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.

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.

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.

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.

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.

Najčítanejšie na SME Tech


Hlavné správy zo Sme.sk

PRIMÁR

Päťdesiatnici a stres: Po päťdesiatke začne stres zabíjať

Nikto nie je stavaný na to, aby prežíval dlhodobý stres.

SVET

Po páde z mosta do Vltavy zomrel český herec Jan Tříska

Okolnosti pádu vyšetruje polícia.

ŠPORT

Expert: Sagan je ako rocková hviezda cyklistiky

MS môže pokojne vyhrať aj sedemkrát, myslí si.

Neprehliadnite tiež

Microsoft a Facebook prepojili kontinenty najrýchlejším káblom

Nová trasa zrýchli spojenie a rozloží riziko výpadkov pri katastrofách na východnom pobreží USA.

Ako vedci vyvíjajú roboty, ktoré chodia ako ľudia

Kývať nohami nestačí. Ak chcú roboty chodiť, musia najprv pochopiť možnosti svojho tela.

Odomykanie mobilov obrazcom nie je bezpečné

Všetci rozmýšľame príliš podobne.

Austrália bude mať svoju vlastnú vesmírnu agentúru

Koncept vesmírnej agentúry predstavia v marci 2018.

Inzercia - Tlačové správy


  1. Kedy sa refinancovanie oplatí?
  2. Zľava 3000 € na 3-izbové byty v Jarabinkách
  3. Aký vplyv by mal konflikt v Kórei na vaše investície?
  4. Atraktívnejšie učenie vďaka digitálnym technológiám
  5. JUDr. Barbora Sabó: Dobrý maklér šetrí čas, peniaze i nervy!
  6. Zanzibar je plný lákadiel na dokonalú exotickú dovolenku
  7. Rastie nám pokrivená generácia?
  8. Intímna hygiena – celoročná záležitosť
  9. Pivovar Šariš podporí cestovný ruch v Prešovskom kraji
  10. Novinka v realitnom biznise! Zatiaľ dostupné len v Grand Koliba
  1. Exkurzia odborárov a absolventov SvF STU v Bratislave 2017
  2. Zvolen: Zvolenčania myslia na zabezpečenie svojich domovov
  3. Detské zúbky sú veda
  4. Atraktívnejšie učenie vďaka digitálnym technológiám
  5. Aký vplyv by mal konflikt v Kórei na vaše investície?
  6. Zľava 3000 € na 3-izbové byty v Jarabinkách
  7. JUDr. Barbora Sabó: Dobrý maklér šetrí čas, peniaze i nervy!
  8. Štartujú jesenné módne dni v Poluse
  9. Zanzibar je plný lákadiel na dokonalú exotickú dovolenku
  10. Rastie nám pokrivená generácia?
  1. Zanzibar je plný lákadiel na dokonalú exotickú dovolenku 10 561
  2. Rastie nám pokrivená generácia? 5 041
  3. Intímna hygiena – celoročná záležitosť 2 842
  4. 3 mýty, ktorým ste možno uverili. Ale ako je to naozaj? 2 339
  5. Plug-in, hybrid alebo elektromobil? Poradíme, ako správne vybrať 1 574
  6. Kedy sa refinancovanie oplatí? 1 290
  7. Pivovar Šariš podporí cestovný ruch v Prešovskom kraji 1 057
  8. Novinka v realitnom biznise! Zatiaľ dostupné len v Grand Koliba 897
  9. Bývajte v budove, po ktorej sa prechádzal Schöne Náci 810
  10. JUDr. Barbora Sabó: Dobrý maklér šetrí čas, peniaze i nervy! 757