როგორ მზადდება მიკროჩიპები

იმის გასაგებად, თუ რა არის მთავარი განსხვავება ამ ორ ტექნოლოგიას შორის, აუცილებელია მოკლე გადახვევა თავად ტექნოლოგიაში თანამედროვე პროცესორების ან ინტეგრირებული სქემების წარმოებისთვის.

როგორც სასკოლო ფიზიკის კურსიდან არის ცნობილი, თანამედროვე ელექტრონიკაში ინტეგრირებული სქემების ძირითადი კომპონენტებია p-ტიპის და n-ტიპის ნახევარგამტარები (დამოკიდებულია გამტარობის ტიპზე). ნახევარგამტარი არის ნივთიერება, რომელიც აღემატება გამტარებლობას დიელექტრიკებზე, მაგრამ ჩამოუვარდება ლითონებს. ორივე ტიპის ნახევარგამტარი შეიძლება დაფუძნდეს სილიკონზე (Si), რომელიც მისი სუფთა სახით (ე.წ. შინაგანი ნახევარგამტარი) არის ელექტრული დენის ცუდი გამტარი, მაგრამ გარკვეული მინარევების დამატება (ინკორპორაცია) სილიკონში შესაძლებელს ხდის. რადიკალურად შეცვალოს მისი გამტარ თვისებები. არსებობს ორი სახის მინარევები: დონორი და მიმღები. დონორის მინარევები იწვევს n-ტიპის ნახევარგამტარების წარმოქმნას ელექტრონული ტიპის გამტარობით, ხოლო მიმღები მინარევები იწვევს p-ტიპის ნახევარგამტარების წარმოქმნას ხვრელის ტიპის გამტარობით. p- და n- ნახევარგამტარების კონტაქტები შესაძლებელს ხდის ტრანზისტორების - თანამედროვე მიკროსქემების ძირითადი სტრუქტურული ელემენტების ფორმირებას. ასეთი ტრანზისტორები, რომლებსაც CMOS ტრანზისტორებს უწოდებენ, შეიძლება იყოს ორ ძირითად მდგომარეობაში: ღია, როდესაც ისინი ატარებენ ელექტროენერგიას და დახურულია, ხოლო ისინი არ ატარებენ ელექტროენერგიას. ვინაიდან CMOS ტრანზისტორები თანამედროვე მიკროსქემების ძირითადი ელემენტებია, მოდით ვისაუბროთ მათზე უფრო დეტალურად.

როგორ მუშაობს CMOS ტრანზისტორი

უმარტივეს n ტიპის CMOS ტრანზისტორს აქვს სამი ელექტროდი: წყარო, კარიბჭე და გადინება. თავად ტრანზისტორი დამზადებულია p-ტიპის ნახევარგამტარში ხვრელების გამტარობით, ხოლო n-ტიპის ნახევარგამტარები ელექტრონული გამტარობით წარმოიქმნება გადინებისა და წყაროს რეგიონებში. ბუნებრივია, ხვრელების დიფუზიის გამო p-რეგიონიდან n-რეგიონში და ელექტრონების საპირისპირო დიფუზიის გამო n-რეგიონიდან p-რეგიონში, წარმოიქმნება ამოწურული ფენები (ფენები, რომლებშიც არ არის ძირითადი მუხტის მატარებლები). p- და n-რეგიონების გარდამავალ საზღვრებზე. ნორმალურ მდგომარეობაში, ანუ როდესაც ჭიშკარზე არ არის ძაბვა, ტრანზისტორი იმყოფება "ჩაკეტილ" მდგომარეობაში, ანუ მას არ შეუძლია დენის გატარება წყაროდან დრენაჟამდე. სიტუაცია არ იცვლება მაშინაც კი, თუ ძაბვა გამოიყენება დრენაჟსა და წყაროს შორის (ჩვენ არ გავითვალისწინებთ გაჟონვის დენებს, რომლებიც გამოწვეულია უმცირესობის მუხტის მატარებლების მოძრაობით წარმოქმნილი ელექტრული ველების გავლენის ქვეშ, ანუ ხვრელების n-რეგიონი და ელექტრონები p-რეგიონისთვის).

თუმცა, თუ ჭიშკარზე დადებითი პოტენციალი იქნება გამოყენებული (ნახ. 1), მაშინ სიტუაცია რადიკალურად შეიცვლება. კარიბჭის ელექტრული ველის გავლენის ქვეშ, ხვრელები ღრმად უბიძგებენ p-ნახევარგამტარში, ხოლო ელექტრონები, პირიქით, იჭრება კარიბჭის ქვეშ არსებულ რეგიონში, ქმნიან ელექტრონებით მდიდარ არხს წყაროსა და დრენაჟს შორის. თუ ჭიშკარზე დადებითი ძაბვაა გამოყენებული, ეს ელექტრონები იწყებენ გადაადგილებას წყაროდან დრენამდე. ამ შემთხვევაში ტრანზისტორი ატარებს დენს – ამბობენ, რომ ტრანზისტორი „იხსნება“. თუ ძაბვა ამოღებულია კარიბჭიდან, ელექტრონები შეწყვეტენ შეყვანას წყაროსა და დრენაჟს შორის, გამტარი არხი ნადგურდება და ტრანზისტორი წყვეტს დენის გავლას, ანუ ის „იკეტება“. ამრიგად, კარიბჭეზე ძაბვის შეცვლით, შეგიძლიათ ჩართოთ ან გამორთოთ ტრანზისტორი, ისევე, როგორც შეგიძლიათ ჩართოთ ან გამორთოთ ჩვეულებრივი გადამრთველი, რომელიც აკონტროლებს დენის დინებას წრედში. ამიტომ ტრანზისტორებს ზოგჯერ ელექტრონულ გადამრთველებს უწოდებენ. თუმცა, ჩვეულებრივი მექანიკური გადამრთველებისგან განსხვავებით, CMOS ტრანზისტორებს პრაქტიკულად არ აქვთ ინერცია და შეუძლიათ ტრილიონჯერ წამში გადართვა ჩართვის მდგომარეობაში! ეს არის ეს მახასიათებელი, ანუ მყისიერი გადართვის შესაძლებლობა, რომელიც საბოლოოდ განსაზღვრავს პროცესორის სიჩქარეს, რომელიც შედგება ათობით მილიონი ასეთი მარტივი ტრანზისტორისგან.

ასე რომ, თანამედროვე ინტეგრირებული წრე შედგება ათობით მილიონი უმარტივესი CMOS ტრანზისტორებისგან. მოდით უფრო დეტალურად ვისაუბროთ მიკროსქემების წარმოების პროცესზე, რომლის პირველი ეტაპია სილიკონის სუბსტრატების მომზადება.

ნაბიჯი 1. მზარდი ბლანკები

ასეთი სუბსტრატების შექმნა იწყება ცილინდრული სილიკონის ერთკრისტალის ზრდით. შემდგომში, მრგვალი ფირფიტები (ვაფლები) იჭრება ასეთი ერთკრისტალური ბლანკებიდან (ბლანკები), რომელთა სისქე არის დაახლოებით 1/40 ინჩი, ხოლო დიამეტრი 200 მმ (8 ინჩი) ან 300 მმ (12 ინჩი). ეს არის სილიკონის სუბსტრატები, რომლებიც გამოიყენება მიკროსქემების წარმოებისთვის.

სილიკონის ერთკრისტალებისგან ვაფლის ფორმირებისას მხედველობაში მიიღება ის გარემოება, რომ იდეალური კრისტალური სტრუქტურებისთვის ფიზიკური თვისებები დიდწილად დამოკიდებულია არჩეულ მიმართულებაზე (ანიზოტროპიის თვისება). მაგალითად, სილიკონის სუბსტრატის წინააღმდეგობა განსხვავებული იქნება გრძივი და განივი მიმართულებით. ანალოგიურად, ბროლის გისოსის ორიენტაციის მიხედვით, სილიციუმის კრისტალი განსხვავებულად რეაგირებს ნებისმიერ გარე ზემოქმედებაზე, რომელიც დაკავშირებულია მის შემდგომ დამუშავებასთან (მაგალითად, აკრავი, გაფცქვნა და ა.შ.). ამიტომ, ფირფიტა უნდა იყოს მოჭრილი ერთი ბროლისგან ისე, რომ ბროლის გისოსის ორიენტაცია ზედაპირთან მიმართებაში მკაცრად იყოს დაცული გარკვეული მიმართულებით.

როგორც უკვე აღვნიშნეთ, სილიკონის ერთკრისტალური ბლანკის დიამეტრი არის 200 ან 300 მმ. უფრო მეტიც, 300 მმ დიამეტრი შედარებით ახალი ტექნოლოგიაა, რომელსაც ქვემოთ განვიხილავთ. ნათელია, რომ ასეთი დიამეტრის ფირფიტაზე შეიძლება მოთავსდეს ერთზე მეტი ჩიპი, თუნდაც საუბარია Intel Pentium 4 პროცესორზე. მართლაც, რამდენიმე ათეული მიკროცირკულა (პროცესორი) იქმნება ერთ ასეთ სუბსტრატის ფირფიტაზე, მაგრამ სიმარტივისთვის. ჩვენ განვიხილავთ მხოლოდ ერთი მომავალი მიკროპროცესორის მცირე ფართობს.

ნაბიჯი 2. დიელექტრიკის დამცავი ფირის გამოყენება (SiO2)

სილიკონის სუბსტრატის ფორმირების შემდეგ იწყება ყველაზე რთული ნახევარგამტარული სტრუქტურის შექმნის ეტაპი.

ამისთვის საჭიროა სილიკონში შევიტანოთ ე.წ დონორი და მიმღები მინარევები. თუმცა ჩნდება კითხვა - როგორ განხორციელდეს მინარევების შეყვანა ზუსტად მოცემული ნიმუში-თარგის მიხედვით? იმისათვის, რომ ეს შესაძლებელი იყოს, ის ადგილები, სადაც მინარევები არ არის საჭირო, დაცულია სპეციალური სილიციუმის დიოქსიდის ფირით და რჩება მხოლოდ ის ადგილები, რომლებიც ექვემდებარება შემდგომ დამუშავებას (ნახ. 2). სასურველი ნიმუშის ასეთი დამცავი ფილმის ფორმირების პროცესი რამდენიმე ეტაპისგან შედგება.

პირველ ეტაპზე მთელი სილიკონის ვაფლი მთლიანად დაფარულია სილიციუმის დიოქსიდის თხელი ფენით (SiO2), რომელიც არის ძალიან კარგი იზოლატორი და მოქმედებს როგორც დამცავი ფილმი სილიციუმის ბროლის შემდგომი დამუშავებისას. ვაფლები მოთავსებულია კამერაში, სადაც მაღალ ტემპერატურაზე (900-დან 1100 °C-მდე) და წნევაზე, ჟანგბადი დიფუზირდება ვაფლის ზედაპირულ ფენებში, რაც იწვევს სილიციუმის დაჟანგვას და სილიციუმის დიოქსიდის ზედაპირის ფირის წარმოქმნას. იმისათვის, რომ სილიციუმის დიოქსიდის ფილას ჰქონდეს ზუსტად განსაზღვრული სისქე და არ შეიცავდეს დეფექტებს, აუცილებელია მკაცრად შენარჩუნდეს მუდმივი ტემპერატურა ფირფიტის ყველა წერტილში დაჟანგვის პროცესში. თუ მთელი ვაფლი არ უნდა დაიფაროს სილიციუმის დიოქსიდის ფენით, მაშინ Si3N4 ნიღაბი წინასწარ გამოიყენება სილიკონის სუბსტრატზე არასასურველი დაჟანგვის თავიდან ასაცილებლად.

ნაბიჯი 3 გამოიყენეთ Photoresist

მას შემდეგ, რაც სილიციუმის სუბსტრატი დაიფარება სილიციუმის დიოქსიდის დამცავი ფილმით, აუცილებელია ამ ფილმის ამოღება იმ ადგილებიდან, რომლებიც შემდგომ დამუშავებას დაექვემდებარება. ფირის ამოღება ხდება ატრაკით, ხოლო დარჩენილი უბნების ამოფრქვევისგან დასაცავად, ფირფიტის ზედაპირზე ე.წ. ფოტორეზისტის ფენა. ტერმინი "ფოტორეზისტი" ეხება სინათლისადმი მგრძნობიარე და აგრესიული ფაქტორების მიმართ გამძლე კომპოზიციებს. გამოყენებულ კომპოზიციებს, ერთის მხრივ, უნდა გააჩნდეთ გარკვეული ფოტოგრაფიული თვისებები (ულტრაიისფერი შუქის გავლენის ქვეშ იხსნება ხსნადი და ამოირეცხება ჭრის პროცესში), ხოლო მეორეს მხრივ, რეზისტენტული, რაც მათ საშუალებას აძლევს გაუძლოს მჟავებსა და ტუტეებში ფორმირებას. , გათბობა და ა.შ. ფოტორეზისტების მთავარი დანიშნულებაა სასურველი კონფიგურაციის დამცავი რელიეფის შექმნა.

ფოტორეზისტის გამოყენების და მისი შემდგომი დასხივების პროცესს ულტრაიისფერი შუქით მოცემული ნიმუშის მიხედვით ფოტოლითოგრაფია ეწოდება და მოიცავს შემდეგ ძირითად ოპერაციებს: ფოტორეზისტული ფენის ფორმირება (სუბსტრატის დამუშავება, დეპონირება, გაშრობა), დამცავი რელიეფის ფორმირება (ექსპოზიცია, განვითარება, გაშრობა) და გამოსახულების გადატანა სუბსტრატზე (აკრავი, დეპონირება და ა.შ.).

ფოტორეზისტული ფენის (სურ. 3) სუბსტრატზე დატანამდე, ეს უკანასკნელი ექვემდებარება წინასწარ დამუშავებას, რის შედეგადაც უმჯობესდება მისი გადაბმა ფოტორეზისტულ ფენასთან. ფოტორეზისტის ერთიანი ფენის გამოსაყენებლად გამოიყენება ცენტრიფუგაციის მეთოდი. სუბსტრატი მოთავსებულია მბრუნავ დისკზე (ცენტრიფუგა) და ცენტრიდანული ძალების გავლენით ფოტორეზისტი ნაწილდება სუბსტრატის ზედაპირზე თითქმის ერთგვაროვან ფენად. (პრაქტიკულად ერთგვაროვან ფენაზე საუბრისას, მხედველობაში მიიღება ის ფაქტი, რომ ცენტრიდანული ძალების გავლენის ქვეშ, წარმოქმნილი ფირის სისქე იზრდება ცენტრიდან კიდეებამდე, თუმცა, ფოტორეზისტის გამოყენების ეს მეთოდი საშუალებას იძლევა გაუძლოს რყევებს. ფენის სისქე ± 10%) ფარგლებში.

ნაბიჯი 4. ლითოგრაფია

ფოტორეზისტული ფენის წასმისა და გაშრობის შემდეგ იწყება აუცილებელი დამცავი რელიეფის ფორმირების ეტაპი. რელიეფი იქმნება იმის შედეგად, რომ ულტრაიისფერი გამოსხივების ზემოქმედებით, რომელიც ეცემა ფოტორეზისტული ფენის გარკვეულ უბნებზე, ეს უკანასკნელი ცვლის ხსნადობის თვისებებს, მაგალითად, განათებული ადგილები წყვეტს გამხსნელში დაშლას, რაც აშორებს უბნებს. იმ ფენას, რომელიც არ იყო გაშუქებული, ან პირიქით - განათებული ადგილები იშლება. რელიეფის ფორმირების მიხედვით, ფოტორეზისტები იყოფა ნეგატივად და პოზიტიურად. ნეგატიური ფოტორეზისტები ულტრაიისფერი გამოსხივების ზემოქმედებით ქმნიან რელიეფის დამცავ უბნებს. პირიქით, დადებითი ფოტორეზისტები ულტრაიისფერი გამოსხივების გავლენით იძენენ სითხის თვისებებს და გამოირეცხება გამხსნელით. შესაბამისად, დამცავი ფენა იქმნება იმ ადგილებში, რომლებიც არ ექვემდებარება ულტრაიისფერ გამოსხივებას.

ფოტორეზისტული ფენის სასურველი უბნების გასანათებლად გამოიყენება სპეციალური ნიღბის შაბლონი. ყველაზე ხშირად, ამ მიზნით გამოიყენება ფოტოგრაფიული ან სხვა მეთოდით მიღებული ოპტიკური მინის ფირფიტები გაუმჭვირვალე ელემენტებით. სინამდვილეში, ასეთი შაბლონი შეიცავს მომავალი მიკროსქემის ერთ-ერთი ფენის ნახატს (სულ შეიძლება იყოს რამდენიმე ასეული ასეთი ფენა). იმის გამო, რომ ეს ნიმუში არის მინიშნება, ის უნდა გაკეთდეს დიდი სიზუსტით. გარდა ამისა, იმის გათვალისწინებით, რომ ბევრი ფოტოფირფიტი დამზადდება ერთი ფოტომასკის გამოყენებით, ის უნდა იყოს გამძლე და მდგრადი დაზიანების მიმართ. აქედან ირკვევა, რომ ფოტონიღაბი ძალიან ძვირი რამ არის: მიკროსქემის სირთულიდან გამომდინარე, ის შეიძლება ათიათასობით დოლარი დაჯდეს.

ასეთ შაბლონში გამავალი ულტრაიისფერი გამოსხივება (ნახ. 4) ანათებს ფოტორეზისტული ფენის ზედაპირის მხოლოდ სასურველ უბნებს. დასხივების შემდეგ, ფოტორეზისტი ექვემდებარება განვითარებას, რის შედეგადაც იხსნება ფენის არასაჭირო ნაწილები. ეს ხსნის სილიციუმის დიოქსიდის ფენის შესაბამის ნაწილს.

