Paano ginawa ang mga microchip

Upang maunawaan kung ano ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng dalawang teknolohiyang ito, kinakailangan na gumawa ng isang maikling digression sa teknolohiya mismo para sa paggawa ng mga modernong processor o integrated circuit.

Tulad ng nalalaman mula sa kursong pisika ng paaralan, sa modernong electronics ang mga pangunahing bahagi ng integrated circuits ay p-type at n-type semiconductors (depende sa uri ng conductivity). Ang semiconductor ay isang sangkap na mas mataas sa conductivity sa dielectrics, ngunit mas mababa sa mga metal. Ang parehong mga uri ng semiconductors ay maaaring batay sa silikon (Si), na sa dalisay nitong anyo (ang tinatawag na intrinsic semiconductor) ay isang mahinang konduktor ng electric current, ngunit ang pagdaragdag (pagpapakilala) ng isang tiyak na karumihan sa silikon ay maaaring radikal na magbago nito. conductive properties. Mayroong dalawang uri ng mga dumi: donor at acceptor. Ang donor impurity ay humahantong sa pagbuo ng n-type semiconductors na may elektronikong uri ng conductivity, habang ang acceptor impurity ay humahantong sa pagbuo ng p-type semiconductors na may butas na uri ng conductivity. Ang mga contact ng p- at n-semiconductors ay ginagawang posible upang bumuo ng mga transistor - ang pangunahing mga elemento ng istruktura ng modernong microcircuits. Ang ganitong mga transistor, na tinatawag na CMOS transistors, ay maaaring nasa dalawang pangunahing estado: bukas, kapag nagsasagawa sila ng kuryente, at sarado, habang hindi sila nagsasagawa ng kuryente. Dahil ang mga transistor ng CMOS ay ang mga pangunahing elemento ng modernong microcircuits, pag-usapan natin ang mga ito nang mas detalyado.

Paano gumagana ang isang CMOS transistor

Ang pinakasimpleng n-type na CMOS transistor ay may tatlong electrodes: source, gate at drain. Ang transistor mismo ay ginawa sa isang p-type na semiconductor na may hole conductivity, at ang n-type na semiconductors na may electronic conductivity ay nabuo sa drain at source region. Naturally, dahil sa pagsasabog ng mga butas mula sa p-rehiyon hanggang sa n-rehiyon at sa reverse diffusion ng mga electron mula sa n-rehiyon hanggang sa p-rehiyon, ang mga naubos na layer (mga layer kung saan walang pangunahing mga carrier ng singil) ay nabuo. sa mga hangganan ng paglipat ng mga p- at n-rehiyon. Sa normal na estado, iyon ay, kapag walang boltahe na inilapat sa gate, ang transistor ay nasa isang "naka-lock" na estado, iyon ay, hindi ito magagawang magsagawa ng kasalukuyang mula sa pinagmulan hanggang sa alisan ng tubig. Ang sitwasyon ay hindi nagbabago kahit na ang isang boltahe ay inilapat sa pagitan ng alisan ng tubig at ang pinagmulan (hindi namin isinasaalang-alang ang pagtagas ng mga alon na dulot ng paggalaw ng mga carrier ng minorya na singil sa ilalim ng impluwensya ng nabuong mga electric field, iyon ay, mga butas para sa n-rehiyon at mga electron para sa p-rehiyon).

