

  1. Fit-out od M2C: Premena priestorov na kľúč
  2. Slovenskí učitelia vyvinuli aplikáciu, ktorá šetrí hodiny práce
  3. Viacgeneračné rodiny: Slovenský recept na hádky?
  4. Zaslúžený oddych. Luxus hotelov pre dospelých začína pokojom
  5. Jedinečná príležitosť získať kariérny náskok od Jerònimo Martins
  6. Osem destinácií, kam na last minute dovolenku v septembri
  7. Kaufland má 25 rokov a otvára 25. K Park: To bude oslava!
  8. Dovolenka v Egypte: Kde sú pláže pre deti a kde podmorský život?
  1. Slovenskí učitelia vyvinuli aplikáciu, ktorá šetrí hodiny práce
  2. Viacgeneračné rodiny: Slovenský recept na hádky?
  3. Zaslúžený oddych. Luxus hotelov pre dospelých začína pokojom
  4. Osem destinácií, kam na last minute dovolenku v septembri
  5. Jedinečná príležitosť získať kariérny náskok od Jerònimo Martins
  6. Hudba, smiech a festival plný vody: Liptov čaká rozlúčka s letom
  7. Kaufland má 25 rokov a otvára 25. K Park: To bude oslava!
  8. Nový článokSpolupráca v oblasti lesnej pedagogiky v Bojniciach
  1. Osem destinácií, kam na last minute dovolenku v septembri 10 782
  2. Nová Kia Sportage zvládne každé dobrodružstvo aj životný štýl 5 808
  3. Dovolenka v Egypte: Kde sú pláže pre deti a kde podmorský život? 5 071
  4. Kaufland má 25 rokov a otvára 25. K Park: To bude oslava! 3 837
  5. Úver až do 40 000 € a každý rok nižšia úroková sadzba 2 810
  6. Iónske či Dodekanské ostrovy? Nie je jedno, kam do Grécka idete 2 651
  7. Dajte zabrať mozgu. V predaji je nové vydanie Tréningu pamäti 2 596
  8. Metropola aj more. New York sa dá jednoducho spojiť s Karibikom 1 511
SkryťZatvoriť reklamu