მიუხედავად ფოტოლითოგრაფიული პროცესის აშკარა სიმარტივისა, მიკროჩიპის წარმოების ეს ეტაპი ყველაზე რთულია. ფაქტია, რომ მურის პროგნოზის შესაბამისად, ტრანზისტორების რაოდენობა ერთ ჩიპზე ექსპონენტურად იზრდება (ორმაგდება ყოველ ორ წელიწადში). ტრანზისტორების რაოდენობის ასეთი ზრდა შესაძლებელია მხოლოდ მათი ზომის შემცირების გამო, მაგრამ სწორედ კლება "ეყრდნობა" ლითოგრაფიის პროცესს. იმისათვის, რომ ტრანზისტორები უფრო პატარა გახდეს, საჭიროა შემცირდეს ფოტორეზისტულ ფენაზე გამოყენებული ხაზების გეომეტრიული ზომები. მაგრამ ყველაფერს აქვს საზღვარი - ლაზერის სხივის წერტილამდე ფოკუსირება არც ისე ადვილია. ფაქტია, რომ ტალღის ოპტიკის კანონების შესაბამისად, ლაქის მინიმალური ზომა, რომელზეც ლაზერის სხივი არის ორიენტირებული (ფაქტობრივად, ეს არ არის მხოლოდ ლაქა, არამედ დიფრაქციული ნიმუში), სხვა ფაქტორებთან ერთად, განისაზღვრება. სინათლის ტალღის სიგრძე. ლითოგრაფიული ტექნოლოგიის განვითარება 70-იანი წლების დასაწყისში მისი გამოგონების შემდეგ იყო სინათლის ტალღის სიგრძის შემცირების მიმართულებით. ამან შესაძლებელი გახადა ინტეგრირებული მიკროსქემის ელემენტების ზომის შემცირება. 1980-იანი წლების შუა პერიოდიდან, ლაზერის მიერ წარმოქმნილი ულტრაიისფერი გამოსხივება გამოიყენება ფოტოლითოგრაფიაში. იდეა მარტივია: ულტრაიისფერი გამოსხივების ტალღის სიგრძე უფრო მოკლეა ვიდრე ხილული სინათლის ტალღის სიგრძე, ამიტომ შესაძლებელია ფოტორეზისტის ზედაპირზე უფრო თხელი ხაზების მიღება. ბოლო დრომდე ლითოგრაფიისთვის გამოიყენებოდა ღრმა ულტრაიისფერი გამოსხივება (Deep Ultra Violet, DUV), რომლის ტალღის სიგრძეა 248 ნმ. თუმცა, როდესაც ფოტოლითოგრაფიამ 200 ნმ საზღვარი გადაკვეთა, სერიოზული პრობლემები წარმოიშვა, რაც პირველად ეჭვქვეშ აყენებს ამ ტექნოლოგიის შემდგომი გამოყენების შესაძლებლობას. მაგალითად, 200 μm-ზე ნაკლებ ტალღის სიგრძეზე, ძალიან ბევრი შუქი შეიწოვება ფოტომგრძნობიარე შრის მიერ, ამიტომ მიკროსქემის შაბლონის პროცესორზე გადაცემის პროცესი უფრო რთული და ნელი ხდება. მსგავსი პრობლემები მკვლევარებსა და მწარმოებლებს უბიძგებს ტრადიციული ლითოგრაფიული ტექნოლოგიის ალტერნატივების ძიებაში.

ლითოგრაფიის ახალი ტექნოლოგია, სახელწოდებით EUV lithography (Extreme UltraViolet - სუპერ მძიმე ულტრაიისფერი გამოსხივება), ეფუძნება 13 ნმ ტალღის სიგრძის ულტრაიისფერი გამოსხივების გამოყენებას.

DUV-დან EUV ლითოგრაფიაზე გადასვლა უზრუნველყოფს ტალღის სიგრძის 10-ჯერ შემცირებას და გადასვლას დიაპაზონზე, სადაც ის შედარებულია მხოლოდ რამდენიმე ათეული ატომის ზომასთან.

ამჟამინდელი ლითოგრაფიული ტექნოლოგია საშუალებას იძლევა გამოიყენოს ნიმუში მინიმალური გამტარის სიგანით 100 ნმ, ხოლო EUV ლითოგრაფია შესაძლებელს ხდის გაცილებით მცირე სიგანის ხაზების დაბეჭდვას - 30 ნმ-მდე. ულტრამოკლე გამოსხივების კონტროლი არც ისე ადვილია, როგორც ჩანს. ვინაიდან EUV გამოსხივება კარგად შეიწოვება მინის მიერ, ახალი ტექნოლოგია მოიცავს ოთხი სპეციალური ამოზნექილი სარკის სერიის გამოყენებას, რომლებიც ამცირებენ და ფოკუსირებენ ნიღბის გამოყენების შემდეგ მიღებულ სურათს (ნახ. 5, , ). თითოეული ასეთი სარკე შეიცავს 80 ცალკეულ მეტალის ფენას დაახლოებით 12 ატომის სისქით.

ნაბიჯი 5 გრავირება

მას შემდეგ, რაც ფოტორეზისტული ფენა განათდება, ატრაქტის ეტაპი იწყება სილიციუმის დიოქსიდის ფირის ამოღება (სურ. 8).

მწნილის პროცესი ხშირად ასოცირდება მჟავე აბაზანებთან. მჟავაში აკრავის ეს მეთოდი კარგად არის ცნობილი რადიომოყვარულებისთვის, რომლებიც დამოუკიდებლად ამზადებდნენ ბეჭდურ მიკროსქემის დაფებს. ამისათვის, მომავალი დაფის ტრასების ნიმუში გამოიყენება კილიტა ტექსტოლიტზე ლაქით, რომელიც მოქმედებს როგორც დამცავი ფენა, შემდეგ კი ფირფიტა ჩაედინება აბანოში აზოტის მჟავით. ფოლგის არასაჭირო მონაკვეთები იჭრება, რაც სუფთა ტექსტოლიტს აჩენს. ამ მეთოდს აქვს მთელი რიგი ნაკლოვანებები, რომელთაგან მთავარია ფენის მოცილების პროცესის ზუსტად კონტროლის შეუძლებლობა, რადგან ძალიან ბევრი ფაქტორი გავლენას ახდენს ოფლირების პროცესზე: მჟავას კონცენტრაცია, ტემპერატურა, კონვექცია და ა.შ. გარდა ამისა, მჟავა ურთიერთქმედებს მასალასთან ყველა მიმართულებით და თანდათან აღწევს ფოტორეზისტული ნიღბის კიდის ქვეშ, ანუ ანადგურებს ფოტორეზისტით დაფარულ ფენებს გვერდიდან. ამიტომ, პროცესორების წარმოებაში გამოიყენება მშრალი ატრაქტის მეთოდი, რომელსაც ასევე უწოდებენ პლაზმას. ეს მეთოდი შესაძლებელს ხდის აკრიფის პროცესის ზუსტად კონტროლს, ხოლო ამოჭრილი ფენის განადგურება ხდება მკაცრად ვერტიკალური მიმართულებით.

მშრალი გრავირება იყენებს იონიზებულ გაზს (პლაზმას) ვაფლის ზედაპირიდან სილიციუმის დიოქსიდის მოსაშორებლად, რომელიც რეაგირებს სილიციუმის დიოქსიდის ზედაპირთან და ქმნის აქროლად ქვეპროდუქტებს.

აკრავის პროცედურის შემდეგ, ანუ სუფთა სილიკონის სასურველი უბნების გამოვლენისას, დანარჩენი ფოტოფენა ამოღებულია. ამრიგად, სილიციუმის დიოქსიდის ნიმუში რჩება სილიკონის სუბსტრატზე.

ნაბიჯი 6. დიფუზია (იონის იმპლანტაცია)

შეგახსენებთ, რომ სილიკონის სუბსტრატზე აუცილებელი ნიმუშის ფორმირების წინა პროცესი საჭირო იყო სწორ ადგილებში ნახევარგამტარული სტრუქტურების შესაქმნელად დონორის ან მიმღების მინარევების შეყვანით. მინარევების ინკორპორაციის პროცესი ხორციელდება დიფუზიის საშუალებით (ნახ. 9), ანუ მინარევების ატომების ერთგვაროვანი ინკორპორაცია სილიციუმის კრისტალურ ბადეში. n ტიპის ნახევარგამტარის მისაღებად ჩვეულებრივ გამოიყენება ანტიმონი, დარიშხანი ან ფოსფორი. p-ტიპის ნახევარგამტარის მისაღებად ბორი, გალიუმი ან ალუმინი გამოიყენება მინარევით.

იონის იმპლანტაცია გამოიყენება დოპანტური დიფუზიის პროცესისთვის. იმპლანტაციის პროცესი მდგომარეობს იმაში, რომ საჭირო მინარევის იონები "გამოისროლება" მაღალი ძაბვის ამაჩქარებლიდან და საკმარისი ენერგიის მქონე, სილიკონის ზედაპირულ ფენებში შეაღწევს.

ასე რომ, იონის იმპლანტაციის ეტაპის ბოლოს შეიქმნა ნახევარგამტარული სტრუქტურის აუცილებელი ფენა. თუმცა, მიკროპროცესორებში შეიძლება იყოს რამდენიმე ასეთი ფენა. სილიციუმის დიოქსიდის დამატებითი თხელი ფენა იზრდება, რათა შეიქმნას შემდეგი ფენა მიღებული მიკროსქემის დიაგრამაში. ამის შემდეგ გამოიყენება პოლიკრისტალური სილიკონის ფენა და ფოტორეზისტის კიდევ ერთი ფენა. ულტრაიისფერი გამოსხივება გადადის მეორე ნიღაბში და ხაზს უსვამს შესაბამის ნიმუშს ფოტო ფენაზე. შემდეგ კვლავ მოჰყვება ფოტოშრის დაშლის, აკრავის და იონის იმპლანტაციის ეტაპები.

ნაბიჯი 7 დაფხვრა და დეპონირება

ახალი ფენების დაწესება რამდენჯერმე ხორციელდება, ხოლო შრეებში რჩება ფენათაშორისი შეერთებისთვის „ფანჯრები“, რომლებიც ივსება ლითონის ატომებით; შედეგად, კრისტალგამტარ უბნებზე იქმნება ლითონის ზოლები. ამრიგად, თანამედროვე პროცესორებში, ფენებს შორის მყარდება კავშირები, რომლებიც ქმნიან რთულ სამგანზომილებიან სქემას. ყველა ფენის ზრდისა და დამუშავების პროცესი რამდენიმე კვირა გრძელდება, თავად წარმოების ციკლი კი 300-ზე მეტი ეტაპისგან შედგება. შედეგად, ასობით იდენტური პროცესორი იქმნება სილიკონის ვაფლზე.

იმისათვის, რომ გაუძლოს ზემოქმედებას, რომელსაც ვაფლი ექვემდებარება ფენების დაფენის პროცესში, სილიკონის სუბსტრატები თავდაპირველად მზადდება საკმარისად სქელი. ამიტომ ფირფიტის ცალკეულ პროცესორებად დაჭრამდე მისი სისქე მცირდება 33%-ით და უკანა მხრიდან ჭუჭყიანი ამოღება. შემდეგ, სუბსტრატის უკანა მხარეს გამოიყენება სპეციალური მასალის ფენა, რომელიც აუმჯობესებს ბროლის დამაგრებას მომავალი პროცესორის კორპუსზე.

ნაბიჯი 8. საბოლოო ნაბიჯი

ფორმირების ციკლის ბოლოს ყველა პროცესორი საფუძვლიანად შემოწმდება. შემდეგ სუბსტრატის ფირფიტიდან სპეციალური ხელსაწყოს გამოყენებით ამოიჭრება კონკრეტული კრისტალები, რომლებმაც უკვე გაიარეს ტესტი (ნახ. 10).

თითოეული მიკროპროცესორი ჩაშენებულია დამცავ კორპუსში, რომელიც ასევე უზრუნველყოფს მიკროპროცესორის ჩიპის ელექტრო კავშირს გარე მოწყობილობებთან. პაკეტის ტიპი დამოკიდებულია მიკროპროცესორის ტიპზე და დანიშნულ გამოყენებაზე.

კორპუსში დალუქვის შემდეგ, თითოეული მიკროპროცესორი ხელახლა შემოწმდება. გაუმართავი პროცესორები უარყოფილია, ხოლო მომსახურეები ექვემდებარება სტრეს ტესტებს. შემდეგ პროცესორები დალაგებულია მათი ქცევის მიხედვით სხვადასხვა საათის სიჩქარეზე და მიწოდების ძაბვაზე.

პერსპექტიული ტექნოლოგიები

მიკროსქემების (კერძოდ, პროცესორების) წარმოების ტექნოლოგიური პროცესი ჩვენ მიერ ძალიან გამარტივებულად იქნა განხილული. მაგრამ ასეთი ზედაპირული პრეზენტაციაც კი შესაძლებელს ხდის გავიგოთ ტექნოლოგიური სირთულეები, რომელთა წინაშეც დგას ადამიანი ტრანზისტორების ზომის შემცირებისას.

თუმცა, სანამ ახალ პერსპექტიულ ტექნოლოგიებს განვიხილავთ, მოდით ვუპასუხოთ სტატიის დასაწყისში დასმულ კითხვას: რა არის ტექნოლოგიური პროცესის დიზაინის ნორმა და რით განსხვავდება 130 ნმ დიზაინის ნორმა 180 ნმ ნორმისგან. ? 130 ნმ ან 180 ნმ არის დამახასიათებელი მინიმალური მანძილი ორ მიმდებარე ელემენტს შორის მიკროსქემის ერთ ფენაში, ანუ ერთგვარი ბადის საფეხური, რომელზედაც მიბმულია მიკროსქემის ელემენტები. ამავდროულად, სავსებით აშკარაა, რომ რაც უფრო მცირეა ეს დამახასიათებელი ზომა, მით მეტი ტრანზისტორი შეიძლება განთავსდეს იმავე ჩიპზე.

ამჟამად Intel-ის პროცესორები იყენებენ 0.13 მიკრონის წარმოების პროცესს. ეს ტექნოლოგია გამოიყენება Intel Pentium 4 პროცესორის დასამზადებლად Northwood ბირთვით, Intel Pentium III პროცესორის Tualatin ბირთვით და Intel Celeron პროცესორით. ასეთი ტექნოლოგიური პროცესის გამოყენების შემთხვევაში ტრანზისტორი არხის სასარგებლო სიგანეა 60 ნმ, ხოლო კარიბჭის ოქსიდის ფენის სისქე 1,5 ნმ-ს არ აღემატება. მთლიანობაში, Intel Pentium 4 პროცესორი შეიცავს 55 მილიონ ტრანზისტორს.

პროცესორის ჩიპში ტრანზისტორების სიმკვრივის გაზრდასთან ერთად, 0.13 მიკრონი ტექნოლოგიას, რომელმაც ჩაანაცვლა 0.18 მიკრონი, სხვა სიახლეებიც აქვს. პირველ რიგში, ის იყენებს სპილენძის კავშირებს ცალკეულ ტრანზისტორებს შორის (0.18 მიკრონი ტექნოლოგიაში, კავშირები იყო ალუმინის). მეორეც, 0.13 მიკრონი ტექნოლოგია უზრუნველყოფს ენერგიის ნაკლებ მოხმარებას. მაგალითად, მობილური ტექნოლოგიისთვის, ეს ნიშნავს, რომ მიკროპროცესორების ენერგიის მოხმარება მცირდება და ბატარეის ხანგრძლივობა უფრო გრძელია.

ისე, ბოლო ინოვაცია, რომელიც განხორციელდა 0,13 მიკრონიან ტექნოლოგიურ პროცესზე გადასვლაში, არის სილიკონის ვაფლის (ვაფლის) გამოყენება 300 მმ დიამეტრით. შეგახსენებთ, რომ მანამდე პროცესორებისა და მიკროსქემების უმეტესობა 200 მმ ვაფლის საფუძველზე იწარმოებოდა.

ვაფლის დიამეტრის გაზრდა ამცირებს თითოეული პროცესორის ღირებულებას და ზრდის ადეკვატური ხარისხის პროდუქციის მოსავლიანობას. მართლაც, 300 მმ დიამეტრის ვაფლის ფართობი 2,25-ჯერ აღემატება ვაფლის ფართობს, რომლის დიამეტრი, შესაბამისად, 200 მმ, და ერთი ვაფლისგან მიღებული პროცესორების რაოდენობა 300 დიამეტრით. მმ ორჯერ მეტია.

2003 წელს მოსალოდნელია ახალი ტექნოლოგიური პროცესის დანერგვა კიდევ უფრო დაბალი დიზაინის სტანდარტით, კერძოდ 90 ნანომეტრით. პროცესის ახალი ტექნოლოგია, რომელსაც Intel აწარმოებს თავისი პროდუქტების უმეტესობას, მათ შორის პროცესორებს, ჩიპსეტებს და საკომუნიკაციო აღჭურვილობას, შემუშავებული იქნა Intel-ის 300 მმ ვაფლის საპილოტე ქარხანაში D1C, ჰილსბოროში, ორეგონი.

2002 წლის 23 ოქტომბერს Intel Corporation-მა გამოაცხადა ახალი 2 მილიარდი დოლარის ობიექტის გახსნა რიო რანჩოში, ნიუ-მექსიკო. ახალი ქარხანა, სახელწოდებით F11X, გამოიყენებს უახლესი ტექნოლოგიების წარმოებას 300 მმ ვაფლის პროცესორებზე 0,13 მიკრონი დიზაინის პროცესის გამოყენებით. 2003 წელს ქარხანა გადავა ტექნოლოგიურ პროცესზე 90 ნმ დიზაინის სტანდარტით.

გარდა ამისა, Intel-მა უკვე გამოაცხადა კიდევ ერთი საწარმოო ობიექტის მშენებლობის განახლება Fab 24-ზე ლეიქსილიპში, ირლანდია, რომელიც განკუთვნილია ნახევარგამტარული კომპონენტების დასამზადებლად 300 მმ სილიკონის ვაფლებზე 90 ნმ დიზაინის წესით. ახალი საწარმო, რომლის საერთო ფართი 1 მილიონ კვადრატულ მეტრზე მეტია. ფუტი განსაკუთრებით სუფთა ოთახებით 160 ათასი კვადრატული მეტრი ფართობით. feet-ი ამოქმედდება 2004 წლის პირველ ნახევარში და დასაქმდება ათასზე მეტი ადამიანი. ობიექტის ღირებულება დაახლოებით 2 მილიარდი დოლარია.

90 ნმ პროცესი იყენებს უამრავ მოწინავე ტექნოლოგიას. მათ შორისაა მსოფლიოში ყველაზე პატარა მასობრივი წარმოების CMOS ტრანზისტორები კარიბჭის სიგრძით 50 ნმ (სურათი 11), რაც ზრდის ეფექტურობას ენერგიის მოხმარების შემცირებისას და ყველაზე თხელი კარიბჭის ოქსიდის ფენას ნებისმიერი წარმოებული ტრანზისტორიდან - მხოლოდ 1.2 ნმ (სურათი 12). ან 5-ზე ნაკლები ატომური ფენა და ინდუსტრიის პირველი დანერგვა მაღალი ხარისხის ხაზგასმული სილიკონის ტექნოლოგიის ინდუსტრიაში.

ჩამოთვლილ მახასიათებლებს შორის, შესაძლოა მხოლოდ „ხაზგასმული სილიციუმის“ კონცეფციის კომენტარის გაკეთებაა საჭირო (სურ. 13). ასეთ სილიციუმში ატომებს შორის მანძილი უფრო დიდია, ვიდრე ჩვეულებრივ ნახევარგამტარებში. ეს, თავის მხრივ, აძლევს დენს უფრო თავისუფლად გადინების საშუალებას, ისევე როგორც უფრო თავისუფლად და სწრაფად მოძრაობს უფრო ფართო ზოლის მქონე მანქანები.

ყველა ინოვაციის შედეგად, ტრანზისტორების მუშაობა გაუმჯობესებულია 10-20%-ით, ხოლო წარმოების ხარჯები იზრდება მხოლოდ 2%-ით.