Gayunpaman, kung ang isang positibong potensyal ay inilapat sa gate (Larawan 1), kung gayon ang sitwasyon ay magbabago nang malaki. Sa ilalim ng impluwensya ng electric field ng gate, ang mga butas ay itinulak nang malalim sa p-semiconductor, at ang mga electron, sa kabaligtaran, ay iginuhit sa rehiyon sa ilalim ng gate, na bumubuo ng isang channel na mayaman sa elektron sa pagitan ng pinagmulan at alisan ng tubig. Kung ang isang positibong boltahe ay inilapat sa gate, ang mga electron na ito ay magsisimulang lumipat mula sa pinagmulan patungo sa alisan ng tubig. Sa kasong ito, ang transistor ay nagsasagawa ng kasalukuyang - sinasabi nila na ang transistor ay "bubukas". Kung ang boltahe ay inalis mula sa gate, ang mga electron ay titigil na iguguhit sa rehiyon sa pagitan ng pinagmulan at alisan ng tubig, ang conductive channel ay nawasak at ang transistor ay tumigil sa pagpasa ng kasalukuyang, iyon ay, ito ay "naka-lock". Kaya, sa pamamagitan ng pagpapalit ng boltahe ng gate, maaari mong buksan o isara ang transistor, sa parehong paraan tulad ng maaari mong i-on o i-off ang isang maginoo na toggle switch, na kinokontrol ang daloy ng kasalukuyang sa pamamagitan ng circuit. Ito ang dahilan kung bakit ang mga transistor ay tinatawag na mga electronic switch. Gayunpaman, hindi tulad ng mga maginoo na mekanikal na switch, ang mga transistor ng CMOS ay halos walang inertia at may kakayahang lumipat mula sa on to off states trilyong beses bawat segundo! Ito ang katangiang ito, iyon ay, ang kakayahang agad na lumipat, na sa huli ay tumutukoy sa bilis ng processor, na binubuo ng sampu-sampung milyong tulad ng mga simpleng transistor.

Kaya, ang isang modernong integrated circuit ay binubuo ng sampu-sampung milyon ng pinakasimpleng CMOS transistors. Isaalang-alang natin nang mas detalyado ang proseso ng pagmamanupaktura ng mga microcircuits, ang unang yugto kung saan ay ang paghahanda ng mga substrate ng silikon.

Hakbang 1. Lumalagong mga blangko

Ang paglikha ng naturang mga substrate ay nagsisimula sa paglago ng isang cylindrical silicon solong kristal. Ang mga single-crystal na blangko na ito ay pinuputol sa mga bilog na wafer na humigit-kumulang 1/40 pulgada ang kapal at 200 mm (8 pulgada) o 300 mm (12 pulgada) ang lapad. Ito ang mga substrate ng silikon na ginagamit para sa paggawa ng mga microcircuits.

Kapag bumubuo ng mga wafer mula sa mga solong kristal na silikon, ang katotohanan ay isinasaalang-alang na para sa mga perpektong istrukturang kristal, ang mga pisikal na katangian ay higit na nakasalalay sa napiling direksyon (anisotropy property). Halimbawa, ang paglaban ng isang silikon na substrate ay mag-iiba sa longitudinal at transverse na direksyon. Katulad nito, depende sa oryentasyon ng kristal na sala-sala, ang silikon na kristal ay magre-react nang iba sa anumang panlabas na impluwensya na nauugnay sa karagdagang pagproseso nito (halimbawa, pag-ukit, pag-sputtering, atbp.). Samakatuwid, ang plato ay dapat i-cut mula sa isang solong kristal sa paraan na ang oryentasyon ng kristal sala-sala na may kaugnayan sa ibabaw ay mahigpit na pinananatili sa isang tiyak na direksyon.

Tulad ng nabanggit na, ang diameter ng isang silikon na solong kristal na blangko ay alinman sa 200 o 300 mm. Bukod dito, ang diameter na 300 mm ay medyo bagong teknolohiya, na tatalakayin natin sa ibaba. Malinaw na ang isang plato ng gayong diameter ay maaaring tumanggap ng higit sa isang chip, kahit na pinag-uusapan natin ang tungkol sa isang processor ng Intel Pentium 4. Sa katunayan, maraming dosenang microcircuits (processors) ang nabuo sa isang naturang substrate plate, ngunit para sa pagiging simple, isasaalang-alang lamang namin ang isang maliit na lugar ng isang hinaharap na microprocessor.

Hakbang 2. Paglalapat ng protective film ng dielectric (SiO2)

Matapos ang pagbuo ng substrate ng silikon, nagsisimula ang yugto ng paglikha ng pinaka kumplikadong istraktura ng semiconductor.

Upang gawin ito, kinakailangan upang ipakilala ang tinatawag na donor at acceptor impurities sa silikon. Gayunpaman, ang tanong ay lumitaw - kung paano ipatupad ang pagpapakilala ng mga impurities ayon sa isang tiyak na ibinigay na pattern-pattern? Upang gawin itong posible, ang mga lugar kung saan hindi kinakailangan ang mga impurities ay protektado ng isang espesyal na silicon dioxide film, na iniiwan lamang ang mga lugar na nakalantad sa karagdagang pagproseso (Larawan 2). Ang proseso ng pagbuo ng tulad ng isang proteksiyon na pelikula ng nais na pattern ay binubuo ng ilang mga yugto.

