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

ŽENA

Chcete vyzerať atraktívnejšie? Mali by ste sa vyspať

Vedci oficiálne potvrdili, že dostatok spánku súvisí s tým, ako pôsobí náš výzor na ostatných.

DOMOV

Lunter: Strava pomohla matke z rakoviny, no šarlatánov neuznávam

Článok na webe firmy kandidáta na župana vysvetľuje jej vznik tým, že vďaka zdravej strave sa jeho mama dostala z rakoviny.

ŠPORT

Kohút si priznal chybu, Cígerovi sa ospravedlnil. Ten to neprijal

Tréner reprezentácie a šéf zväzu spolu diskutovali.

Neprehliadnite tiež

Zdá sa, že vesmírny lúč sa pohybuje päťkrát rýchlejšie ako svetlo

Kozmická ilúzia môže odhaliť tajomstvo štartu či zastavenia vzniku nových hviezd.

Najväčšia plávajúca elektráreň? Spustili ju v Číne

Ak solárne panely plávajú na vode, možno ich efektívne chladiť pre zachovanie životnosti a výkonu.

Umelá inteligencia porazila svetového šampióna v hre Go

AlphaGo je zručnejšia a šikovnejšia. V prvej hre porazila aktuálnu svetovú jednotku.

V obežných dráhach planét vzdialenej sústavy objavili vzorec

Obežné dráhy planét v sústave TRAPPIST-1 spája dráhová rezonancia.

Inzercia - Tlačové správy


  1. Štatutári, máte už prístup k elektronickej schránke?
  2. Zabudnite na nové a neekologické PC. Je tu Refurbished!
  3. Volkswagen Arteon je výkladná skriňa technológií
  4. Yeme chce byť výnimočný obchod aj vďaka výnimočným zamestnancom
  5. Lepšie bývať na vidieku, alebo v meste? Hľadali sme výhody
  6. Poznáte pôvod slovenských slov? Otestujte sa
  7. Plavba po Karibiku na luxusnej lodi
  8. Hyundai H350 je dokonale spoľahlivým partnerom pre biznis
  9. Študenti majú na získanie 30 € ešte 20 dní
  10. Domácnosť, ktorá šetrí sama? Aj u nás je to už realitou
  1. Každý štvrtý 70-tnik na Slovensku má cukrovku, pribúdajú mladší
  2. 5 hviezdičkové apartmány priamo na pobreží - Dubrovník
  3. Stavba domu na kľúč – úspora času aj financií
  4. Štatutári, máte už prístup k elektronickej schránke?
  5. Nová veľvyslankyňa Turecka na návšteve EU v Bratislave
  6. Prijatie delegácie rektorov ekonomických univerzít z Indonézie
  7. Čím všetkým som si prešla, aby som sa naučila po anglicky
  8. Zabudnite na nové a neekologické PC. Je tu Refurbished!
  9. Základné štandardy práce pre realitné kancelárie
  10. Takmer polovicu porúch šikmých striech spôsobujú zlé doplnky
  1. Poznáte pôvod slovenských slov? Otestujte sa 13 926
  2. Lepšie bývať na vidieku, alebo v meste? Hľadali sme výhody 9 243
  3. Plavba po Karibiku na luxusnej lodi 9 142
  4. Čím všetkým som si prešla, aby som sa naučila po anglicky 6 165
  5. Hyundai H350 je dokonale spoľahlivým partnerom pre biznis 5 997
  6. Domácnosť, ktorá šetrí sama? Aj u nás je to už realitou 5 099
  7. Volkswagen Arteon je výkladná skriňa technológií 4 872
  8. Yeme chce byť výnimočný obchod aj vďaka výnimočným zamestnancom 4 833
  9. Desať obľúbených miest v Chorvátsku 4 728
  10. Študenti majú na získanie 30 € ešte 20 dní 4 510