გარდა ამისა, 90 ნმ პროცესი იყენებს შვიდ ფენას თითო ჩიპზე (სურათი 14), 130 ნმ პროცესზე ერთით მეტ ფენას და სპილენძის კავშირებს.

ყველა ეს ფუნქცია 300 მმ სილიკონის ვაფლებთან ერთად უზრუნველყოფს Intel-ს მუშაობის, მოცულობის და ფასის უპირატესობებს. მომხმარებლები ასევე სარგებლობენ, რადგან Intel-ის ახალი პროცესის ტექნოლოგია საშუალებას აძლევს ინდუსტრიას განაგრძოს განვითარება მურის კანონის შესაბამისად, რაც აუმჯობესებს პროცესორის მუშაობას დროდადრო.

შესავალი. 2

1. მიკროპროცესორების წარმოების ტექნოლოგიები. 4

1.2 წარმოების ძირითადი ეტაპები. რვა

1.3 სილიციუმის დიოქსიდის გაზრდა და გამტარ უბნების შექმნა. ცხრა

1.4 ტესტირება. თერთმეტი

1.5 საქმის დამზადება. თერთმეტი

1.6 წარმოების პერსპექტივები. 12

2. მიკროპროცესორების წარმოების თავისებურებები. თვრამეტი

3. მიკროპროცესორების წარმოების ტექნოლოგიური ეტაპები. 26

3.1 როგორ მზადდება ჩიფსები.. 26

1.2 ყველაფერი იწყება სუბსტრატებით. 27

1.3 სუბსტრატების წარმოება. 27

1.4 დოპინგი, დიფუზია. 29

1.5 ნიღბის შექმნა. ოცდაათი

1.6 ფოტოლითოგრაფია. 31

დასკვნა. 37

გამოყენებული ლიტერატურა.. 38

შესავალი

თანამედროვე მიკროპროცესორები მსოფლიოში ყველაზე სწრაფი და ჭკვიანი მიკროსქემებია. მათ შეუძლიათ შეასრულონ 4 მილიარდამდე ოპერაცია წამში და იწარმოება მრავალი განსხვავებული ტექნოლოგიის გამოყენებით. მე-20 საუკუნის 90-იანი წლების დასაწყისიდან, როდესაც პროცესორები მასობრივ გამოყენებაში შევიდა, მათ განვითარების რამდენიმე ეტაპი გაიარეს. მე-6 თაობის მიკროპროცესორების არსებული ტექნოლოგიების გამოყენებით მიკროპროცესორული სტრუქტურების განვითარების აპოგეა იყო 2002 წელი, როდესაც შესაძლებელი გახდა სილიკონის ყველა ძირითადი თვისების გამოყენება მაღალი სიხშირის მისაღებად ყველაზე ნაკლები დანაკარგებით წარმოებაში და ლოგიკური სქემების შესაქმნელად. ახლა ახალი პროცესორების ეფექტურობა გარკვეულწილად ეცემა, მიუხედავად კრისტალების სიხშირის მუდმივი ზრდისა.

მიკროპროცესორი არის ინტეგრირებული წრე, რომელიც ჩამოყალიბებულია პატარა სილიკონის ჩიპზე. სილიციუმი გამოიყენება მიკროსქემებში იმის გამო, რომ მას აქვს ნახევარგამტარული თვისებები: მისი ელექტრული გამტარობა უფრო დიდია, ვიდრე დიელექტრიკები, მაგრამ ნაკლებია, ვიდრე ლითონები. სილიკონი შეიძლება გაკეთდეს როგორც იზოლატორი, რომელიც ხელს უშლის ელექტრული მუხტების მოძრაობას, ასევე გამტარი - მაშინ მასში ელექტრული მუხტები თავისუფლად გაივლის. ნახევარგამტარის გამტარობა შეიძლება კონტროლდებოდეს მინარევების შეყვანით.

მიკროპროცესორი შეიცავს მილიონობით ტრანზისტორს, რომლებიც ერთმანეთთან დაკავშირებულია ალუმინის ან სპილენძისგან დამზადებული უწვრილესი გამტარებით და გამოიყენება მონაცემთა დამუშავებისთვის. ასე ყალიბდება შიდა საბურავები. შედეგად, მიკროპროცესორი ასრულებს ბევრ ფუნქციას - მათემატიკური და ლოგიკური ოპერაციებიდან სხვა მიკროსქემების და მთელი კომპიუტერის მუშაობის კონტროლამდე.

მიკროპროცესორის ერთ-ერთი მთავარი პარამეტრია კრისტალის სიხშირე, რომელიც განსაზღვრავს ოპერაციების რაოდენობას დროის ერთეულზე, სისტემის ავტობუსის სიხშირეზე, შიდა SRAM ქეშის რაოდენობაზე. პროცესორი აღინიშნება ბროლის სიხშირით. ბროლის სიხშირე განისაზღვრება ტრანზისტორების გადართვის სიხშირით დახურულიდან ღიაზე. ტრანზისტორის უფრო სწრაფად გადართვის შესაძლებლობა განისაზღვრება სილიკონის ვაფლის წარმოების ტექნოლოგიით, საიდანაც მზადდება ჩიპები. ტექნოლოგიური პროცესის განზომილება განსაზღვრავს ტრანზისტორის ზომებს (მისი სისქე და კარიბჭის სიგრძე). მაგალითად, 90 ნმ პროცესის გამოყენებით, რომელიც დაინერგა 2004 წლის დასაწყისში, ტრანზისტორის ზომაა 90 ნმ, ხოლო კარიბჭის სიგრძე 50 ნმ.

ყველა თანამედროვე პროცესორი იყენებს საველე ეფექტის ტრანზისტორებს. პროცესის ახალ ტექნოლოგიაზე გადასვლა საშუალებას გაძლევთ შექმნათ ტრანზისტორები უფრო მაღალი გადართვის სიხშირით, დაბალი გაჟონვის დენებით და უფრო მცირე ზომის. ზომის შემცირება საშუალებას გაძლევთ ერთდროულად შეამციროთ ჩიპის ფართობი და, შესაბამისად, სითბოს გაფრქვევა, ხოლო თხელი კარიბჭე საშუალებას გაძლევთ გამოიყენოთ ნაკლები ძაბვა გადართვისთვის, რაც ასევე ამცირებს ენერგიის მოხმარებას და სითბოს გაფრქვევას.

1. მიკროპროცესორების წარმოების ტექნოლოგიები

ახლა ბაზარზე საინტერესო ტენდენციაა: ერთის მხრივ, მწარმოებელი კომპანიები ცდილობენ რაც შეიძლება მალე დანერგონ ახალი ტექნიკური პროცესები და ტექნოლოგიები ახალ პროდუქტებში, მეორე მხრივ, ხელოვნური შეზღუდვაა პროცესორის ზრდისთვის. სიხშირეები. პირველ რიგში, მარკეტოლოგები გრძნობენ, რომ ბაზარი არ არის სრულად მომზადებული პროცესორების ოჯახებში შემდეგი ცვლილებისთვის და კომპანიებს ჯერ არ მიუღიათ საკმარისი მოგება ამჟამად წარმოებული CPU-ების გაყიდვიდან - მარაგი ჯერ არ დაშრა. საკმაოდ შესამჩნევია მზა პროდუქტის ფასის მნიშვნელობის უპირატესობა კომპანიების ყველა სხვა ინტერესზე. მეორეც, "სიხშირის რბოლის" ტემპის მნიშვნელოვანი შემცირება განპირობებულია ახალი ტექნოლოგიების დანერგვის აუცილებლობის გაგებით, რომლებიც რეალურად ზრდის პროდუქტიულობას ტექნოლოგიური ხარჯების მინიმალური რაოდენობით. როგორც უკვე აღვნიშნეთ, მწარმოებლებს პრობლემები შეექმნათ ახალ ტექნიკურ პროცესებზე გადასვლისას.

90 ნმ ტექნოლოგიური ნორმა საკმაოდ სერიოზული ტექნოლოგიური ბარიერი აღმოჩნდა მრავალი ჩიპის მწარმოებლისთვის. ამას ასევე ადასტურებს TSMC, რომელიც აწარმოებს ჩიპებს ბაზრის მრავალი გიგანტისთვის, როგორიცაა AMD, nVidia, ATI, VIA. დიდი ხნის განმავლობაში მან ვერ შეძლო ჩიპების წარმოება 0,09 მიკრონი ტექნოლოგიის გამოყენებით, რამაც გამოიწვია შესაფერისი კრისტალების დაბალი გამოსავალი. ეს არის ერთ-ერთი მიზეზი, რის გამოც AMD დიდი ხანია აჭიანურებს თავისი პროცესორების SOI (Silicon-on-Insulator) ტექნოლოგიით გამოშვებას. ეს გამოწვეულია იმით, რომ ელემენტების ამ განზომილებაში დაიწყო ყველა სახის ადრე არც თუ ისე შესამჩნევი უარყოფითი ფაქტორები, როგორიცაა გაჟონვის დენები, პარამეტრების დიდი გავრცელება და სითბოს გათავისუფლების ექსპონენციური ზრდა. მოდით გავარკვიოთ თანმიმდევრობით.

მოგეხსენებათ, არსებობს ორი გაჟონვის დენი: კარიბჭის გაჟონვის დენი და ზღურბლქვეშა გაჟონვა. პირველი გამოწვეულია ელექტრონების სპონტანური მოძრაობით არხის სილიციუმის სუბსტრატსა და პოლისილიკონის კარიბჭეს შორის. მეორე არის ელექტრონების სპონტანური მოძრაობა ტრანზისტორის წყაროდან დრენამდე. ორივე ეს ეფექტი იწვევს იმ ფაქტს, რომ აუცილებელია მიწოდების ძაბვის ამაღლება ტრანზისტორში დენების გასაკონტროლებლად, რაც უარყოფითად მოქმედებს სითბოს გაფრქვევაზე. ამრიგად, ტრანზისტორის ზომის შემცირებით, პირველ რიგში, ვამცირებთ მის კარიბჭეს და სილიციუმის დიოქსიდის ფენას (SiO2), რომელიც წარმოადგენს ბუნებრივ ბარიერს კარიბჭესა და არხს შორის. ერთის მხრივ, ეს აუმჯობესებს ტრანზისტორის სიჩქარის მუშაობას (გადართვის დრო), მაგრამ, მეორე მხრივ, ზრდის გაჟონვას. ანუ გამოდის ერთგვარი დახურული ციკლი. ასე რომ, 90 ნმ-ზე გადასვლა არის დიოქსიდის ფენის სისქის კიდევ ერთი შემცირება და ამავე დროს გაჟონვის ზრდა. გაჟონვის წინააღმდეგ ბრძოლა კვლავ არის საკონტროლო ძაბვების ზრდა და, შესაბამისად, სითბოს გამომუშავების მნიშვნელოვანი ზრდა. ამ ყველაფერმა გამოიწვია მიკროპროცესორების ბაზარზე კონკურენტების - Intel-ისა და AMD-ის მიერ ახალი ტექნიკური პროცესის დანერგვის შეფერხება.

ერთ-ერთი ალტერნატივა არის SOI (სილიკონი იზოლატორზე) ტექნოლოგიის გამოყენება, რომელიც AMD-მ ცოტა ხნის წინ დანერგა.

64 ბიტიანი პროცესორები. თუმცა, მას დიდი ძალისხმევა და დიდი რაოდენობის შემთხვევითი სირთულეების გადალახვა დაუჯდა. მაგრამ თავად ტექნოლოგია იძლევა უამრავ უპირატესობას შედარებით მცირე რაოდენობით ნაკლოვანებებით. ტექნოლოგიის არსი, ზოგადად, საკმაოდ ლოგიკურია - ტრანზისტორი გამოყოფილია სილიკონის სუბსტრატიდან იზოლატორის კიდევ ერთი თხელი ფენით. პლიუსები - წონა. არ არის ელექტრონების უკონტროლო მოძრაობა ტრანზისტორი არხის ქვეშ, რაც გავლენას ახდენს მის ელექტრულ მახასიათებლებზე - ისევ. კარიბჭეზე განბლოკვის დენის გამოყენების შემდეგ, არხის იონიზაციის დრო ოპერაციულ მდგომარეობამდე, სანამ მასში მოქმედი დენი არ გადის, მცირდება, ანუ გაუმჯობესდება ტრანზისტორის მუშაობის მეორე ძირითადი პარამეტრი, მისი ჩართვა/გამორთვა. დრო ორია. ან, იმავე სიჩქარით, შეგიძლიათ უბრალოდ შეამციროთ განბლოკვის დენი - სამი. ან იპოვნეთ რაიმე კომპრომისი მუშაობის სიჩქარის გაზრდასა და ძაბვის შემცირებას შორის. იმავე განბლოკვის დენის შენარჩუნებისას, ტრანზისტორის მუშაობის მატება შეიძლება იყოს 30%-მდე, თუ სიხშირეს იგივე დატოვებთ, აქცენტით ენერგიის დაზოგვაზე, მაშინ შეიძლება იყოს დიდი პლუსი - 50%-მდე. საბოლოოდ, არხის მახასიათებლები უფრო პროგნოზირებადი ხდება და თავად ტრანზისტორი უფრო მდგრადი ხდება სპორადული შეცდომების მიმართ, როგორიცაა კოსმოსური ნაწილაკები, რომლებიც შედიან არხის სუბსტრატში და მოულოდნელად იონიზებენ მას. ახლა, იზოლატორის ფენის ქვეშ მდებარე სუბსტრატში მოხვედრისას, ისინი არანაირად არ იმოქმედებენ ტრანზისტორის მუშაობაზე. SOI-ს ერთადერთი მინუსი არის ის, რომ თქვენ უნდა შეამციროთ ემიტერი/კოლექტორის რეგიონის სიღრმე, რაც პირდაპირ და პირდაპირ გავლენას ახდენს მის წინააღმდეგობის გაზრდაზე სისქის კლებასთან ერთად.

და ბოლოს, მესამე მიზეზი, რამაც ხელი შეუწყო სიხშირის ზრდის შენელებას, არის კონკურენტების დაბალი აქტივობა ბაზარზე. შეიძლება ითქვას, რომ ყველა თავისი საქმით იყო დაკავებული. AMD იყო დაკავებული 64-ბიტიანი პროცესორების ფართოდ დანერგვით, Intel-ისთვის ეს იყო ახალი ტექნიკური პროცესის გაუმჯობესების პერიოდი, გამართვა შესაფერისი კრისტალების გაზრდილი გამოსავლისთვის.

დაწყებულმა წელმა ბევრი სიახლე უნდა მოგვიტანოს ტექნოლოგიების სფეროდან, რადგან წელს ორივე კომპანია 90 ნმ ტექნოლოგიის სტანდარტებზე უნდა გადავიდეს. მაგრამ ეს საერთოდ არ ნიშნავს პროცესორის სიხშირეების ახალ სწრაფ ზრდას, პირიქით. თავდაპირველად, ბაზარზე სიმშვიდე იქნება: კონკურენტები დაიწყებენ CPU-ების წარმოებას ახალი ტექნიკური პროცესების საფუძველზე, მაგრამ ძველი სიხშირეებით. როგორც წარმოების პროცესის ათვისება მოხდება, დაიწყება ჩიპების სიხშირის გარკვეული ზრდა. სავარაუდოდ, ეს არ იქნება ისეთი შესამჩნევი, როგორც ადრე. 2004 წლის ბოლოსთვის, როდესაც 90 ნმ დიაპაზონის გამოსავლიანობა მნიშვნელოვნად გაიზრდება, Intel მოელის 4 გჰც სიხშირეზე ან მეტს. AMD პროცესორებს ექნება გარკვეული ტრადიციული სიხშირის ჩამორჩენა, რაც, ზოგადად, გავლენას არ ახდენს მუშაობაზე ისე, როგორც მიკროარქიტექტურულ მახასიათებლებზე.

ასე რომ, ახალ ტექნიკურ პროცესებზე გადასვლის აუცილებლობა აშკარაა, მაგრამ ეს ტექნოლოგებს ყოველ ჯერზე დიდი გაჭირვებით ეძლევა. პირველი პროცესორები

Pentium (1993) დამზადდა 0,8 მიკრონი პროცესის ტექნოლოგიით, შემდეგ 0,6 მიკრონი. 1995 წელს მე-6 თაობის პროცესორებისთვის პირველად გამოიყენეს 0.35 მიკრონი პროცესის ტექნოლოგია. 1997 წელს შეიცვალა 0,25 მიკრონი, ხოლო 1999 წელს 0,18 მიკრონი. თანამედროვე პროცესორები მზადდება 0,13 და 0,09 მიკრონი ტექნოლოგიების გამოყენებით, ეს უკანასკნელი 2004 წელს დაინერგა. როგორც ხედავთ, ამ ტექნიკური პროცესებისთვის დაცულია მურის კანონი, რომელიც ამბობს, რომ ყოველ ორ წელიწადში ერთხელ კრისტალების სიხშირე ორმაგდება მათგან ტრანზისტორების რაოდენობის მატებასთან ერთად. ამავე ტემპით იცვლება ტექნოლოგიური პროცესი. მართალია, მომავალში „სიხშირის რბოლა“ ამ კანონს გადააჭარბებს. 2006 წლისთვის Intel გეგმავს დაეუფლოს 65 ნმ პროცესის ტექნოლოგიას, ხოლო 2009 წელს - 32 ნმ. მურის კანონის პრინციპი ნაჩვენებია ნახაზ 1-ში.

სურათი 1 - მურის კანონის პრინციპი.

აქ დროა გავიხსენოთ ტრანზისტორის სტრუქტურა, კერძოდ, სილიციუმის დიოქსიდის თხელი ფენა, იზოლატორი, რომელიც მდებარეობს კარიბჭესა და არხს შორის და ასრულებს სრულიად გასაგებ ფუნქციას - ბარიერს ელექტრონებს, რომელიც ხელს უშლის კარიბჭის დენის გაჟონვას. ცხადია, რაც უფრო სქელია ეს ფენა მით უფრო კარგად ასრულებს თავის საიზოლაციო ფუნქციებს, მაგრამ არხის განუყოფელი ნაწილია და არანაკლებ აშკარაა, რომ თუ ვაპირებთ არხის სიგრძის (ტრანზისტორის ზომა) შემცირებას, მაშინ გვჭირდება შეამცირეთ მისი სისქე და, უფრო მეტიც, ძალიან სწრაფი ტემპით. სხვათა შორის, ბოლო რამდენიმე ათწლეულის განმავლობაში, ამ ფენის სისქე საშუალოდ შეადგენდა არხის მთელი სიგრძის დაახლოებით 1/45-ს. მაგრამ ამ პროცესს აქვს თავისი დასასრული - როგორც Intel-მა განაცხადა ხუთი წლის წინ, თუ თქვენ გააგრძელებთ SiO2-ის გამოყენებას, როგორც ეს იყო ბოლო 30 წლის განმავლობაში, მინიმალური ფენის სისქე იქნება 2.3. ნმ, წინააღმდეგ შემთხვევაში კარიბჭის დენის მიმდინარე გაჟონვა შეიძენს უბრალოდ არარეალურ მნიშვნელობებს.