Sa unang yugto, ang buong silicon wafer ay ganap na natatakpan ng isang manipis na pelikula ng silikon dioxide (SiO2), na isang napakahusay na insulator at gumaganap bilang isang proteksiyon na pelikula sa panahon ng karagdagang pagproseso ng silikon na kristal. Ang mga wafer ay inilalagay sa isang silid kung saan, sa mataas na temperatura (mula 900 hanggang 1100 °C) at presyon, ang oxygen ay kumakalat sa ibabaw na mga layer ng wafer, na humahantong sa oksihenasyon ng silikon at pagbuo ng isang ibabaw na pelikula ng silikon dioxide. Upang ang silicon dioxide film ay magkaroon ng isang tiyak na tinukoy na kapal at hindi naglalaman ng mga depekto, ito ay kinakailangan upang mahigpit na mapanatili ang isang pare-pareho ang temperatura sa lahat ng mga punto ng plato sa panahon ng proseso ng oksihenasyon. Kung hindi ang buong wafer ay dapat na sakop ng isang silicon dioxide film, pagkatapos ay isang Si3N4 mask ay preliminarily ilapat sa silicon substrate upang maiwasan ang hindi gustong oksihenasyon.

Hakbang 3 Ilapat ang Photoresist

Matapos ang substrate ng silikon ay natatakpan ng isang proteksiyon na pelikula ng silikon dioxide, kinakailangan na alisin ang pelikulang ito mula sa mga lugar na sasailalim sa karagdagang pagproseso. Ang pelikula ay tinanggal sa pamamagitan ng pag-ukit, at upang maprotektahan ang natitirang mga lugar mula sa pag-ukit, ang isang layer ng tinatawag na photoresist ay inilapat sa ibabaw ng plato. Ang terminong "photoresist" ay tumutukoy sa light-sensitive at lumalaban sa mga agresibong salik na komposisyon. Ang mga komposisyon na ginamit ay dapat, sa isang banda, ay may ilang mga katangian ng photographic (maging natutunaw sa ilalim ng impluwensya ng ultraviolet light at hugasan sa panahon ng proseso ng pag-ukit), at sa kabilang banda, resistive, na nagpapahintulot sa kanila na makatiis ng pag-ukit sa mga acid at alkalis , pagpainit, atbp. Ang pangunahing layunin ng mga photoresist ay upang lumikha ng isang proteksiyon na lunas ng nais na pagsasaayos.

Ang proseso ng paglalapat ng isang photoresist at ang karagdagang pag-iilaw nito sa ultraviolet light ayon sa isang naibigay na pattern ay tinatawag na photolithography at kasama ang mga sumusunod na pangunahing operasyon: pagbuo ng isang photoresist layer (substrate treatment, deposition, drying), pagbuo ng isang protective relief (exposure, pag-unlad, pagpapatuyo) at paglipat ng imahe sa substrate (pag-ukit, pagtitiwalag atbp.).

Bago ilapat ang photoresist layer (Larawan 3) sa substrate, ang huli ay sumasailalim sa pretreatment, bilang isang resulta kung saan ang pagdirikit nito sa photoresist layer ay napabuti. Upang mag-aplay ng isang pare-parehong layer ng photoresist, ginagamit ang paraan ng centrifugation. Ang substrate ay inilalagay sa isang umiikot na disk (centrifuge), at sa ilalim ng impluwensya ng mga puwersa ng sentripugal, ang photoresist ay ipinamamahagi sa ibabaw ng substrate sa isang halos pare-parehong layer. (Sa pagsasalita ng isang halos pare-parehong layer, isinasaalang-alang ng isa ang katotohanan na sa ilalim ng pagkilos ng mga puwersang sentripugal ang kapal ng nabuong pelikula ay tumataas mula sa gitna hanggang sa mga gilid, gayunpaman, ang pamamaraang ito ng paglalapat ng photoresist ay nagpapahintulot sa isa na makatiis ng mga pagbabago-bago sa kapal ng layer sa loob ng ± 10%.)

