Jak se vyrábí mikroprocesor?

Procesor je nejsložitější součástkou každého počítače. Obsahuje nejvíce částí shromážděných na minimálním prostoru. Víte, jak se takový procesor vyrábí?
Jak se vyrábí procesor?

Křemík: Základ všech mikroprocesorů Intel

Mikroprocesor je integrovaný obvod na malé křemíkové destičce. Křemík se používá proto, že se jedná o polovodič. Polovodiče jsou materiály, jejichž elektrická vodivost se pohybuje mezi vodičem a izolantem. Křemík může být pozměněn, aby fungoval buď jako izolant, který blokuje elektrický náboj, nebo jako vodič, který elektrický náboj vede.

Mikroprocesor obsahuje milióny tranzistorů, které jsou propojeny nesmírně tenkými spoji z hliníku nebo mědi. Tranzistory společně ukládají data a manipulují s nimi, takže mikroprocesor může provádět širokou řadu výpočetních a logických funkcí.

 

Výroba mikroprocesoru: Zhruba 300 kroků od začátku do konce

Výroba mikroprocesorů je komplexní a náročný proces, který má přes 300 kroků. Mikroprocesory se vyrábějí vrstvením materiálů na tenké kulaté pláty křemíku pomocí různých postupů s využitím chemikálií, plynů a světla.

Jak se vyrábí procesor?

Pláty (waffery) mají obvykle průměr 200 mm. Avšak od roku 2001 společnost Intel používá také pláty o průměru 300 mm. Vyrábějí se z křemíku, hlavní složky běžného říčního písku, který byl vyčištěn, zkapalněn a zformován do dlouhých válců nazývaných ingoty. Ingoty se rozřežou na tenké pláty, jež se čistí, dokud nemají bezchybný, zrcadlově hladký povrch.

Při výrobě čipů se na prázdné křemíkové pláty kladou velice tenké vrstvy materiálu v pečlivě navržených vzorech. Jedná se o počítačově vytvořené vzory, které jsou natolik miniaturizované, že se na jediný plát vejde až několik set mikroprocesorů.

Vzhledem k velmi malé velikosti těchto vzorů je nemožné klást materiál přesně tam, kde má na plátu být. Místo toho se vrstva materiálu klade po celé ploše plátu. Nepotřebný materiál se potom odstraní a zůstane jen požadovaný vzor.

Přestože výroba funkčního mikroprocesoru má více než 300 kroků, lze ji shrnout do několika kroků, které obnášejí kladení oxidu křemičitého, vytvoření vodivých vlastností, testování, balení a odeslání.

 

Kladení oxidu křemičitého a vytvoření vodivých vlastností

Výroba mikroprocesoru začíná kladením izolační vrstvy oxidu křemičitého na vyčištěný plát. Vrstva oxidu slouží také jako elektrická brána, která buď umožňuje, nebo zabraňuje toku elektrického proudu uvnitř mikročipu. Oxid křemičitý je na povrch plátu kladen v peci při velmi vysoké teplotě. Tloušťka vrstvy oxidu závisí na teplotě a na době, po kterou jsou pláty v peci.

Fotolitografie, proces, při němž jsou vzory obvodů tištěny na povrch plátu, je další v řadě. Nejdříve se na plát nanese dočasná vrstva materiálu citlivého na světlo, která se nazývá fotorezist. Skrze průhledná místa šablony, označované fotomaska nebo maska, svítí na vybraná místa fotorezistu ultrafialové světlo. Masky se vytvářejí během návrhu čipu a používají se pro určení vzoru obvodů na každé vrstvě čipu. Osvit chemicky změní nezakryté plochy fotorezistu.

Jak se vyrábí procesor?

Exponované plochy fotorezistu se odstraní, čímž se odhalí část oxidu křemičitého pod opticky citlivou vrstvou. Odhalený oxid křemičitý je odstraněn rytím. Pak se odstraní zbývající fotorezist a na křemíkovém plátu zůstane vzor oxidu křemičitého. V dalších litografických a rycích fázích se na plát nanášejí další materiály jako polysilikon, který vede elektřinu. Každá vrstva materiálu má jedinečný vzor. Dohromady vytvoří trojrozměrnou strukturu obvodu čipu.

Při operaci nazývané "doping" jsou odhalené části křemíkového plátu bombardovány různými chemickými nečistotami- ionty, které křemíku dodají kladný a záporný náboj a změní na dotčených místech jeho vodivost. Elektrické náboje pomáhají tranzistoru zapínat a vypínat, čili propouštět elektrický proud skrz bránu tranzistoru.