ბოლო დრომდე არაფერი გაკეთებულა ქვეარხის გაჟონვის შესამცირებლად, მაგრამ ახლა სიტუაცია იწყებს შეცვლას, ვინაიდან მოქმედი დენი,

ჩამკეტის დროსთან ერთად, არის ორი ძირითადიდან ერთ-ერთი

ტრანზისტორის სიჩქარის დამახასიათებელი პარამეტრები და გამორთვის მდგომარეობაში გაჟონვა პირდაპირ გავლენას ახდენს მასზე - ტრანზისტორის საჭირო ეფექტურობის შესანარჩუნებლად, აუცილებელია, შესაბამისად, ამაღლდეს სამუშაო დენი, ყველა მომდევნო პირობით.

1.2 წარმოების ძირითადი ეტაპები

მიკროპროცესორის დამზადება რთული პროცესია, რომელიც მოიცავს 300-ზე მეტ ეტაპს. მიკროპროცესორები წარმოიქმნება წვრილი წრიული სილიკონის ფირფიტების - სუბსტრატების ზედაპირზე, სხვადასხვა დამუშავების პროცესის გარკვეული თანმიმდევრობის შედეგად ქიმიკატების, გაზების და ულტრაიისფერი გამოსხივების გამოყენებით.

სუბსტრატები, როგორც წესი, დიამეტრის 200 მილიმეტრია ან 8 ინჩი. თუმცა, Intel უკვე გადავიდა 300 მმ ან 12 დიუმიან ვაფლებზე. ახალი ფირფიტები შესაძლებელს ხდის თითქმის 4-ჯერ მეტი კრისტალების მიღებას და მოსავლიანობა გაცილებით მაღალია. ვაფლები მზადდება სილიკონისგან, რომელიც დახვეწილია, დნება და იზრდებიან გრძელ ცილინდრულ კრისტალებში. შემდეგ კრისტალებს ჭრიან თხელ ფირფიტებად და აპრიალებენ, სანამ მათი ზედაპირი სარკისებურად გლუვი და დეფექტებისგან არ გახდება. გარდა ამისა, თერმული დაჟანგვა (SiO2 ფირის წარმოქმნა), ფოტოლითოგრაფია, მინარევების (ფოსფორის) დიფუზია და ეპიტაქსია (ფენის დაგროვება) თანმიმდევრულად ციკლურად ხორციელდება.

მიკროსქემების წარმოების პროცესში მასალების ყველაზე თხელი ფენები გამოიყენება ცარიელ ფირფიტებზე საგულდაგულოდ გათვლილი შაბლონების სახით. ერთ ფირფიტაზე რამდენიმე ასეულამდე მიკროპროცესორია მოთავსებული, რომელთა დამზადება 300-ზე მეტ ოპერაციას მოითხოვს. პროცესორების წარმოების მთელი პროცესი შეიძლება დაიყოს რამდენიმე ეტაპად: სილიციუმის დიოქსიდის გაზრდა და გამტარ რეგიონების შექმნა, ტესტირება, პაკეტის წარმოება და მიწოდება.

1.3 სილიციუმის დიოქსიდის გაზრდა და გამტარ უბნების შექმნა

მიკროპროცესორის წარმოების პროცესი იწყება გაპრიალებული ფირფიტის ზედაპირზე სილიციუმის დიოქსიდის საიზოლაციო ფენის „გაზრდით“. ეს ეტაპი ტარდება ელექტრო ღუმელში ძალიან მაღალ ტემპერატურაზე. ოქსიდის ფენის სისქე დამოკიდებულია ტემპერატურაზე და დროზე, რომელსაც ფირფიტა ატარებს ღუმელში.

ამას მოჰყვება ფოტოლითოგრაფია – პროცესი, რომლის დროსაც ფირფიტის ზედაპირზე ყალიბდება ნიმუში. პირველ რიგში, ფირფიტაზე ვრცელდება სინათლისადმი მგრძნობიარე მასალის დროებითი ფენა, ფოტორეზისტი, რომელზედაც ულტრაიისფერი გამოსხივების გამოყენებით პროეცირდება შაბლონის გამჭვირვალე მონაკვეთების გამოსახულება ან ფოტონიღაბი. ნიღბები მზადდება პროცესორის დიზაინის დროს და გამოიყენება პროცესორის თითოეულ ფენაში მიკროსქემის გენერირებისთვის. რადიაციის გავლენის ქვეშ, ფოტოფენის დაუცველი ადგილები ხსნადი ხდება და ისინი იხსნება გამხსნელით (ჰიდროფტორმჟავა), რაც ავლენს მათ ძირში არსებულ სილიციუმის დიოქსიდს.

დაუცველი სილიციუმის დიოქსიდი ამოღებულია პროცესით, რომელსაც ეწოდება "ეჩინგი". დარჩენილი ფოტო ფენა შემდეგ ამოღებულია, ვაფლზე რჩება სილიციუმის დიოქსიდის ნიმუში. ფოტოლითოგრაფიისა და აკრავის რიგი დამატებითი ოპერაციების შედეგად ვაფლზე ასევე გამოიყენება პოლიკრისტალური სილიციუმი, რომელსაც აქვს გამტარის თვისებები. შემდეგი ოპერაციის დროს, სახელწოდებით "დოპინგი", სილიკონის ვაფლის ღია უბნები იბომბება სხვადასხვა ქიმიური ელემენტების იონებით, რომლებიც ქმნიან უარყოფით და დადებით მუხტებს სილიციუმში, ცვლის ამ უბნების ელექტროგამტარობას.

ახალი ფენების დაწესება მიკროსქემის შემდგომი ოქროვით ხორციელდება რამდენჯერმე, ხოლო ფენებს შორის ფენების შეერთებისთვის დარჩენილია "ფანჯრები", რომლებიც ივსება მეტალით და ქმნის ელექტრული კავშირებს ფენებს შორის. 0,13 მიკრონიანი პროცესის ტექნოლოგიაში Intel-მა გამოიყენა სპილენძის გამტარები. 0.18 მიკრონი წარმოების პროცესში და წინა თაობის პროცესებში Intel-მა გამოიყენა ალუმინი. ორივე სპილენძი და ალუმინი ელექტროენერგიის შესანიშნავი გამტარებია. 0.18 მიკრონიანი პროცესის ტექნოლოგიის გამოყენებისას გამოყენებული იქნა 6 ფენა, 2004 წელს 90 ნმ პროცესის ტექნოლოგიის დანერგვისას გამოყენებული იქნა სილიკონის 7 ფენა.

პროცესორის თითოეულ ფენას აქვს საკუთარი ნიმუში, ყველა ეს ფენა ერთად ქმნის სამგანზომილებიან ელექტრონულ წრეს. ფენების წასმა მეორდება 20-25-ჯერ რამდენიმე კვირის განმავლობაში.

1.4 ტესტირება

სილიკონის ვაფლები თავდაპირველად უნდა იყოს საკმარისად სქელი, რათა გაუძლოს იმ სტრესს, რომელსაც სუბსტრატები ექვემდებარება შრეების პროცესის დროს. ამიტომ ფირფიტის ინდივიდუალურ მიკროპროცესორებად დაჭრამდე მისი სისქე სპეციალური პროცესების გამოყენებით მცირდება 33%-ით და უკანა მხრიდან ჭუჭყიანი ამოღება. შემდეგ „უფრო თხელი“ ფირფიტის უკანა მხარეს გამოიყენება სპეციალური მასალის ფენა, რაც აუმჯობესებს კრისტალის შემდგომ დამაგრებას კორპუსზე. გარდა ამისა, ეს ფენა უზრუნველყოფს ელექტრულ კონტაქტს ინტეგრირებული მიკროსქემის უკანა ზედაპირსა და პაკეტს შორის შეკრების შემდეგ.

ამის შემდეგ, ფირფიტები ტესტირება ხდება ყველა დამუშავების ოპერაციის ხარისხის შესამოწმებლად. იმის დასადგენად, მუშაობს თუ არა პროცესორები გამართულად, მათი ინდივიდუალური კომპონენტები შემოწმდება. თუ ხარვეზები გამოვლენილია, ისინი ანალიზდება, რათა გაიგოს, რომ დამუშავების რომელ ეტაპზე მოხდა მარცხი.

შემდეგ ელექტრული ზონდები უკავშირდება თითოეულ პროცესორს და გამოიყენება ძალა. პროცესორების ტესტირება ხდება კომპიუტერის მიერ, რომელიც განსაზღვრავს, აკმაყოფილებს თუ არა წარმოებული პროცესორების მახასიათებლები მითითებულ მოთხოვნებს.

1.5 სხეულის წარმოება

ტესტირების შემდეგ, ვაფლები იგზავნება ასამბლეის ქარხანაში, სადაც ისინი იჭრება პატარა ოთხკუთხედებად, თითოეული შეიცავს ინტეგრირებულ წრეს. ფირფიტის გამოსაყოფად გამოიყენება სპეციალური ზუსტი ხერხი. არასამუშაო კრისტალები უარყოფილია.

თითოეული კრისტალი მოთავსებულია ინდივიდუალურ შემთხვევაში. კორპუსი იცავს კრისტალს გარე ზემოქმედებისაგან და უზრუნველყოფს მის ელექტრულ კავშირს დაფასთან, რომელზედაც იგი შემდგომ დამონტაჟდება. კრისტალის გარკვეულ წერტილებში განლაგებული წვრილი ბურთები შედუღებულია შეფუთვის ელექტრო სადენებზე. ახლა ელექტრული სიგნალები შეიძლება მიედინება დაფიდან ჩიპზე და პირიქით.

მომავალ პროცესორებში Intel გამოიყენებს BBUL ტექნოლოგიას, რომელიც საშუალებას მისცემს შექმნას ფუნდამენტურად ახალი ქეისები ნაკლები სითბოს გაფრქვევით და ტევადობით CPU-ს ფეხებს შორის.

მას შემდეგ, რაც პაკეტში დამონტაჟდება, პროცესორი კვლავ შემოწმდება, რათა დადგინდეს, მუშაობს თუ არა. გაუმართავი პროცესორები უარყოფილია, ხოლო ექსპლუატაციაში მყოფი პროცესორები ექვემდებარება სტრეს ტესტებს: სხვადასხვა ტემპერატურისა და ტენიანობის პირობებში, აგრეთვე ელექტროსტატიკური გამონადენის ზემოქმედებას. ყოველი სტრეს ტესტის შემდეგ, პროცესორი ტესტირება ხდება მისი ფუნქციური მდგომარეობის დასადგენად. შემდეგ პროცესორები დალაგებულია მათი ქცევის მიხედვით სხვადასხვა საათის სიჩქარეზე და მიწოდების ძაბვაზე.

მიწოდება. პროცესორები, რომლებმაც გაიარეს ტესტი გადადიან საბოლოო კონტროლზე, რომლის ამოცანაა დაადასტუროს, რომ ყველა წინა ტესტის შედეგი იყო სწორი, ხოლო ინტეგრირებული მიკროსქემის პარამეტრები შეესაბამება დადგენილ სტანდარტებს ან თუნდაც აღემატება მათ. ყველა პროცესორი, რომელიც გადის გამომავალი კონტროლს, ეტიკეტირებულია და შეფუთულია მომხმარებლებისთვის მიწოდებისთვის

1.6 წარმოების პერსპექტივა

რობერტ ნოისისა და გორდონ მურის მიერ 1968 წელს დაარსებულმა Intel-მა (ინტეგრირებული ელექტრონიკა) დაისახა მიზნად გამოიყენოს ნახევარგამტარული ტექნოლოგიის მიღწევები სილიკონის ჩიპზე მაღალი ხარისხის და რთული ფუნქციონალური ელექტრონული მოწყობილობების შესაქმნელად: დიდი მეხსიერება, პროცესორები, ინტერფეისის ბლოკები. . კომპანიის პირველი პროდუქტი იყო Schottky-ის ბიპოლარული ტრანზისტორი მეხსიერების ჩიპი, რომელიც გამოვიდა 1969 წელს. Intel-მა გამოაცხადა i4004, მსოფლიოში პირველი მიკროპროცესორი, რომელიც შექმნილია კალკულატორების გამოსაყენებლად, 1971 წლის ნოემბერში. ფართობით 3.8x2.8 მმ და მუშაობდა 108 კჰც სიხშირეზე, რაც უზრუნველყოფს 4 KB ROM და 512 ბაიტი RAM-ის მისამართით. ეს იყო Intel-ის პირველი განვითარება.

Intel Pentium 4 პროცესორი დღესდღეობით ყველაზე თანამედროვე პროცესორია. პირველი Pentium 4 (კოდური სახელი Willamette) 2000 წელს გამოჩნდა. ეს იყო ფუნდამენტურად ახალი პროცესორი ჰიპერპიპელაინით (Hyper pipelining) - მილსადენით, რომელიც შედგება 20 ეტაპისგან, რომელთაგან თითოეული დამოკლებულია. ორობითი თავსებადია Intel-ის არქიტექტურის წინა თაობის პროცესორებთან. Intel-ის თანახმად, ამ ტექნოლოგიაზე დაფუძნებულ პროცესორებს შეუძლიათ მიაღწიონ სიხშირის დაახლოებით 40 პროცენტით ზრდას P6 ოჯახთან შედარებით იგივე წარმოების პროცესით. ეს CPU დამზადებულია Intel NetBurst ტექნოლოგიის გამოყენებით:

ჰიპერ-მილსადენის ტექნოლოგია: მილსადენის გაფართოებული სიგრძე აუმჯობესებს პროცესორის გამტარუნარიანობას.

SSE2 Streaming SIMD გაფართოების ნაკრები: 144 ახალი ინსტრუქცია, რათა დააჩქაროს მომთხოვნი აპლიკაციების ფართო სპექტრი

უფრო სწრაფი ინსტრუქციის შესრულების ძრავა: არითმეტიკული ლოგიკური ბლოკი მუშაობს პროცესორის საათის სიჩქარით ორჯერ, რაც აჩქარებს შესრულების ამ კრიტიკულ ზონას

128-ბიტიანი მცურავი წერტილის ერთეული: მაღალი ხარისხის მცურავი წერტილის შესრულება აძლიერებს 3D ვიზუალიზაციას, სათამაშო აპლიკაციებს და სამეცნიერო გამოთვლებს

128-ბიტიანი მთელი რიცხვის SIMD ძრავა: აჩქარებს ვიდეოს, მეტყველებას, დაშიფვრას, გამოსახულების და ფოტოების დამუშავებას.

1 დონის შესრულება Trace Cache: საგრძნობლად აუმჯობესებს ინსტრუქციების ქეშის ეფექტურობას, რაც მაქსიმუმს აძლევს კოდის ხშირად წვდომის სექციების შესრულებას

გაფართოებული დინამიური შესრულების ტექნოლოგია: გაუმჯობესებული განშტოების პროგნოზირება აუმჯობესებს შესრულებას ყველა 32-ბიტიანი აპლიკაციისთვის ინსტრუქციების თანმიმდევრობის ოპტიმიზაციის გზით

ტემპერატურის კონტროლი: გამოიყენება დედაპლატების დასაცავად, როდესაც ტემპერატურა აღემატება ლიმიტს

ჩაშენებული თვითტესტირების ძრავა (BIST): ერთი მექანიზმი პროგრამული უზრუნველყოფის და დიდი ლოგიკური მასივის შეცდომების შესამოწმებლად, ასევე ინსტრუქციის ქეშის, მონაცემთა ქეშის, თარგმანის ბუფერების და ROM-ების შესამოწმებლად.

შეამოწმეთ წვდომის პორტი და საზღვრების სკანირების ძრავა IEEE 1149 სტანდარტზე დაფუძნებული. საშუალებას გაძლევთ შეამოწმოთ Pentium 4 პროცესორი და მისი კავშირი სისტემასთან სტანდარტული ინტერფეისის საშუალებით.

გამოყენებული იქნა 100 (400) MHz სისტემური ავტობუსი (Quad-pumped, QPB), რომელიც უზრუნველყოფდა 3.2 გბ/წმ სიჩქარეს 133 MHz ავტობუსის წინააღმდეგ, რომლის გამტარუნარიანობაა 1.06 GB/s Pentium III-ისთვის. სინამდვილეში, ეტაპების რაოდენობის მატებასთან ერთად, პროცესორის სიხშირე იზრდება, მაგრამ ოპერაციები უფრო დიდხანს მუშავდება. ამრიგად, უილამეტი გახშირებული სიხშირით „სულელი“ გახდა; ოპერაციებმა დაიწყო უფრო დიდი რაოდენობის საფეხურების გავლა და ერთი ინსტრუქციის დამუშავების დრო გაიზარდა. ასე რომ, პროცესორი სუსტი აღმოჩნდა, თუნდაც შესანიშნავი FSB-ით, მისი შესრულება დიდად არ განსხვავდებოდა Tualatin-ისგან, ხოლო ფასი, მათ შორის ჩიპსეტისა და RDRAM მეხსიერებისთვის, არ მოეწონა და არც განსაკუთრებული მოთხოვნა იყო.

სპეციფიკაციები: წარმოების ტექნოლოგია: 0,18 მიკრონი; საათის სიხშირე: 1,3-2 გჰც; პირველი დონის ქეში: 8 +12 KB; მეორე დონის ქეში Advanced Transfer Cache ტექნოლოგიის გამოყენებით 256 KB (სრული სიჩქარით); პროცესორი

32 ბიტიანი; მონაცემთა ავტობუსი 64-ბიტიანი (400 MHz); კონექტორი Socket-423 და Socket-478; ბირთვის ძაბვა - 1,75 ვ.

მეინსტრიმში და შესრულების სეგმენტებში სიტუაციის გადასაჭრელად, Tualatin დარჩა Celeron-ის ქვეშ, ხოლო Intel-მა წარმოადგინა Northwood-ის ახალი ბირთვი, რომელიც დამზადებულია 0.13 მიკრონი ტექნოლოგიის გამოყენებით. ახლა არის 3 მოდიფიკაცია: Northwood-A 100 (400), Northwood-B 133 (533) MHz და Northwood-C 200 (800) MHz სისტემის ავტობუსი. არქიტექტურაში ერთადერთი განსხვავებაა 0.13 მიკრონი წარმოების ტექნოლოგია და L2 ქეში გაზრდილი 512 კბ-მდე, რამაც ინტელი ამ დროისთვის ლიდერობს. მთავარ კონკურენტს - Athlon XP პროცესორს, რომელიც დაფუძნებულია Barton ბირთვზე - აქვს დაახლოებით იგივე პარამეტრები, გარდა მილსადენის უფრო მცირე რაოდენობის ეტაპებისა და, შესაბამისად, კრისტალის და სისტემის ავტობუსის დაბალი სიხშირისა. ორივე პროცესორს აქვს დაახლოებით იგივე შესრულება.