Hakbang 4. Lithography

Pagkatapos ng application at pagpapatayo ng photoresist layer, ang yugto ng pagbuo ng kinakailangang proteksiyon na lunas ay nagsisimula. Ang kaluwagan ay nabuo bilang isang resulta ng katotohanan na sa ilalim ng pagkilos ng ultraviolet radiation na bumabagsak sa ilang mga lugar ng photoresist layer, binago ng huli ang mga katangian ng solubility, halimbawa, ang mga iluminado na lugar ay huminto sa pagtunaw sa solvent, na nag-aalis ng mga lugar. ng layer na hindi pa nalantad sa pag-iilaw, o kabaliktaran - ang mga lugar na iluminado ay natunaw. Ayon sa paraan ng pagbuo ng kaluwagan, nahahati ang mga photoresist sa negatibo at positibo. Ang mga negatibong photoresist sa ilalim ng pagkilos ng ultraviolet radiation ay bumubuo ng mga proteksiyon na lugar ng kaluwagan. Ang mga positibong photoresist, sa kabaligtaran, sa ilalim ng impluwensya ng ultraviolet radiation ay nakakakuha ng mga katangian ng pagkalikido at hinuhugasan ng solvent. Alinsunod dito, ang isang proteksiyon na layer ay nabuo sa mga lugar na hindi nakalantad sa ultraviolet radiation.

Upang maipaliwanag ang nais na mga lugar ng photoresist layer, ginagamit ang isang espesyal na template ng mask. Kadalasan, ang mga optical glass plate na may mga opaque na elemento na nakuha ng isang photographic o iba pang paraan ay ginagamit para sa layuning ito. Sa katunayan, ang naturang template ay naglalaman ng isang pagguhit ng isa sa mga layer ng hinaharap na microcircuit (maaaring mayroong ilang daang tulad ng mga layer sa kabuuan). Dahil ang pattern na ito ay isang sanggunian, dapat itong gawin nang may mahusay na katumpakan. Bilang karagdagan, isinasaalang-alang ang katotohanan na maraming mga photoplate ang gagawin gamit ang isang photomask, dapat itong matibay at lumalaban sa pinsala. Mula dito ay malinaw na ang isang photomask ay isang napakamahal na bagay: depende sa pagiging kumplikado ng microcircuit, maaari itong nagkakahalaga ng sampu-sampung libong dolyar.

Ang ultraviolet radiation na dumadaan sa gayong pattern (Larawan 4) ay nag-iilaw lamang sa mga nais na lugar ng ibabaw ng photoresist layer. Pagkatapos ng pag-iilaw, ang photoresist ay napapailalim sa pag-unlad, bilang isang resulta kung saan ang mga hindi kinakailangang bahagi ng layer ay tinanggal. Binubuksan nito ang kaukulang bahagi ng layer ng silicon dioxide.

Sa kabila ng maliwanag na pagiging simple ng proseso ng photolithographic, ang yugtong ito ng paggawa ng microchip ang pinakamahirap. Ang katotohanan ay, alinsunod sa hula ni Moore, ang bilang ng mga transistor sa isang chip ay lumalaki nang malaki (dodoble bawat dalawang taon). Ang ganitong pagtaas sa bilang ng mga transistor ay posible lamang dahil sa isang pagbawas sa kanilang laki, ngunit ito ay tiyak na pagbaba na "namamahinga" sa proseso ng litograpiya. Upang gawing mas maliit ang mga transistor, kinakailangan upang bawasan ang mga geometric na sukat ng mga linya na inilapat sa layer ng photoresist. Ngunit may limitasyon ang lahat - hindi ganoon kadaling ituon ang isang laser beam sa isang punto. Ang katotohanan ay, alinsunod sa mga batas ng wave optics, ang pinakamababang sukat ng spot kung saan nakatutok ang laser beam (sa katunayan, ito ay hindi lamang isang spot, ngunit isang pattern ng diffraction) ay tinutukoy, bukod sa iba pang mga kadahilanan, ng wavelength ng liwanag. Ang pag-unlad ng teknolohiyang lithographic mula noong imbento noong unang bahagi ng 70s ay nasa direksyon ng pagpapaikli ng wavelength ng liwanag. Ito ang naging posible upang bawasan ang laki ng mga elemento ng integrated circuit. Mula noong kalagitnaan ng 1980s, ang ultraviolet radiation na ginawa ng isang laser ay ginamit sa photolithography. Ang ideya ay simple: ang wavelength ng ultraviolet radiation ay mas maikli kaysa sa wavelength ng nakikitang liwanag, samakatuwid posible na makakuha ng mas pinong mga linya sa ibabaw ng photoresist. Hanggang kamakailan lamang, ginamit ang malalim na ultraviolet radiation (Deep Ultra Violet, DUV) na may wavelength na 248 nm para sa lithography. Gayunpaman, kapag ang photolithography ay tumawid sa hangganan ng 200 nm, ang mga malubhang problema ay lumitaw, sa unang pagkakataon ay nagtanong sa posibilidad ng karagdagang paggamit ng teknolohiyang ito. Halimbawa, sa isang wavelength na mas mababa sa 200 µm, masyadong maraming liwanag ang naa-absorb ng photosensitive layer, kaya ang proseso ng paglilipat ng circuit template sa processor ay nagiging mas kumplikado at mas mabagal. Ang mga problemang tulad nito ay nagtutulak sa mga mananaliksik at mga tagagawa na maghanap ng mga alternatibo sa tradisyonal na teknolohiyang lithographic.