Pro zajištění spojení s dalšími vrstvami na plátu se opakováním fází maskování a rytí vytvoří "okna."

Vrstvení se v průběhu několika týdnů opakuje 20krát až 25krát. Tím na plátu vznikne hotový mrakodrap vrstev.

Okna se vyplní kovem, který zajistí elektrické spojení mezi vrstvami čipu. V  0,13mikronové technologii, jež je v současnosti nejpokročilejší generací výroby mikroprocesorů, začal Intel používat měď. V 0,18mikronové a starších technologiích procesu používal Intel hliník. Měď a hliník jsou vynikajícími vodiči elektřiny.

  • Nejčtenější

Kam pro filmy bez Ulož.to? Přinášíme další várku streamovacích služeb do TV

v diskusi je 125 příspěvků

26. března 2024

S vhodnou aplikací na vás mohou v televizoru na stisk tlačítka čekat tisíce filmů, seriálů nebo...

Z jaderné triády zbyly Britům už jen ponorky. A ty musejí posílit

v diskusi je 76 příspěvků

27. března 2024

Jadernou triádu tvoří strategické bombardéry s jadernými zbraněmi, mezikontinentální balistické...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

{POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

Hlučínsko patří nám. Před 100 lety byl podepsán definitivní protokol o hranici

v diskusi je 44 příspěvků

28. března 2024

Před 100 lety definitivně skončily tahanice o československo-německé hranice. 28. března 1924 byl...

Rusko zastavilo odlet na ISS s první Běloruskou, letět měla i Američanka

v diskusi je 50 příspěvků

21. března 2024  10:23,  aktualizováno  14:26

Ve čtvrtek 21. března se necelých deset minut před půl třetí odpoledne měla vydat na Mezinárodní...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

{POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

Američané odepsali modul, který je vrátil po půl století na Měsíc

v diskusi je 20 příspěvků

28. března 2024,  aktualizováno  11:41

Od začátku letošního roku je na Měsíci a kolem něj poměrně rušno. Vedle řady sond, které zamířily...

Za vyhynutím dinosaurům mohla být i doba temna

v diskusi nejsou příspěvky

29. března 2024

Dopad planetky je nyní většinou odborníků považován za hlavní příčinu vyhynutí zhruba 73 až 76 %...

Podívejte se na Boeing C-17 Globemaster, který do Česka přivezl nové vrtulníky

v diskusi nejsou příspěvky

29. března 2024

V sobotu 23. března dosedl v Praze nákladní letoun USAF, který vezl obzvlášť cenný náklad. Z...

Dočasná raketa se po téměř 70 letech loučí. Bude startovat naposledy

v diskusi jsou 4 příspěvky

28. března 2024  15:36,  aktualizováno  19:54

Tento čtvrtek stojí na startovací rampě mysu Canaveral poslední potomek raket Thor, nosič Delta IV...

Američané odepsali modul, který je vrátil po půl století na Měsíc

v diskusi je 20 příspěvků

28. března 2024,  aktualizováno  11:41

Od začátku letošního roku je na Měsíci a kolem něj poměrně rušno. Vedle řady sond, které zamířily...

FOR KIDS by měl být zážitkem pro celou rodinu, říká Monika
FOR KIDS by měl být zážitkem pro celou rodinu, říká Monika

Monika Pavlíčková (35 let) je maminkou dvou dcer, sedmileté Terezy a čtyřleté Laury, a zároveň také manažerkou obchodního týmu společnosti ABF,...

Smoljak nechtěl Sobotu v Jáchymovi. Zničil jsi nám film, řekl mu

Příběh naivního vesnického mladíka Františka, který získá v Praze díky kondiciogramu nejen pracovní místo, ale i...

Rejžo, jdu do naha! Balzerová vzpomínala na nahou scénu v Zlatých úhořích

Eliška Balzerová (74) v 7 pádech Honzy Dědka přiznala, že dodnes neví, ve který den se narodila. Kromě toho, že...

Pliveme vám do piva. Centrum Málagy zaplavily nenávistné vzkazy turistům

Mezi turisticky oblíbené destinace se dlouhá léta řadí i španělská Málaga. Přístavní město na jihu země láká na...

Kam pro filmy bez Ulož.to? Přinášíme další várku streamovacích služeb do TV

S vhodnou aplikací na vás mohou v televizoru na stisk tlačítka čekat tisíce filmů, seriálů nebo divadelních...

Stále víc hráčů dobrovolně opouští Survivor. Je znamením doby zhýčkanost?

Letošní ročník reality show Survivor je zatím nejkritizovanějším v celé historii soutěže. Může za to fakt, že už...