იმავდროულად, Intel-მა გადაიტანა ღირებულების სეგმენტი P4 Willamette-128 ბირთვზეც. ეს არის IA-32 არქიტექტურის 32-ბიტიანი სუპერსკალარული CISC ბირთვი, რომელიც დამზადებულია 0,18 მიკრონი ტექნოლოგიური სტანდარტების მიხედვით, აქვს 8 KB პირველი დონის ქეში მონაცემებისთვის და კვალი ქეში 12 ათასი მიკროოპისთვის, გრძელი მილსადენი. 20 ეტაპი; გარე ავტობუსს აქვს 64 ბიტიანი სიმძლავრე, სიხშირე 100 (400) MHz, ოთხმაგი მონაცემთა ნაკადი (ექვივალენტური სიხშირე 400 MHz). ორიგინალური Willamette-ის ბირთვში ჩაშენებული L2 ქეში იყო 256 KB, მაგრამ Celeron-ის 128 KB-მდე შემცირდა. ხელმისაწვდომია 1.7-2.4 გჰც სიხშირით. შესრულება უფრო დაბალია ვიდრე AMD Duron core Morgan და Applebred.

2003 წელს Intel-მა გამოაცხადა Northwood-ის ბირთვის ახალი მახასიათებელი - Hyper-Threading ტექნოლოგია საშუალებას გაძლევთ ხელოვნურად მოაწყოთ პროგრამის კოდი რამდენიმე ძაფად ("ძაფები") და ერთდროულად შეასრულოთ ისინი მეორე პროცესორის არსებობის ემულაციისას ერთ ჩიპზე. ამ შემთხვევაში გამოიყენება ყველა გამოუყენებელი CPU ბლოკი, რაც იძლევა CPU ბლოკების ყველაზე ეფექტური გამოყენების საშუალებას.

ბოლო დესკტოპ Pentium 4, რომელიც დაფუძნებულია Northwood-ის ბირთვზე, იყო მოდელი 3.40 გჰც სიჩქარით და 512 კბ L2.2 ქეშით. 2004 წლის თებერვალს Intel-მა გამოაცხადა ახალი Prescott ბირთვი Pentium 4-ისთვის, რომელიც დამზადებულია 0.09 მიკრონის ტექნოლოგიის გამოყენებით 1 MB L2 ქეშით. ახალი ბირთვის საფუძველზე, ამ დროისთვის გამოვა პროცესორები 2,80 გჰც-დან 3,40 გჰც-მდე სიხშირით. 800 MHz ავტობუსის მქონე მოდელებს 2.80, 3, 3.20 და 3.40 გჰც სიხშირეზე ეტიკეტი აქვს E, რათა განასხვავოს ისინი იგივე სიხშირის და ავტობუსის მოდელებისგან Northwood-ის ბირთვზე. 2004 წლის მესამე კვარტალში Pentium 4 გამოვა 3,80 გჰც სიჩქარით და წლის ბოლომდე სავსებით შესაძლებელია ველოდოთ სიმბოლური ეტაპს 4 გჰც-ის დაპყრობას.

ახალი ბირთვის მთავარი „მახასიათებელია“ მისი სრული რედიზაინი, მილსადენი გაფართოვებული 31 ეტაპამდე, წარმოების ახალი ტექნოლოგია დაძაბული სილიკონის ტექნოლოგიის გამოყენებით და CDO დიელექტრიკი ურთიერთდაკავშირებაში, ასევე 13 ახალი ინსტრუქცია (SSE3), გაუმჯობესებული Hyper-Threading. ტექნოლოგია, გადასვლის პროგნოზირება და წინასწარი ქეშის მიღება და ენერგიის მართვა.

გარდა ამისა, დაჩქარდა მთელი რიცხვების გამრავლების ოპერაციები, დაინერგა ჩაწერის დამატებითი ბუფერები. გარდა ამისა, ახალ პროდუქტს უნდა ჰქონდეს 64-ბიტიანი ინსტრუქციების მხარდაჭერა, რომლებიც არ შეესაბამება 64-ბიტიან AMD ინსტრუქციებს და დაბლოკილია, ყოველ შემთხვევაში, ჯერჯერობით. ახალი პროცესორი შეიცავს LaGrande-ის ტექნიკის მონაცემთა დაშიფვრის ტექნოლოგიას, მაგრამ პროგრამული უზრუნველყოფის მხარდაჭერა მოგვიანებით გამოჩნდება. ახალი საძირკვლის ფართობია 112 მმ2 და შეიცავს 125 მილიონ ტრანზისტორს. ამის გამო შეიცვალა ახალი პროცესორის თერმული რეჟიმიც - FMB 1.5 სპეციფიკაცია. თერმულმა პაკეტმა ახლა გააფართოვა თავისი დიაპაზონი: ძველ მოდელს ექნება სითბოს გაფრქვევა 103 ვატი. ეს იწვევს თავსებადობის პრობლემებს ხელმისაწვდომ დედაპლატებთან. ჯერჯერობით ყველა პროცესორს აქვს Socket 478, თუმცა ენერგიის მოხმარების გაზრდის გამო მალე ჩაანაცვლებს Socket 775-ით, შესაბამისად 775 პინით. ამ ხაზის ფასები მერყეობს $163-დან $417-მდე, მაგრამ მალე დაეწევა Northwood-ს მოთხოვნის სტიმულირებისთვის.

პარალელურად, Intel ავითარებს EPIC ტექნოლოგიას, რომელიც გამოიყენება მის 64-ბიტიან სერვერულ პროცესორებში. ეს ტექნოლოგია, რომელიც გამოიყენება თანამედროვე Intel Itanium 2 პროცესორების დასამზადებლად, გულისხმობს კომპილატორის მიერ პროცესორზე გაგზავნილი ბრძანებების სრულ პარალელიზმს. ამ არქიტექტურას IA-64 ჰქვია.

თუმცა, ტრადიციული IA-32 არქიტექტურა ჯერ ბოლომდე არ ამოწურულა, ამიტომ მისი არსებობა 2006 წლამდეა მოსალოდნელი. 2005 წელზე საუბარი ჯერ ნაადრევია, რადგან დაახლოება სულ უფრო და უფრო მატულობს და მურის კანონი კვლავ მოქმედებს. თუმცა, პრინციპში, უკვე აშკარაა, რომ სიხშირის მატებას და ქეშის გაზრდას აღარ მოაქვს შესრულების სათანადო ზრდა, ამიტომ კომპანიებმა გადაწყვიტეს დაეყრდნოთ ტექნოლოგიას. სიხშირის მატება სითბოს გათავისუფლების ზრდის შენარჩუნებისას აღარ არის შესაძლებელი ტრანზისტორების გაჟონვის დენების მკვეთრი ზრდის გამო. ვინაიდან მიკროარქიტექტურა განუსაზღვრელი ვადით ვერ გაუმჯობესდება და ამას აზრი არ აქვს, აშკარაა, რომ მომავალი სხვადასხვა ტექნოლოგიებისა და შესაძლებლობების ჩიპებში ინტეგრირებაშია. ასე რომ, Intel სერვერის სექტორში ეყრდნობა მრავალ ბირთვს, ხოლო დესკტოპის სეგმენტში - მრავალ threading-ს. თუმცა, AMD-ს არ სურს ამგვარ კვლევაში უზარმაზარი ინვესტიციების ჩადება, მაშინვე "ცხენივით მიდის": ყველგან ხელს უწყობს SOI (Silicon-on-Insulator) წარმოების ტექნოლოგიას და ეყრდნობა მიკროარქიტექტურის გაფართოებას 64 ბიტამდე, ასევე. ჰიპერტრანსპორტის ავტობუსში.

2. მიკროპროცესორების წარმოების თავისებურებები

ცნობილია, რომ არსებულ CMOS ტრანზისტორებს ბევრი შეზღუდვა აქვთ და არ დაუშვებენ პროცესორის სიხშირის ამაღლებას უახლოეს მომავალში ასე უმტკივნეულოდ. 2003 წლის ბოლოს, ტოკიოს კონფერენციაზე, Intel-მა გააკეთა ძალიან მნიშვნელოვანი განცხადება მომავალი ნახევარგამტარული ტრანზისტორებისთვის ახალი მასალების შემუშავების შესახებ. უპირველეს ყოვლისა, საუბარია ტრანზისტორი კარიბჭის ახალ დიელექტრიკზე მაღალი დიელექტრიკული მუდმივით (ე.წ. „high-k“ მასალა), რომელიც გამოყენებული იქნება დღეს გამოყენებული სილიციუმის დიოქსიდის (SiO2) ჩანაცვლებაზე, ასევე ახალზე. ლითონის შენადნობები თავსებადი ახალი კარიბჭის დიელექტრიკთან. მკვლევარების მიერ შემოთავაზებული გამოსავალი ამცირებს გაჟონვის დენს 100-ჯერ, რაც შესაძლებელს ხდის 45 ნანომეტრიანი საპროექტო ნორმის მქონე საწარმოო პროცესის დანერგვას. ექსპერტები მას მიიჩნევენ მცირე რევოლუციად მიკროელექტრონული ტექნოლოგიების სამყაროში.

იმის გასაგებად, რაზეა საუბარი, ჯერ შევხედოთ ჩვეულებრივ MOSFET-ს, რომლის საფუძველზეც მზადდება ყველაზე რთული პროცესორები. MOSFET ნაჩვენებია სურათზე 2.

სურათი 2 - MOSFET.

მასში გამტარ პოლისილიკონის კარიბჭე გამოყოფილია ტრანზისტორი არხიდან სილიციუმის დიოქსიდის ყველაზე თხელი (მხოლოდ 1,2 ნმ ან 5 ატომის სისქის) ფენით (მასალა, რომელიც ათწლეულების განმავლობაში გამოიყენება როგორც კარიბჭე დიელექტრიკი).

ასეთი მცირე დიელექტრიკის სისქე აუცილებელია მთლიანობაში ტრანზისტორის არა მხოლოდ მცირე ზომების მისაღებად, არამედ მისი უმაღლესი შესრულებისთვის (დამუხტული ნაწილაკები უფრო სწრაფად მოძრაობენ კარიბჭეში, რის შედეგადაც ასეთი VT შეიძლება გადართვას 10 მილიარდჯერ. წამში)

გამარტივებული - რაც უფრო ახლოს იქნება კარიბჭე ტრანზისტორი არხთან (ანუ რაც უფრო თხელია დიელექტრიკი), მით უფრო "დიდი ზემოქმედება" ექნება სიჩქარის მხრივ ელექტრონებსა და ხვრელებს ტრანზისტორი არხში. კარიბჭის საიზოლაციო ფენის გარეგნობა ნაჩვენებია სურათზე 3.

სურათი 3 - კარიბჭის საიზოლაციო ფენის გარე ხედი.

ამიტომ, ინტელის მეცნიერების აღმოჩენის მნიშვნელობა არ შეიძლება შეფასდეს. ლაბორატორიებში ხუთწლიანი კვლევის შემდეგ, კორპორაციებმა შეიმუშავეს სპეციალური მასალა ტრადიციული სილიციუმის დიოქსიდის ჩანაცვლებისთვის ჩიპების წარმოების ჩვეულებრივი გზით. ასეთი მასალის მოთხოვნები ძალიან სერიოზულია: მაღალი ქიმიური და მექანიკური (ატომურ დონეზე) თავსებადობა სილიკონთან, წარმოების სიმარტივე ტრადიციული სილიკონის პროცესის ტექნოლოგიის ერთ ციკლში, მაგრამ რაც მთავარია - დაბალი გაჟონვა და მაღალი დიელექტრიკული მუდმივი.

თუ გაჟონვის პრობლემა გვაქვს, მაშინ დიელექტრიკის სისქე უნდა გაიზარდოს მინიმუმ 2-3 ნმ-მდე (იხ. სურათი ზემოთ). ტრანზისტორის წინა გამტარობის შესანარჩუნებლად (დენის დამოკიდებულება ძაბვაზე), საჭიროა დიელექტრიკული მასალის დიელექტრიკული მუდმივის პროპორციულად გაზრდა. მაღალი დიელექტრიკული მუდმივის მქონე იზოლატორი ნაჩვენებია სურათზე 4.

სურათი 4 - იზოლატორი მაღალი დიელექტრიკული მუდმივით.

თუ ნაყარი სილიციუმის დიოქსიდის გამტარიანობა უდრის 4-ს (ან ოდნავ ნაკლები ულტრა თხელ ფენებში), მაშინ ახალი "ინტელის" დიელექტრიკის დიელექტრიკული მუდმივის გონივრული მნიშვნელობა შეიძლება ჩაითვალოს მნიშვნელობად 10-12 რეგიონში. მიუხედავად იმისა, რომ ბევრი მასალაა ასეთი ნებართვით (კონდენსატორის კერამიკა ან სილიკონის ერთი კრისტალი), აქ არანაკლებ მნიშვნელოვანია მასალების ტექნოლოგიური თავსებადობის ფაქტორები. ამიტომ, ახალი მაღალი k- მასალისთვის, შეიქმნა მაღალი სიზუსტის დეპონირების პროცესი, რომელიც ნაჩვენებია სურათზე 5, რომლის დროსაც ამ მასალის ერთი მოლეკულური ფენა იქმნება ერთ ციკლში.

სურათი 5 - High-K ფენის გამოყენების მაღალი სიზუსტის პროცესის სქემა.

ამ სურათიდან გამომდინარე, შეიძლება ვივარაუდოთ, რომ ახალი მასალა ასევე ოქსიდია. უფრო მეტიც, მონოქსიდი, რაც გულისხმობს ძირითადად მეორე ჯგუფის მასალების გამოყენებას, მაგალითად, მაგნიუმს, თუთიას ან თუნდაც სპილენძს.

მაგრამ საქმე მხოლოდ დიელექტრიკით არ შემოიფარგლა. ასევე საჭირო იყო თავად ჩამკეტის მასალის შეცვლა - ჩვეულებრივი პოლიკრისტალური სილიციუმი. ფაქტია, რომ სილიციუმის დიოქსიდის ჩანაცვლება მაღალი k დიელექტრიკით იწვევს პოლიკრისტალურ სილიკონთან ურთიერთქმედების პრობლემებს (ტრანზისტორის ზოლის უფსკრული განსაზღვრავს მისთვის მინიმალურ შესაძლო ძაბვას). ეს პრობლემები შეიძლება აღმოიფხვრას სპეციალური კარიბჭის ლითონის გამოყენებით ორივე ტიპის ტრანზისტორებისთვის (n-MOS და p-MOS) სპეციალურ წარმოების პროცესთან ერთად. მასალების ეს კომბინაცია აღწევს ტრანზისტორის რეკორდულ შესრულებას და ცალსახად დაბალ გაჟონვის დენებს, 100-ჯერ უფრო დაბალი ვიდრე მიმდინარე მასალები. ამ შემთხვევაში, აღარ არსებობს ცდუნება გამოიყენოს ბევრად უფრო ძვირი SOI (სილიკონი იზოლატორზე) ტექნოლოგია გაჟონვის წინააღმდეგ საბრძოლველად, როგორც ამას აკეთებენ მიკროპროცესორების ზოგიერთი ძირითადი მწარმოებელი. High-K დაფარული ტრანზისტორების მახასიათებლები ნაჩვენებია 6-ში.

სურათი 6 - მაღალი K დაფარული ტრანზისტორების მახასიათებლები.

ჩვენ ასევე აღვნიშნავთ Intel-ის კიდევ ერთ ტექნოლოგიურ სიახლეს - დაძაბული სილიკონის ტექნოლოგიას, რომელიც პირველად გამოიყენება 90 ნანომეტრიან პროცესორებში Prescott-სა და Dothan-ში. და ბოლოს, Intel-მა დეტალურად განმარტა, თუ როგორ იქმნება დაძაბული სილიკონის ფენები მის CMOS სტრუქტურებში. CMOS უჯრედი შედგება ორი ტრანზისტორისგან, nMOS და pMOS. ორი ტრანზისტორის CMOS უჯრედი ნაჩვენებია სურათზე 7.

სურათი 7 - ორი ტრანზისტორის CMOS უჯრედი.

პირველში (n-MOS) ტრანზისტორი არხი (n-არხი) ატარებს დენს ელექტრონების (უარყოფითად დამუხტული ნაწილაკების) დახმარებით, ხოლო მეორეში (p-MOS) - ხვრელების (პირობითად დადებითად დამუხტული ნაწილაკების) დახმარებით. ). შესაბამისად, დაძაბული სილიციუმის წარმოქმნის მექანიზმები ამ ორ შემთხვევაში განსხვავებულია. n-MOS ტრანზისტორისთვის გამოიყენება გარე საფარი სილიციუმის ნიტრიდის ფენით (Si3N4), რომელიც მექანიკური დაძაბულობის გამო ოდნავ (პროცენტის წილად) ჭიმავს (დენის დინების მიმართულებით) სილიციუმის კრისტალს. გისოსი კარიბჭის ქვეშ, რის შედეგადაც არხის მოქმედი დენი იზრდება 10%-ით (შედარებით რომ ვთქვათ, უფრო ფართო ხდება ელექტრონების გადაადგილება არხის მიმართულებით). p-MOS ტრანზისტორებში საპირისპიროა: სუბსტრატის მასალა (უფრო ზუსტად, მხოლოდ სადრენაჟო და წყაროს რაიონები) იყენებს სილიკონ-გერმანიუმის ნაერთს (SiGe), რომელიც ოდნავ შეკუმშავს სილიციუმის კრისტალურ გისოსს კარიბჭის ქვეშ, მიმართულებით. არხი. ამრიგად, ხვრელების „გადაადგილება“ ხდება მიმღები მინარევის ატომების მეშვეობით და არხის მოქმედი დენი იზრდება 25%-ით. ორივე ტექნოლოგიის კომბინაცია იძლევა 20-30% მიმდინარე მოგებას. ამრიგად, "სტრესიული სილიკონის" ტექნოლოგიის გამოყენება ორივე ტიპის მოწყობილობაში (n-MOS და p-MOS) იწვევს ტრანზისტორის მუშაობის მნიშვნელოვან ზრდას მათი წარმოების ღირებულების მხოლოდ ~2%-ით გაზრდით და შესაძლებელს ხდის. მომავალი თაობების მეტი მინიატურული ტრანზისტორების შესაქმნელად. Intel გეგმავს გამოიყენოს დაძაბული სილიკონი მომავალი წარმოების პროცესისთვის 22 ნმ-მდე. მეხსიერების 6-ტრანზისტორი უჯრედი ნაჩვენებია 8-ში.

სურათი 8 - 6-ტრანზისტორი მეხსიერების უჯრედი.