Ang bagong teknolohiya ng lithography, na tinatawag na EUV lithography (Extreme UltraViolet - super-hard ultraviolet radiation), ay batay sa paggamit ng ultraviolet radiation na may wavelength na 13 nm.

Ang paglipat mula sa DUV patungo sa EUV lithography ay nagbibigay ng higit sa 10-tiklop na pagbawas sa haba ng daluyong at isang paglipat sa isang hanay kung saan ito ay maihahambing sa laki lamang ng ilang sampu ng mga atomo.

Ang kasalukuyang teknolohiya ng lithographic ay nagbibigay-daan upang mag-apply ng isang pattern na may pinakamababang lapad ng conductor na 100 nm, habang ginagawang posible ng EUV lithography na mag-print ng mga linya ng mas maliit na lapad - hanggang sa 30 nm. Ang pagkontrol sa ultrashort radiation ay hindi kasingdali ng tila. Dahil ang EUV radiation ay mahusay na hinihigop ng salamin, ang bagong teknolohiya ay nagsasangkot ng paggamit ng isang serye ng apat na espesyal na convex na salamin na nagpapababa at nakatutok sa imahe na nakuha pagkatapos ilapat ang mask (Larawan 5, , ). Ang bawat salamin ay naglalaman ng 80 indibidwal na mga layer ng metal na halos 12 atoms ang kapal.

Hakbang 5 Pag-ukit

Matapos maipaliwanag ang layer ng photoresist, ang yugto ng pag-ukit ay nagsisimulang alisin ang silikon dioxide film (Larawan 8).

Ang proseso ng pag-aatsara ay madalas na nauugnay sa mga acid bath. Ang pamamaraang ito ng pag-ukit sa acid ay kilala sa mga radio amateur na gumawa ng mga naka-print na circuit board sa kanilang sarili. Upang gawin ito, ang isang pattern ng mga track ng hinaharap na board ay inilapat sa foil textolite na may isang barnisan na nagsisilbing isang proteksiyon na layer, at pagkatapos ay ang plato ay ibinaba sa isang paliguan na may nitric acid. Ang mga hindi kinakailangang seksyon ng foil ay nakaukit, na naglalantad ng malinis na textolite. Ang pamamaraang ito ay may isang bilang ng mga disadvantages, ang pangunahing kung saan ay ang kawalan ng kakayahang tumpak na kontrolin ang proseso ng pag-alis ng layer, dahil masyadong maraming mga kadahilanan ang nakakaapekto sa proseso ng pag-ukit: acid concentration, temperatura, convection, atbp. Bilang karagdagan, ang acid ay nakikipag-ugnayan sa materyal sa lahat ng direksyon at unti-unting tumagos sa ilalim ng gilid ng photoresist mask, iyon ay, sinisira nito ang mga layer na sakop ng photoresist mula sa gilid. Samakatuwid, sa paggawa ng mga processor, ginagamit ang isang dry etching method, na tinatawag ding plasma. Ginagawang posible ng pamamaraang ito na tumpak na makontrol ang proseso ng pag-ukit, at ang pagkasira ng nakaukit na layer ay nangyayari nang mahigpit sa patayong direksyon.