დაბალი დიელექტრიკული მასალა გამოიყენება როგორც დიელექტრიკი სპილენძის შეერთებისთვის (იხ. სურათი) ინტელის ყველა პროცესში, დაწყებული 0,13 მიკრონიდან. ის ამცირებს ტევადობას, რომელიც წარმოიქმნება ჩიპზე სპილენძის კავშირებს შორის, რაც ზრდის შიდა სიგნალების გადაცემის სიჩქარეს და ამცირებს ენერგიის მოხმარებას. Intel არის პირველი და ჯერჯერობით ერთადერთი კომპანია, რომელიც იყენებს ამ დაბალი k-ის მასალას ურთიერთდაკავშირების იზოლაციისთვის. 90 ნმ პროცესის ტექნოლოგიის გამოყენებით შექმნილ ჩიპში კავშირები ნაჩვენებია სურათზე 9.

სურათი 9 - კავშირები ჩიპში, რომელიც შეიქმნა 90 ნმ პროცესის ტექნოლოგიის გამოყენებით.

დიახ, უნდა ვაღიაროთ, რომ Intel Labs-ის წარმატება ინოვაციური ნახევარგამტარული ტექნოლოგიების განვითარებაში შთამბეჭდავია. როგორც წესი, Intel ახერხებს ერთი ნაბიჯით წინ დარჩეს სხვა კონკურენტებზე, როგორიცაა IBM, Motorola და Texas Instruments. მეორეს მხრივ, ეს არც არის გასაკვირი - ბოლოს და ბოლოს, Intel-ის განვითარების ხარჯებმა მხოლოდ წელს შეადგინა დაახლოებით 4,3 მილიარდი აშშ დოლარი! ახლა კი ცხადი ხდება განცხადებები SOI ტექნოლოგიის წამგებიანობისა და სირთულის შესახებ, რაც Intel-მა უკვე გაუძლო საკუთარ კანში და AMD-მ ახლახან მიიღო ისინი. ისე, უზარმაზარი სამეცნიერო პოტენციალი საშუალებას აძლევს კომპანიას არა მხოლოდ გაიხედოს მიკროპროცესორული ტექნოლოგიების მომავალზე რამდენიმე წლის განმავლობაში, არამედ იწინასწარმეტყველოს ცვლილებები ტექნოლოგიების სამყაროში და იყოს ამ ცვლილებების აქტიური მონაწილე. ეს არის ფასი, რომელსაც კომპანია იხდის იმისთვის, რომ საკუთარი ხელით შექმნას ისტორია და არ იყოს მისი მნახველი. ეს არის ტექნოლოგიების ლიდერის ნამდვილი სახე.

3. მიკროპროცესორის წარმოების ტექნოლოგიური ეტაპები

3.1 როგორ მზადდება ჩიპები

ჩიპების წარმოება შედგება სილიკონის სუბსტრატებზე რთული „თარგის“ თხელი ფენების დაწესებაში. პირველ რიგში, იქმნება საიზოლაციო ფენა, რომელიც მოქმედებს როგორც ელექტრული ჩამკეტი. შემდეგ ზემოდან გამოიყენება ფოტორეზისტული მასალა და არასასურველი უბნების მოცილება ნიღბებისა და მაღალი ინტენსივობის დასხივების გამოყენებით. როდესაც დასხივებული უბნები ამოღებულია, ქვემოდან გაიხსნება სილიციუმის დიოქსიდის უბნები, რომელიც ამოღებულია გრავირებით. ამის შემდეგ ხდება ფოტორეზისტენტული მასალის მოცილებაც და სილიკონის ზედაპირზე ვიღებთ გარკვეულ სტრუქტურას. შემდეგ ტარდება დამატებითი ფოტოლითოგრაფიული პროცესები, სხვადასხვა მასალით, სასურველი სამგანზომილებიანი სტრუქტურის მიღებამდე. თითოეული ფენა შეიძლება იყოს დოპირებული გარკვეული ნივთიერებით ან იონებით, ცვლის ელექტრული თვისებები. ფანჯრები იქმნება თითოეულ ფენაში, რათა შემდეგ მოხდეს ლითონის კავშირები.

რაც შეეხება სუბსტრატების წარმოებას, ისინი უნდა დაიჭრას ერთი ბროლის ცილინდრიდან თხელ „ბლინებს“, რათა მოგვიანებით ადვილად დაიჭრას ცალკეული პროცესორის კრისტალებად. ხარისხის შესაფასებლად წარმოების ყოველ ეტაპზე ტარდება დახვეწილი ტესტირება. ელექტრული ზონდები გამოიყენება სუბსტრატზე თითოეული ჩიპის შესამოწმებლად. ბოლოს სუბსტრატი იჭრება ინდივიდუალურ ბირთვებად, არასამუშაო ბირთვები დაუყოვნებლივ იშლება. მახასიათებლებიდან გამომდინარე, ბირთვი ხდება ამა თუ იმ პროცესორზე და ჩასმულია პაკეტში, რომელიც ხელს უწყობს პროცესორის დაყენებას დედაპლატზე. ყველა ფუნქციური ბლოკი გადის ინტენსიურ სტრეს ტესტებს.

1.2 ყველაფერი იწყება სუბსტრატებით

პროცესორის წარმოების პირველი ნაბიჯი ხდება სუფთა ოთახში. სხვათა შორის, მნიშვნელოვანია აღინიშნოს, რომ ასეთი ტექნოლოგიური წარმოება არის უზარმაზარი კაპიტალის დაგროვება კვადრატულ მეტრზე. თანამედროვე ქარხნის მშენებლობას ყველანაირი აღჭურვილობით ადვილად „გაფრინდება“ 2-3 მილიარდი დოლარი, ხოლო ახალი ტექნოლოგიების გამოცდას რამდენიმე თვე სჭირდება. მხოლოდ ამის შემდეგ შეუძლია მცენარეს გადამამუშავებლების მასობრივი წარმოება.

ზოგადად, ჩიპის წარმოების პროცესი შედგება სუბსტრატის დამუშავების რამდენიმე ეტაპისგან. ეს მოიცავს თავად სუბსტრატების შექმნას, რომლებიც საბოლოოდ დაიჭრება ცალკეულ კრისტალებად.

1.3 სუბსტრატის წარმოება

ყველაფერი იწყება ერთი ბროლის გაზრდით, რისთვისაც სათესლე კრისტალი ჩასმულია გამდნარი სილიკონის აბაზანაში, რომელიც მდებარეობს პოლიკრისტალური სილიკონის დნობის წერტილის ზემოთ. მნიშვნელოვანია, რომ კრისტალები ნელა გაიზარდოს (დაახლოებით ერთი დღე), რათა უზრუნველყოს ატომების სწორად განლაგება. პოლიკრისტალური ან ამორფული სილიციუმი შედგება მრავალი კრისტალისგან, რაც გამოიწვევს არასასურველ ზედაპირულ სტრუქტურებს ცუდი ელექტრული თვისებებით.

მას შემდეგ, რაც სილიციუმი დნება, ის შეიძლება დოპინგი სხვა ნივთიერებებით, რომლებიც ცვლის მის ელექტრულ თვისებებს. მთელი პროცესი მიმდინარეობს დახურულ ოთახში სპეციალური ჰაერის შემადგენლობით, რათა სილიციუმი არ დაჟანგდეს.

ერთკრისტალი იჭრება „ბლინებად“ წრიული ალმასის ხერხის გამოყენებით, რომელიც ძალიან ზუსტია და არ ქმნის დიდ დარღვევებს სუბსტრატების ზედაპირზე. რა თქმა უნდა, ამ შემთხვევაში, სუბსტრატების ზედაპირი ჯერ კიდევ არ არის იდეალურად ბრტყელი, ამიტომ საჭიროა დამატებითი ოპერაციები. ერთი კრისტალის გარეგნობა ნაჩვენებია სურათზე 10.

სურათი 10 - ერთი ბროლის გარეგნობა.

პირველ რიგში, მბრუნავი ფოლადის ფირფიტებისა და აბრაზიული მასალის გამოყენებით (როგორიცაა ალუმინის ოქსიდი), სქელი ფენა ამოღებულია სუბსტრატებიდან (პროცესი, რომელსაც ლაპინგი ეწოდება). შედეგად, 0,05 მმ-დან დაახლოებით 0,002 მმ-მდე (2000 ნმ) ზომით დაწყებული დარღვევები აღმოიფხვრება. შემდეგ თითოეული სუბსტრატის კიდეები უნდა იყოს მომრგვალებული, რადგან მკვეთრმა კიდეებმა შეიძლება გამოიწვიოს ფენების გახეხვა. შემდეგი, გამოიყენება აკრავის პროცესი, სხვადასხვა ქიმიკატების (ჰიდროფტორმჟავა, ძმარმჟავა, აზოტის მჟავა) გამოყენებისას ზედაპირი გლუვდება კიდევ 50 მიკრონით. ზედაპირის ფიზიკური გაფუჭება არ ხდება, რადგან მთელი პროცესი მთლიანად ქიმიურია. ის საშუალებას გაძლევთ ამოიღოთ კრისტალური სტრუქტურაში დარჩენილი შეცდომები, რის შედეგადაც ზედაპირი იდეალურთან ახლოს იქნება.

ბოლო ნაბიჯი არის გაპრიალება, რომელიც არბილებს ზედაპირს უხეშობამდე, მაქსიმუმ 3 ნმ. გაპრიალება ხდება ნატრიუმის ჰიდროქსიდისა და მარცვლოვანი სილიციუმის ნარევით.

დღეს მიკროპროცესორული ვაფლის დიამეტრი 200 ან 300 მმ-ია, რაც ჩიპების შემქმნელებს საშუალებას აძლევს მიიღონ მრავალი პროცესორი თითოეული ვაფლიდან. შემდეგი ნაბიჯი იქნება 450 მმ სუბსტრატები, მაგრამ 2013 წლამდე მათ არ უნდა ველოდოთ. ზოგადად, რაც უფრო დიდია ვაფლის დიამეტრი, მით მეტი იგივე ზომის ჩიპის დამზადება შეიძლება. მაგალითად, 300 მმ ვაფლი იძლევა ორჯერ მეტ პროცესორს, ვიდრე 200 მმ ვაფლი.

1.4 დოპინგი, დიფუზია

ჩვენ უკვე აღვნიშნეთ დოპინგი, რომელიც ტარდება ერთი ბროლის ზრდის დროს. მაგრამ დოპინგი ტარდება როგორც მზა სუბსტრატით, ასევე დროს

ფოტოლითოგრაფიული პროცესების დრო მოგვიანებით. ეს საშუალებას გაძლევთ შეცვალოთ გარკვეული რეგიონების და ფენების ელექტრული თვისებები და არა ბროლის მთელი სტრუქტურა.

დოპანტის დამატება შეიძლება მოხდეს დიფუზიის გზით. დოპანტური ატომები ავსებენ თავისუფალ ადგილს კრისტალური მედის შიგნით, სილიკონის სტრუქტურებს შორის. ზოგიერთ შემთხვევაში შესაძლებელია არსებული სტრუქტურის დოპინგიც. დიფუზია ხდება აირების (აზოტისა და არგონის) ან მყარი ნივთიერებების ან დოპანტის სხვა წყაროების დახმარებით.

დოპინგის კიდევ ერთი მიდგომაა იონის იმპლანტაცია, რომელიც ძალიან სასარგებლოა დოპირებული სუბსტრატის თვისებების შესაცვლელად, ვინაიდან იონის იმპლანტაცია ხორციელდება ჩვეულებრივ ტემპერატურაზე. აქედან გამომდინარე, არსებული მინარევები არ იშლება. ნიღაბი შეიძლება წაისვათ სუბსტრატზე, რომელიც საშუალებას გაძლევთ დაამუშაოთ მხოლოდ გარკვეული ადგილები. რა თქმა უნდა, შეიძლება დიდხანს ვისაუბროთ იონის იმპლანტაციაზე და ვისაუბროთ შეღწევადობის სიღრმეზე, დანამატის გააქტიურებაზე მაღალ ტემპერატურაზე, არხის ეფექტებზე, ოქსიდის დონეზე შეღწევაზე და ა.შ., მაგრამ ეს ჩვენი სტატიის ფარგლებს სცილდება. პროცედურა შეიძლება რამდენჯერმე განმეორდეს წარმოებისას.

1.5 შექმენით ნიღაბი

ინტეგრირებული მიკროსქემის სექციების შესაქმნელად გამოიყენება ფოტოლითოგრაფიის პროცესი. ვინაიდან არ არის აუცილებელი სუბსტრატის მთლიანი ზედაპირის დასხივება, მნიშვნელოვანია ე.წ ნიღბების გამოყენება, რომლებიც მაღალი ინტენსივობის გამოსხივებას გადასცემენ მხოლოდ გარკვეულ უბნებს. ნიღბები შეიძლება შევადაროთ შავ-თეთრ ნეგატივს. ინტეგრირებულ სქემებს აქვთ მრავალი ფენა (20 ან მეტი) და თითოეულ მათგანს სჭირდება საკუთარი ნიღაბი.

თხელი ქრომის ფირის სტრუქტურა გამოიყენება კვარცის შუშის ფირფიტის ზედაპირზე ნიმუშის შესაქმნელად. ამავდროულად, ელექტრონული სხივის ან ლაზერის გამოყენებით ძვირადღირებული ხელსაწყოები წერენ ინტეგრირებული მიკროსქემის საჭირო მონაცემებს, რის შედეგადაც ვიღებთ ქრომის ნიმუშს კვარცის სუბსტრატის ზედაპირზე. მნიშვნელოვანია გვესმოდეს, რომ ინტეგრირებული მიკროსქემის ყოველი მოდიფიკაცია იწვევს ახალი ნიღბების წარმოების აუცილებლობას, ამიტომ ცვლილებების შეტანის მთელი პროცესი ძალიან ძვირია. EUV ნიღბის გარეგნობა ნაჩვენებია სურათზე 11.

სურათი 11 - EUV ნიღბის გარეგნობა.

1.6 ფოტოლითოგრაფია

ფოტოლითოგრაფიის გამოყენებით, სტრუქტურის ფორმირება ხდება სილიკონის სუბსტრატზე. პროცესი რამდენჯერმე მეორდება, სანამ ბევრი ფენა (20-ზე მეტი) არ შეიქმნება. ფენები შეიძლება შედგებოდეს სხვადასხვა მასალისგან, უფრო მეტიც, თქვენ ასევე უნდა იფიქროთ მიკროსკოპული მავთულის კავშირებით. ყველა ფენა შეიძლება იყოს შენადნობი.

ფოტოლითოგრაფიის პროცესის დაწყებამდე სუბსტრატი იწმინდება და თბება წებოვანი ნაწილაკების და წყლის მოსაშორებლად. შემდეგ სუბსტრატი დაფარულია სილიციუმის დიოქსიდით სპეციალური მოწყობილობის გამოყენებით. შემდეგი, შემაკავშირებელი აგენტი გამოიყენება სუბსტრატზე, რაც უზრუნველყოფს, რომ ფოტორეზისტული მასალა, რომელიც გამოყენებული იქნება შემდეგ ეტაპზე, რჩება სუბსტრატზე. ფოტორეზისტული მასალა გამოიყენება სუბსტრატის შუაზე, რომელიც შემდეგ იწყებს ბრუნვას დიდი სიჩქარით ისე, რომ ფენა თანაბრად გადანაწილდეს სუბსტრატის მთელ ზედაპირზე. შემდეგ სუბსტრატი კვლავ თბება. ფოტოლითოგრაფიის მუშაობის პრინციპი ნაჩვენებია სურათზე 12.

სურათი 12 - ფოტოლითოგრაფიის მუშაობის პრინციპი.

შემდეგ საფარი დასხივდება ნიღბის მეშვეობით კვანტური ლაზერით, მყარი ულტრაიისფერი გამოსხივებით, რენტგენის სხივებით, ელექტრონული ან იონური სხივებით - სინათლის ან ენერგიის ყველა ამ წყაროს გამოყენება შესაძლებელია. ელექტრონული სხივები ძირითადად გამოიყენება ნიღბებისთვის, რენტგენისა და იონური სხივებისთვის კვლევის მიზნებისთვის, ხოლო სამრეწველო წარმოება დღეს დომინირებს მყარი ულტრაიისფერი გამოსხივებით და გაზის ლაზერებით. საფარის ექსპოზიციის წყაროების ტიპები ნაჩვენებია სურათზე 13.

დიაგრამა 13 - საფარის ექსპოზიციის წყაროების ტიპები.

მყარი ულტრაიისფერი გამოსხივება ტალღის სიგრძეზე 13,5 ნმ ასხივებს ფოტორეზისტულ მასალას ნიღბის გავლით.

პროექციის დრო და ფოკუსირება ძალიან მნიშვნელოვანია სასურველი შედეგის მისაღებად. ცუდი ფოკუსირება გამოიწვევს ფოტორეზისტული მასალის დამატებითი ნაწილაკების დარჩენას, რადგან ნიღბის ზოგიერთი ხვრელი სათანადოდ არ დასხივდება. იგივე მოხდება, თუ პროექციის დრო ძალიან მოკლეა. შემდეგ ფოტორეზისტული სტრუქტურა ძალიან ფართო იქნება, ხვრელების ქვეშ მდებარე არეები არ იქნება გამოვლენილი. მეორეს მხრივ, გადაჭარბებული პროექციის დრო ქმნის ძალიან დიდ ფართობებს ხვრელების ქვეშ და ძალიან ვიწრო ფოტორეზისტულ სტრუქტურას. როგორც წესი, პროცესის კორექტირება და ოპტიმიზაცია ძალიან შრომატევადი და რთულია. წარუმატებელი კორექტირება გამოიწვევს სერიოზულ გადახრებს დამაკავშირებელ დირიჟორებში.

სპეციალური საფეხურების საპროექციო განყოფილება გადააქვს სუბსტრატს სასურველ პოზიციაზე. შემდეგ შეიძლება დაპროექტდეს ხაზი ან ერთი განყოფილება, რომელიც ყველაზე ხშირად შეესაბამება ერთ პროცესორის ჩიპს. დამატებით მიკრო პარამეტრებმა შეიძლება შეიტანოს დამატებითი ცვლილებები. მათ შეუძლიათ არსებული ტექნოლოგიების გამართვა და პროცესის ოპტიმიზაცია. მიკროინსტალაციები ჩვეულებრივ მუშაობს 1 კვ.-ზე ნაკლებ ფართობზე. მმ, ხოლო ჩვეულებრივი დანადგარები უფრო დიდ ფართობებს მოიცავს.

სუბსტრატის აკრავი და გაწმენდა ნაჩვენებია სურათზე 14.

ნახაზი 14 - სუბსტრატის ჭურვი და გაწმენდა.

შემდეგ სუბსტრატი გადადის ახალ ეტაპზე, სადაც დასუსტებული ფოტორეზისტი მასალა ამოღებულია, რაც სილიციუმის დიოქსიდზე წვდომის საშუალებას იძლევა. არსებობს სველი და მშრალი ამოფრქვევის პროცესები, რომლებიც მკურნალობენ სილიციუმის დიოქსიდის უბნებს. სველი პროცესების დროს გამოიყენება ქიმიური ნაერთები, ხოლო მშრალი პროცესები გაზს. ცალკე პროცესია ფოტორეზისტული მასალის ნარჩენების ამოღება. მწარმოებლები ხშირად აერთიანებენ სველ და მშრალ მოცილებას ისე, რომ ფოტორეზისტული მასალა მთლიანად მოიხსნება. ეს მნიშვნელოვანია, რადგან ფოტორეზისტული მასალა ორგანულია და თუ არ მოიხსნება, შეიძლება გამოიწვიოს დეფექტები სუბსტრატში.

აკრავის და გაწმენდის შემდეგ შეგიძლიათ გააგრძელოთ სუბსტრატის შემოწმება, რაც ჩვეულებრივ ხდება თითოეულ მნიშვნელოვან ეტაპზე, ან გადაიტანოთ სუბსტრატი ფოტოლითოგრაფიის ახალ ციკლზე.

სუბსტრატის ტესტი ნაჩვენებია სურათზე 15.

სურათი 15 - სუბსტრატის ტესტი ნაჩვენებია სურათზე.

მზა სუბსტრატების ტესტირება ხდება ეგრეთ წოდებულ ზონდის საკონტროლო ერთეულებზე. ისინი მუშაობენ მთელ სუბსტრატთან. ზონდის კონტაქტები თავსდება თითოეული ბროლის კონტაქტებზე, რაც საშუალებას იძლევა ჩატარდეს ელექტრული ტესტები. პროგრამა ამოწმებს თითოეული ბირთვის ყველა ფუნქციას.

სუბსტრატის ჭრა ნაჩვენებია სურათზე 16.

სურათი 16 - ნაჩვენებია სუბსტრატის ჭრა.

სუბსტრატიდან მოჭრით შესაძლებელია ცალკეული ბირთვების მიღება. ამ დროისთვის, ზონდის კონტროლის დანადგარებმა უკვე დაადგინეს, თუ რომელი კრისტალები შეიცავს შეცდომებს, ასე რომ, ჭრის შემდეგ ისინი შეიძლება განცალკევდეს კარგისგან. ადრე დაზიანებული კრისტალები ფიზიკურად იყო მონიშნული, ახლა ეს არ არის საჭირო, ყველა ინფორმაცია ინახება ერთ მონაცემთა ბაზაში.

შემდეგ ფუნქციური ბირთვი უნდა იყოს მიბმული პროცესორის პაკეტზე წებოვანი მასალის გამოყენებით.

სუბსტრატის მავთულის კავშირი ნაჩვენებია სურათზე 17.

სურათი 17. - სუბსტრატის სადენიანი კავშირი.

შემდეგ თქვენ უნდა გააკეთოთ მავთულის კავშირი, რომელიც აკავშირებს პაკეტის კონტაქტებს ან ფეხებს და თავად ბროლს. შეიძლება გამოყენებულ იქნას ოქროს, ალუმინის ან სპილენძის კავშირები.

პროცესორის შეფუთვა ნაჩვენებია სურათზე 18.

სურათი 17 - პროცესორის შეფუთვა.

თანამედროვე პროცესორების უმეტესობა იყენებს პლასტმასის შეფუთვას სითბოს გამავრცელებლით. როგორც წესი, ბირთვი მოთავსებულია კერამიკულ ან პლასტმასის შეფუთვაში დაზიანების თავიდან ასაცილებლად. თანამედროვე პროცესორები აღჭურვილია ეგრეთ წოდებული სითბოს გამავრცელებლით, რომელიც უზრუნველყოფს კრისტალის დამატებით დაცვას, ასევე ქულერთან დიდი კონტაქტის ზედაპირს.

ბოლო ეტაპი მოიცავს პროცესორის ტესტირებას, რომელიც ხდება ამაღლებულ ტემპერატურაზე, პროცესორის სპეციფიკაციების შესაბამისად. პროცესორი ავტომატურად ინსტალირებულია სატესტო სოკეტში, რის შემდეგაც ხდება ყველა საჭირო ფუნქციის ანალიზი.

დასკვნა

მიკროპროცესორების წარმოება შედგება ორი მნიშვნელოვანი ეტაპისგან. პირველი არის სუბსტრატის წარმოებაში, რასაც AMD და Intel აკეთებენ თავიანთ ქარხნებში. ეს მოიცავს სუბსტრატს გამტარ თვისებების მინიჭებას. მეორე ეტაპი არის პროცესორის სუბსტრატების ტესტირება, აწყობა და შეფუთვა. ბოლო ოპერაცია ჩვეულებრივ ტარდება ნაკლებად ძვირიან ქვეყნებში. თუ დააკვირდებით Intel-ის პროცესორებს, აღმოაჩენთ, რომ შეფუთვა დამზადებულია კოსტა რიკაში, მალაიზიაში, ფილიპინებში და ა.შ.

AMD და Intel ახლა ცდილობენ აწარმოონ პროდუქტები ბაზრის მაქსიმალური რაოდენობისთვის, უფრო მეტიც, კრისტალების მინიმალური შესაძლო ასორტიმენტის საფუძველზე. შესანიშნავი მაგალითია Intel Core 2 Duo პროცესორების ხაზი. არსებობს სამი კოდირებული პროცესორი სხვადასხვა ბაზრისთვის: Merom მობილური აპლიკაციებისთვის, Conroe დესკტოპის ვერსიისთვის, Woodcrest სერვერის ვერსიისთვის. სამივე პროცესორი აგებულია იმავე ტექნოლოგიურ საფუძველზე, რაც მწარმოებელს საშუალებას აძლევს მიიღოს გადაწყვეტილებები წარმოების ბოლო ეტაპებზე. ფუნქციების ჩართვა ან გამორთვა შესაძლებელია, ხოლო ამჟამინდელი საათის სიხშირე ინტელს აძლევს ჩიპების გამომუშავების შესანიშნავ კოეფიციენტს. თუ ბაზარზე მობილურ პროცესორებზე მოთხოვნა გაიზრდება, Intel-ს შეუძლია ფოკუსირება მოახდინოს Socket 479 მოდელების გამოშვებაზე. თუ დესკტოპის მოდელებზე მოთხოვნა გაიზრდება, მაშინ კომპანია შეამოწმებს, დაადასტურებს და შეფუთავს ჩიპებს Socket 775-ისთვის, ხოლო სერვერის პროცესორები შეფუთულია ამისთვის. Socket 771. ასე რომ, იქმნება თუნდაც ოთხბირთვიანი პროცესორები: ერთ პაკეტში დამონტაჟებულია ორი ორბირთვიანი კრისტალი, ამიტომ ვიღებთ ოთხ ბირთვს.

ბიბლიოგრაფია

1. Muller S. PC-ის მოდერნიზაცია და შეკეთება, M.: 2003 წ.

2. Asmakov S. ტექნოლოგიები ელემენტების ბაზის შესაქმნელად, Computer-Press, No1, გვ.29, 2007 წ.

3. Asmakov S. New Technology, Computer-Press, No1, გვ.36, 2007 წ.

4. Pakhomov S. თანამედროვე პროცესორები კომპიუტერისთვის, Computer-Press, No12, გვ. 22, 2006 წ.

5. Pakhomov S. Solutions საფუძველზე Intel Itanium 2 პროცესორები, No 9, გვ. 12, 2006 წ.

ახლახან მოსკოვის პოლიტექნიკურ მუზეუმში კომპიუტერული ტექნიკის სტენდი სერიოზულად განახლდა - ინტელმა იქ თავისი სტენდი განათავსა, რომელსაც ერქვა " ქვიშიდან პროცესორამდე„ამიერიდან ეს სტენდი გახდება სასკოლო ექსკურსიების განუყოფელი ნაწილი, მაგრამ მოზარდებსაც კი გირჩევთ, არ გადადოთ დაწესებულებაში ვიზიტი ხუთ წელზე მეტი ხნით - 2016 წლისთვის Intel გეგმავს მუზეუმის სერიოზულ „განახლებას“, რათა შეძლოს. შედით მსოფლიოს საუკეთესო სამეცნიერო მუზეუმების ათეულში!

ამავე სახელწოდების ლექციების ციკლი სამ ნაწილად დაიგეგმა ამ მოვლენას. უკვე გავლილია ორი ლექცია - მათი შინაარსი შეგიძლიათ ნახოთ ჭრილის ქვეშ. ჰოდა, თუ ეს ყველაფერი გაინტერესებთ, მაშინ ჯერ კიდევ გექნებათ დრო, რომ დაესწროთ მესამე ლექციას, რომლის შესახებაც ინფორმაცია პოსტის ბოლოს დევს.

არ მრცხვენია იმის აღიარება, რომ ამ ტექსტის უმეტესი ნაწილი ნამდვილად არის პირველი ლექციის შეჯამება, რომელიც ნიკოლაი სუეტინი, გარე პროექტების დირექტორი რუსეთში Intel-ის კვლევისა და განვითარების სფეროში. უმეტესწილად ეს ეხებოდა თანამედროვე ნახევარგამტარულ ტექნოლოგიებს და მათ პრობლემებს.

მე ვთავაზობ საინტერესო თემების კითხვას და ჩვენ დავიწყებთ ძალიან საფუძვლებით.

პროცესორი

ტექნიკურად, თანამედროვე მიკროპროცესორი დამზადებულია ერთი ულტრა დიდი ინტეგრირებული მიკროსქემის სახით, რომელიც შედგება რამდენიმე მილიარდი ელემენტისგან - ეს არის ადამიანის მიერ შექმნილი ერთ-ერთი ყველაზე რთული სტრუქტურა. ნებისმიერი მიკროპროცესორის ძირითადი ელემენტებია დისკრეტული კონცენტრატორები - ტრანზისტორები. ელექტრული დენის ბლოკირებით და გადაცემით (ჩართვა-გამორთვა) ისინი კომპიუტერის ლოგიკურ სქემებს საშუალებას აძლევს იმუშაონ ორ მდგომარეობაში, ანუ ბინარულ სისტემაში. ტრანზისტორები იზომება ნანომეტრებში. ერთი ნანომეტრი (ნმ) არის მეტრის მემილიარდედი (10−9).
პროცესორების შექმნაში მუშაობის ძირითად ნაწილს საერთოდ არ აკეთებენ ადამიანები, არამედ რობოტული მექანიზმები - სწორედ ისინი ატარებენ სილიკონის ვაფლებს წინ და უკან. თითოეული ფირფიტის წარმოების ციკლი შეიძლება იყოს 2-3 თვემდე.

უფრო დეტალურად (და ვიზუალურად) პროცესორების წარმოების ტექნოლოგიის შესახებ გეტყვით, ოღონდ ჯერ საკმაოდ მოკლედ.

ფირფიტები მართლაც ქვიშისგანაა დამზადებული - დედამიწის ქერქში გავრცელების მხრივ სილიციუმი მეორე ადგილზეა ჟანგბადის შემდეგ. ქიმიური რეაქციების შედეგად, სილიციუმის ოქსიდი (SiO 2) საფუძვლიანად იწმინდება, ასუფთავებს „ბინძურს“. მიკროელექტრონიკისთვის საჭიროა ერთკრისტალური სილიციუმი - ის მიიღება დნობისგან. ეს ყველაფერი იწყება პატარა ბროლით (რომელიც დნებაში ჩაშვებულია) - მოგვიანებით ის იქცევა ადამიანის სიმაღლის სპეციალურ ერთკრისტალურ „ბულად“. შემდეგი, ძირითადი დეფექტები ამოღებულია და ბულიონი იჭრება დისკებად სპეციალური ძაფებით (ბრილიანტის ფხვნილით) - თითოეული დისკი საგულდაგულოდ არის დამუშავებული აბსოლუტურად თანაბარ და გლუვ (ატომურ დონეზე) ზედაპირზე. თითოეული ფირფიტის სისქე დაახლოებით 1 მმ-ია - მხოლოდ იმისთვის, რომ არ გატყდეს ან მოხრილი იყოს, ანუ კომფორტულად დამუშავდეს.

თითოეული ფირფიტის დიამეტრი ზუსტად 300 მმ-ია – ცოტა მოგვიანებით ამ ტერიტორიაზე ასობით ან თუნდაც ათასობით პროცესორი „გაიზრდება“. სხვათა შორის, Intel-მა, Samsung-მა, Toshiba-მ და TSMC-მ უკვე განაცხადეს, რომ ავითარებენ აღჭურვილობას, რომელსაც შეუძლია 450 მმ ვაფლით მუშაობა (მეტი პროცესორი მოერგება უფრო დიდ ფართობს, რაც ნიშნავს, რომ თითოეულის ფასი უფრო დაბალი იქნება) - გადასვლა ისინი 2012 წელს იგეგმება.

აქ არის პროცესორის განივი სურათი:

ზემოდან არის დამცავი ლითონის საფარი, რომელიც, გარდა დამცავი ფუნქციისა, ასევე მოქმედებს როგორც სითბოს გამავრცელებელი - ქულერის დაყენებისას მას უხვად ვასხამთ თერმული პასტით. სითბოს გამავრცელებლის ქვეშ არის სილიკონის ნაჭერი, რომელიც ასრულებს მომხმარებლის ყველა დავალებას. კიდევ უფრო დაბალია სპეციალური სუბსტრატი, რომელიც საჭიროა გაყვანილობის კონტაქტებისთვის (და "ფეხების" ფართობის გაზრდისთვის), რათა პროცესორი დამონტაჟდეს დედაპლატის სოკეტში.

თავად ჩიპი შედგება სილიკონისგან, რომელზედაც არის 9-მდე მეტალის ფენა (სპილენძისგან დამზადებული) - ზუსტად იმდენი დონეა საჭირო, რომ გარკვეული კანონის თანახმად, შესაძლებელი იყოს სილიკონის ზედაპირზე მდებარე ტრანზისტორების დაკავშირება (რადგან უბრალოდ შეუძლებელია ამ ყველაფრის ერთსა და იმავე დონეზე გაკეთება). სინამდვილეში, ეს ფენები მოქმედებენ როგორც დამაკავშირებელი მავთულები, მხოლოდ გაცილებით მცირე მასშტაბით; ისე, რომ „მავთულები“ ​​ერთმანეთს არ დაამოკლეს, ისინი გამოყოფილია ოქსიდის ფენით (დაბალი დიელექტრიკული მუდმივით).

როგორც ზემოთ დავწერე, პროცესორის ელემენტარული უჯრედი არის ველის ეფექტის ტრანზისტორი. პირველი ნახევარგამტარული პროდუქტები იყო გერმანიუმისგან და პირველი ტრანზისტორები დამზადდა მისგან. მაგრამ როგორც კი დაიწყეს საველე ეფექტის ტრანზისტორების დამზადება (რომლის კარიბჭის ქვეშ არის სპეციალური საიზოლაციო ფენა - თხელი დიელექტრიკული ფილმი, რომელიც აკონტროლებს ტრანზისტორის "ჩართვას" და "გამორთვას", გერმანიუმი მაშინვე "ჩაქრა". სილიკონს უთმობს ადგილს. ბოლო 40 წლის განმავლობაში, სილიციუმის დიოქსიდი (SiO 2) გამოიყენებოდა, როგორც მთავარი კარიბჭის დიელექტრიკული მასალა, მისი დამზადების და ტრანზისტორების მახასიათებლების სისტემატიურად გაუმჯობესების შესაძლებლობის გამო, რადგან ისინი მცირდებიან.

სკალირების წესი მარტივია - ტრანზისტორის ზომის შემცირებით დიელექტრიკის სისქე პროპორციულად უნდა შემცირდეს. მაგალითად, ჩიპებში, რომლის წარმოების პროცესია 65 ნმ, SiO 2 კარიბჭის დიელექტრიკული ფენის სისქე იყო დაახლოებით 1,2 ნმ, რაც უდრის ხუთ ატომურ ფენას. სინამდვილეში, ეს არის ამ მასალის ფიზიკური ლიმიტი, რადგან თავად ტრანზისტორის შემდგომი შემცირების შედეგად (და, შესაბამისად, სილიციუმის დიოქსიდის ფენის შემცირება), კარიბჭის დიელექტრიკის მეშვეობით გაჟონვის დენი მნიშვნელოვნად იზრდება, რაც იწვევს მნიშვნელოვან დენს. დანაკარგები და გადაჭარბებული სითბოს გამომუშავება. ამ შემთხვევაში, სილიციუმის დიოქსიდის ფენა წყვეტს დაბრკოლებას ელექტრონების კვანტური გვირაბისთვის, რაც შეუძლებელს ხდის ტრანზისტორის მდგომარეობის კონტროლს. შესაბამისად, ყველა ტრანზისტორის იდეალური წარმოებითაც კი (რომელთა რიცხვი თანამედროვე პროცესორში რამდენიმე მილიარდს აღწევს), მათგან მინიმუმ ერთის არასწორი მოქმედება ნიშნავს მთელი პროცესორის ლოგიკის არასწორ მუშაობას, რამაც შეიძლება იოლად გამოიწვიოს კატასტროფა - ეს თუ გავითვალისწინებთ, რომ მიკროპროცესორები აკონტროლებენ თითქმის ყველა ციფრული მოწყობილობის მუშაობას (თანამედროვე მობილური ტელეფონებიდან დაწყებული მანქანის საწვავის სისტემებით).

ტრანზისტორების მინიატურიზაციის პროცესი არ ეწინააღმდეგებოდა ფიზიკის კანონებს, მაგრამ, როგორც ვხედავთ, არც კომპიუტერული პროგრესი შეჩერებულა. ეს ნიშნავს, რომ დიელექტრიკის პრობლემა რატომღაც მოგვარდა. და ბოლოს და ბოლოს, მათ ნამდვილად გადაწყვიტეს - 45 ნმ-ზე გადასვლისას, Intel-მა დაიწყო ახალი მასალის გამოყენება, ეგრეთ წოდებული high-k დიელექტრიკი, რომელმაც შეცვალა სილიციუმის დიოქსიდის უპერსპექტივო თხელი ფენა. იშვიათი დედამიწის ჰაფნიუმის ოქსიდზე დაფუძნებული ფენა მაღალი (20 4-ის წინააღმდეგ SiO 2-ისთვის) დიელექტრიკული მუდმივი k (მაღალი-k) გახდა სქელი, მაგრამ ამან შესაძლებელი გახადა გაჟონვის დენის შემცირება ათჯერ მეტჯერ, ხოლო შენარჩუნებული. ტრანზისტორის მუშაობის სწორად და სტაბილურად კონტროლის უნარი. ახალი დიელექტრიკი ცუდად თავსებადი აღმოჩნდა პოლისილიკონის კარიბჭესთან, მაგრამ ეს არ გახდა დაბრკოლება - სიჩქარის გასაზრდელად, ახალ ტრანზისტორებში კარიბჭე ლითონისგან იყო დამზადებული.

ამრიგად, Intel გახდა პირველი კომპანია მსოფლიოში, რომელმაც მასობრივი წარმოების მიკროპროცესორები ჰაფნიუმის გამოყენებით. უფრო მეტიც, პალმა კვლავ ეკუთვნის კორპორაციას - ჯერჯერობით ვერავინ შეძლებს ამ ტექნოლოგიის რეპროდუცირებას, რადგან. დიელექტრიკული ფილმი იქმნება ატომური დაფქვით, მასალა დეპონირებულია თანმიმდევრულ ფენებში მხოლოდ ერთი ატომის სისქით.
საინტერესოა, რომ ამ აბზაცების წაკითხვის შემდეგ, გქონდათ წარმოდგენა იმაზე, თუ როგორ არის შექმნილი, დამზადებული და მორგებული მილიარდობით ტრანზისტორი ასეთ მცირე ფართობზე? და როგორ მუშაობს ეს ყველაფერი საბოლოოდ და, ამავდროულად, საკმაოდ გონივრული ფული ღირს? ძალიან მოაზროვნე გავხდი, თუმცა ამ ყველაფერს აშკარად მივიჩნევდი და ფიქრის სინდისიც კი მქონდა. ჰეი, რატომ ასე ძვირი? მხოლოდ ერთი პროცესორისთვის!»:)

1965 წელს Intel Corporation-ის ერთ-ერთმა დამფუძნებელმა გორდონ მურმა ჩაწერა ემპირიული დაკვირვება, რომელიც მოგვიანებით გახდა მისი სახელის ცნობილი კანონი. მეხსიერების ჩიპების მუშაობის ზრდა გრაფიკის სახით წარდგენის შემდეგ, მან აღმოაჩინა საინტერესო ნიმუში: მიკროსქემების ახალი მოდელები შეიქმნა დროის თანაბარი ინტერვალის შემდეგ - დაახლოებით 18-24 თვე - მათი წინამორბედების გამოჩენის შემდეგ და სიმძლავრე. მიკროსქემები ამავე დროს გაიზარდა დაახლოებით ორჯერ ყოველ ჯერზე.

მოგვიანებით, გორდონ მურმა იწინასწარმეტყველა ნიმუში, რომელიც ვარაუდობს, რომ მიკროპროცესორებში ტრანზისტორების რაოდენობა ორ წელიწადში ერთხელ გაორმაგდება - ფაქტობრივად, მუდმივად ქმნის ინოვაციურ ტექნოლოგიებს, Intel უზრუნველყოფს მურის კანონის განხორციელებას 40 წელზე მეტი ხნის განმავლობაში.

ტრანზისტორების რაოდენობა აგრძელებს ზრდას, თუმცა "გამომავალი" პროცესორის ზომები შედარებით უცვლელი რჩება. ისევ საიდუმლო არ არის - ცხადი ხდება, თუ გადახედავთ შემდეგ დამოკიდებულებას.

როგორც ხედავთ, ყოველ ორ წელიწადში ერთხელ ტოპოლოგიური ზომები 0,7-ჯერ მცირდება. ტრანზისტორების ზომის შემცირების შედეგად მათი გადართვის სიჩქარე უფრო მაღალია, ფასი დაბალია და ენერგომოხმარება ნაკლებია.

ამ დროისთვის Intel გამოუშვებს პროცესორებს 32 ნმ ტექნოლოგიის გამოყენებით. ძირითადი ტექნიკური განსხვავებები 45 ნმ ტექნოლოგიისგან:
- გამოიყენება მეტალიზების 9 დონე
- გამოიყენება ახალი თაობის მაღალი კმ დიელექტრიკი (ასევე ჰაფნიუმის ოქსიდი, მაგრამ სპეციალური დანამატებით - მიღებული ფენა 0,9 ნმ სილიციუმის ოქსიდის ექვივალენტია)

ლითონის კარიბჭის შესაქმნელად ახალი ტექნოლოგიური პროცესის შექმნამ განაპირობა ყველა ტრანზისტორის მუშაობის 22%-იანი ზრდა (45 ნმ-თან შედარებით), ასევე ელემენტის უმაღლესი სიმკვრივე, რომელიც მოითხოვდა უმაღლეს დენის სიმკვრივეს.

წარმოება

Intel აწარმოებს პროცესორებს სამ ქვეყანაში - აშშ-ში, ისრაელსა და ირლანდიაში. ამ დროისთვის კომპანიას აქვს 4 ქარხანა პროცესორების მასიური წარმოებისთვის 32 ნმ ტექნოლოგიით. Ეს არის: D1Dდა D1Cორეგონში, Fab 32არიზონაში და Fab 11Xნიუ მექსიკაში. და ამ მცენარეების მოწყობაში და მათ მუშაობაში ბევრი საინტერესო რამ არის, მაგრამ ამაზე შემდეგ ჯერზე ვისაუბრებ.

ასეთი ქარხნის ღირებულება დაახლოებით 5 მილიარდი დოლარია და თუ რამდენიმე მცენარეს ერთდროულად გააკეთებთ, მაშინ ინვესტიციის ოდენობა უსაფრთხოდ შეიძლება გამრავლდეს. თუ გავითვალისწინებთ, რომ ტექნოლოგია ორ წელიწადში ერთხელ იცვლება, გამოდის, რომ ქარხანას აქვს ზუსტად 4 წელი იმისთვის, რომ „დაიბრუნოს“ მასში დაბანდებული 5 მილიარდი დოლარი და მიიღოს მოგება. საიდანაც აშკარა დასკვნა გვთავაზობს - ეკონომიკა ძალიან კარნახობს ტექნოლოგიური პროგრესის განვითარებას ... მაგრამ, მიუხედავად ამ უზარმაზარი რაოდენობისა, ერთი ტრანზისტორის წარმოების ღირებულება კვლავ იკლებს - ახლა ის მილიარდი დოლარის მემილიარდედზე ნაკლებია.

არ იფიქროთ, რომ რამდენიმე ქარხნის 32 ნმ-ზე გადასვლისას ყველაფერი უცებ წარმოიქმნება ამ ტექნიკური პროცესის მიხედვით - იგივე ჩიპსეტები და სხვა პერიფერიული სქემები უბრალოდ არ სჭირდებათ - უმეტეს შემთხვევაში ისინი იყენებენ 45 ნმ. დაგეგმილია 22 ნმ ეტაპების სრულად მიღწევა მომავალ წელს, 2013 წლისთვის კი სავარაუდოდ 16 ნმ იქნება. ყოველ შემთხვევაში, წელს უკვე დამზადდა სატესტო ფირფიტა (22 ნმ), რომელზედაც დემონსტრირებული იყო პროცესორის მუშაობისთვის აუცილებელი ყველა ელემენტის შესრულება.

*განახლება* კარიბჭის დიელექტრიკის სისქის შემცირების აუცილებლობა ნაკარნახევია მარტივი ბრტყელი კონდენსატორის ფორმულით:

ტრანზისტორის კარიბჭის ფართობი მცირდება, ხოლო ტრანზისტორი რომ იმუშაოს, უნდა შენარჩუნდეს კარიბჭის დიელექტრიკის ტევადობა.
ამიტომ საჭირო გახდა მისი სისქის შემცირება და როცა ეს შეუძლებელი გახდა, აღმოჩნდა უფრო მაღალი დიელექტრიკული მუდმივის მქონე მასალა.

როდის დასრულდება სილიკონის ერა? ზუსტი თარიღი ჯერჯერობით უცნობია, მაგრამ ნამდვილად არ არის შორს. 22 ნმ ტექნოლოგიაში ის აუცილებლად "იბრძოლებს", დიდი ალბათობით 16 ნმ-ში დარჩება... მაგრამ შემდეგ დაიწყება ყველაზე საინტერესო. პერიოდული ცხრილი, პრინციპში, საკმაოდ დიდია და არჩევანის გაკეთება ბევრია) მაგრამ, სავარაუდოდ, ყველაფერი დაისვენებს არა მხოლოდ ქიმიაში. პროცესორის ეფექტურობის ამაღლების მიღწევა შესაძლებელი იქნება ტოპოლოგიური ზომების შემცირებით (ამას აკეთებენ ახლა), ან სხვა ნაერთების გამოყენებით უფრო მაღალი მატარებლის მობილურობით - შესაძლოა გალიუმის არსენიდი, შესაძლოა "ცნობილი" და პერსპექტიული გრაფენი. (სხვათა შორის, მას აქვს მობილურობა ასჯერ მეტი ვიდრე სილიკონი). მაგრამ აქაც არის პრობლემები. ახლა ტექნოლოგიები განკუთვნილია 300 მმ დიამეტრის ფირფიტების დასამუშავებლად - ასეთი ფირფიტისთვის საჭირო გალიუმის არსენიდის რაოდენობა უბრალოდ ბუნებაში არ არის და გრაფენი (Word დაჟინებით გვთავაზობს "დეკანტერის" დაწერას) ამ ზომის ჯერ კიდევ ძალიან რთულია. წარმოება - მათ ისწავლეს ამის გაკეთება, მაგრამ არის ბევრი დეფექტი, პრობლემები რეპროდუქცია, დოპინგი და ა.შ.

დიდი ალბათობით, შემდეგი ნაბიჯი იქნება ერთკრისტალური გალიუმის არსენიდის დეპონირება სილიკონზე, შემდეგ კი გრაფენზე. და, შესაძლოა, მიკროელექტრონიკის განვითარება წავა არა მხოლოდ ტექნოლოგიების გაუმჯობესების გზაზე, არამედ ფუნდამენტურად ახალი ლოგიკის შემუშავების გზაზეც - ბოლოს და ბოლოს, არც ეს არის გამორიცხული. დავდოთ ფსონი, ბატონებო? ;)

ზოგადად, ახლა არის ბრძოლა ტექნოლოგიებისთვის და მაღალი მობილურობისთვის. მაგრამ ერთი რამ ცხადია - პროგრესის შეჩერების მიზეზი არ არსებობს.

ტიკ ტოკი

პროცესორების წარმოების პროცესი შედგება ორი დიდი „ნაწილისაგან“. პირველისთვის, თქვენ უნდა გქონდეთ თავად წარმოების ტექნოლოგია, ხოლო მეორესთვის, გჭირდებათ იმის გაგება, თუ რა უნდა აწარმოოთ და როგორ - არქიტექტურა (როგორ არის დაკავშირებული ტრანზისტორები). თუ ერთდროულად კეთდება ახალი არქიტექტურაც და ახალი ტექნოლოგიაც, წარუმატებლობის შემთხვევაში ძნელი იქნება „დამნაშავის“ პოვნა – ზოგი იტყვის, რომ „არქიტექტორები“ არიან დამნაშავე, ზოგიც – ტექნოლოგები. ზოგადად, ასეთი სტრატეგიის დაცვა ძალიან მოკლევადიანია.

ინტელში ახალი ტექნოლოგიისა და არქიტექტურის დანერგვა დროში იშლება - ტექნოლოგია შემოდის ერთ წელიწადში (და უკვე აპრობირებული არქიტექტურა იწარმოება ახალი ტექნოლოგიის მიხედვით - თუ რამე "არასწორი" იქნება, მაშინ ტექნოლოგები იქნებიან. დაბრალება); და როცა ახალი ტექნოლოგია დამუშავდება, არქიტექტორები მას ახალ არქიტექტურას შექმნიან და თუ რამე არ მუშაობს დადასტურებულ ტექნოლოგიაზე, მაშინ არქიტექტორები იქნებიან დამნაშავე. ამ სტრატეგიას ეწოდა "tic-tack".
Უფრო გასაგებად:

ტექნოლოგიის განვითარების ამჟამინდელი ტემპით, საჭიროა ფანტასტიკური ინვესტიცია კვლევასა და განვითარებაში - ყოველწლიურად Intel ინვესტიციას ახორციელებს 4-5 მილიარდ დოლარს ამ ბიზნესში. ზოგიერთი სამუშაო ხდება კომპანიის შიგნით, მაგრამ ბევრი სამუშაო ხდება მის გარეთ. უბრალოდ შეინახეთ მთელი ლაბორატორია კომპანიაში ბელი ლაბორატორიები(ნობელის პრემიის ლაურეატების სამჭედლო) ჩვენს დროში თითქმის შეუძლებელია.
როგორც წესი, პირველი იდეები იდება უნივერსიტეტებში - იმისათვის, რომ უნივერსიტეტებმა იცოდნენ, რაზე აქვს აზრი მუშაობას (რა ტექნოლოგიებზეა მოთხოვნა და რა იქნება აქტუალური), ყველა "ნახევარგამტარული კომპანია" გაერთიანდა კონსორციუმში. ამის შემდეგ ისინი აწვდიან ერთგვარ საგზაო რუქას – საუბარია ყველა იმ პრობლემაზე, რომელიც ნახევარგამტარების ინდუსტრიას მომდევნო 3-5-7 წლის განმავლობაში შეექმნება. თეორიულად, ნებისმიერ კომპანიას აქვს უფლება სიტყვასიტყვით წავიდეს უნივერსიტეტში და "გამოიყენოს" ესა თუ ის ინოვაციური განვითარება, მაგრამ მათზე უფლებები, როგორც წესი, რჩება დეველოპერ უნივერსიტეტს - ამ მიდგომას ეწოდება "ღია ინოვაციები". Intel არ არის გამონაკლისი და პერიოდულად უსმენს სტუდენტების იდეებს - დაცვის, საინჟინრო დონეზე შერჩევისა და რეალურ პირობებში ტესტირების შემდეგ, იდეას აქვს ყველა შანსი გახდეს ახალი ტექნოლოგია.

აქ არის კვლევითი ცენტრების სია მთელს მსოფლიოში, რომლებთანაც Intel მუშაობს (უნივერსიტეტების გამოკლებით):

პროდუქტიულობის გაზრდა იწვევს უფრო ძვირიან ქარხნებს, რაც თავის მხრივ იწვევს ბუნებრივ გადარჩევას. მაგალითად, 4 წელიწადში საკუთარი თავის გადასახდელად, ინტელის თითოეულმა ქარხანამ უნდა აწარმოოს მინიმუმ 100 სამუშაო ვაფლი საათში. თითოეულ ვაფლზე ათასობით ჩიპია... და თუ გარკვეულ გამოთვლებს გააკეთებთ, ცხადი გახდება, რომ ინტელს რომ არ ჰქონდეს მსოფლიო პროცესორების ბაზრის 80%, კომპანია უბრალოდ ვერ აინაზღაურებდა ხარჯებს. დასკვნა ის არის, რომ ჩვენს დროში საკმაოდ ძვირი ჯდება საკუთარი „დიზაინის“ და საკუთარი წარმოების ქონა – მაინც უზარმაზარი ბაზარი უნდა გქონდეს. ბუნებრივი გადარჩევის შედეგი შეგიძლიათ იხილოთ ქვემოთ – როგორც ხედავთ, მათი „დიზაინით“ და წარმოებით სულ უფრო ნაკლები კომპანია აგრძელებს ტემპს ტექნოლოგიურ პროგრესს. ყველა დანარჩენს მოუწია ფაბლეს რეჟიმში გადასვლა - მაგალითად, არც Apple-ს, არც NVIDIA-ს და არც AMD-ს არ აქვთ საკუთარი ქარხნები და მათ უწევთ სხვა კომპანიების მომსახურებით სარგებლობა.

Intel-ის გარდა, მხოლოდ ორი კომპანია მთელს მსოფლიოში არის პოტენციურად მზად 22 ნმ ტექნოლოგიისთვის - Samsung და TSMC, რომლებმაც გასულ წელს 1 მილიარდ დოლარზე მეტი ინვესტიცია განახორციელეს თავიანთ ქარხნებში. უფრო მეტიც, TSMC-ს არ აქვს საკუთარი დიზაინის განყოფილება (მხოლოდ სამსხმელო) - ფაქტობრივად, ეს არის მხოლოდ მაღალტექნოლოგიური სამჭედლო, რომელიც იღებს შეკვეთებს სხვა კომპანიებისგან და ხშირად არც კი იცის რას აყალბებს.

როგორც ხედავთ, ბუნებრივი გადარჩევა საკმაოდ სწრაფად მოხდა - სულ რაღაც 3 წელიწადში. აქედან ორი დასკვნის გაკეთება შეიძლება. პირველი ის არის, რომ ნაკლებად სავარაუდოა, რომ გახდეს ინდუსტრიის ლიდერი საკუთარი ქარხნის გარეშე; მეორე - ფაქტობრივად, თქვენ შეგიძლიათ წარმატების მიღწევა საკუთარი ქარხნის გარეშე. ზოგადად, კარგი კომპიუტერი, ტვინი და „დახაზვის“ უნარი საკმარისი იქნება - ბაზარზე შესვლის ბარიერი ძალიან შემცირდა და სწორედ ამიტომ გაჩნდა უამრავი „სტარტაპი“. ვიღაც გამოდის გარკვეული სქემა, რომლისთვისაც არის ან ხელოვნურად არის შექმნილი გარკვეული ბაზარი - დამწყები მწარმოებლები ამაღლდებიან ... მოგება! მაგრამ სამსხმელო ბაზრის ბარიერი ძალიან გაიზარდა და მხოლოდ კიდევ გაიზრდება ...

კიდევ რა შეიცვალა ბოლო წლებში? თუ გახსოვთ, მაშინ 2004 წლამდე განცხადება "რაც უფრო მაღალია პროცესორის სიხშირე, მით უკეთესი" საკმაოდ სამართლიანი იყო. 2004-2005 წლიდან პროცესორების სიხშირემ თითქმის შეწყვიტა ზრდა, რაც დაკავშირებულია გარკვეული ფიზიკური შეზღუდვების მიღწევასთან. ახლა თქვენ შეგიძლიათ გაზარდოთ პროდუქტიულობა მრავალბირთვიანი - დავალებების პარალელურად შესრულების გამო. მაგრამ ერთ ჩიპზე მრავალი ბირთვის დამზადება არ არის დიდი პრობლემა - გაცილებით რთულია მათი სწორად მუშაობა დატვირთვის ქვეშ. შედეგად, იმ მომენტიდან, პროგრამული უზრუნველყოფის როლი მკვეთრად გაიზარდა და „პროგრამისტის“ პროფესიის მნიშვნელობა მხოლოდ უახლოეს მომავალში მოიმატებს.

ზოგადად, ზემოაღნიშნულის შეჯამება:
- მურის კანონი კვლავ მოქმედებს
- იზრდება ახალი ტექნოლოგიებისა და მასალების შემუშავების, ასევე ქარხნების შენარჩუნების ხარჯები
- პროდუქტიულობაც იზრდება. 450 მმ ფირფიტებზე გადასვლისას მოსალოდნელია ნახტომი

Როგორც შედეგი:
- კომპანიების დაყოფა "ფაბლესად" და "სამყარად"
- აუთსორსინგი ძირითადი R&D
- დიფერენციაცია პროგრამული უზრუნველყოფის შემუშავების გზით

Დასასრული

სიამოვნებით კითხულობდით? იმედი. სულ მცირე, ჩემთვის საინტერესო იყო ამ ყველაფრის დაწერა და კიდევ უფრო საინტერესო მისი მოსმენა... თუმცა თავიდან მეც ვფიქრობდი, „რას მეტყვიან ამ ლექციაზე“.

გასულ კვირას მოსკოვის პოლიტექნიკურ მუზეუმში მეორე ლექცია გაიმართა, რომელიც