Gumagamit ang dry etching ng ionized gas (plasma) upang alisin ang silicon dioxide mula sa ibabaw ng wafer, na tumutugon sa ibabaw ng silicon dioxide upang bumuo ng mga pabagu-bago ng produkto.

Matapos ang pamamaraan ng pag-ukit, iyon ay, kapag ang mga nais na lugar ng purong silikon ay nakalantad, ang natitirang bahagi ng photolayer ay tinanggal. Kaya, ang isang pattern ng silikon dioxide ay nananatili sa substrate ng silikon.

Hakbang 6. Pagsasabog (ion implantation)

Alalahanin na ang nakaraang proseso ng pagbuo ng kinakailangang pattern sa isang silicon substrate ay kinakailangan upang lumikha ng mga istruktura ng semiconductor sa mga tamang lugar sa pamamagitan ng pagpapakilala ng isang donor o acceptor na karumihan. Ang proseso ng pagsasama ng mga impurities ay isinasagawa sa pamamagitan ng pagsasabog (Larawan 9), ibig sabihin, pare-parehong pagsasama ng mga atomo ng karumihan sa kristal na sala-sala ng silikon. Upang makakuha ng n-type na semiconductor, kadalasang ginagamit ang antimony, arsenic o phosphorus. Upang makakuha ng isang p-type semiconductor, boron, gallium o aluminyo ay ginagamit bilang isang karumihan.

Ginagamit ang ion implantation para sa proseso ng dopant diffusion. Ang proseso ng pagtatanim ay binubuo sa katotohanan na ang mga ions ng kinakailangang karumihan ay "pinalabas" mula sa mataas na boltahe na accelerator at, pagkakaroon ng sapat na enerhiya, tumagos sa mga layer ng ibabaw ng silikon.

Kaya, sa pagtatapos ng yugto ng pagtatanim ng ion, ang kinakailangang layer ng istraktura ng semiconductor ay nilikha. Gayunpaman, sa mga microprocessor ay maaaring mayroong ilang mga naturang layer. Ang isang karagdagang manipis na layer ng silicon dioxide ay lumago upang lumikha ng susunod na layer sa resultang circuit diagram. Pagkatapos nito, inilapat ang isang layer ng polycrystalline silicon at isa pang layer ng photoresist. Ang ultraviolet radiation ay ipinapasa sa pangalawang maskara at nagha-highlight sa kaukulang pattern sa layer ng larawan. Pagkatapos ang mga yugto ng photolayer dissolution, etching at ion implantation ay susunod muli.

Hakbang 7 Sputtering at Deposition

Ang pagpapataw ng mga bagong layer ay isinasagawa nang maraming beses, habang ang "mga bintana" ay naiwan para sa mga interlayer na koneksyon sa mga layer, na puno ng mga metal na atom; bilang isang resulta, ang mga piraso ng metal ay nilikha sa mga rehiyon na nagsasagawa ng kristal. Kaya, sa modernong mga processor, ang mga link ay itinatag sa pagitan ng mga layer na bumubuo ng isang kumplikadong three-dimensional na pamamaraan. Ang proseso ng paglaki at pagproseso ng lahat ng mga layer ay tumatagal ng ilang linggo, at ang ikot ng produksyon mismo ay binubuo ng higit sa 300 mga yugto. Bilang resulta, daan-daang magkakaparehong processor ang nabuo sa isang silicon wafer.

Upang mapaglabanan ang mga epekto na napapailalim sa mga wafer sa panahon ng proseso ng layering, ang mga silikon na substrate sa una ay ginawang sapat na makapal. Samakatuwid, bago i-cut ang plato sa mga indibidwal na processor, ang kapal nito ay nabawasan ng 33% at ang dumi ay tinanggal mula sa reverse side. Pagkatapos, ang isang layer ng isang espesyal na materyal ay inilapat sa likod na bahagi ng substrate, na nagpapabuti sa pangkabit ng kristal sa kaso ng hinaharap na processor.

Hakbang 8. Huling hakbang

Sa pagtatapos ng cycle ng pagbuo, ang lahat ng mga processor ay lubusang nasubok. Pagkatapos, ang mga tukoy na kristal na nakapasa na sa pagsubok ay pinutol mula sa substrate plate gamit ang isang espesyal na aparato (Larawan 10).

Ang bawat microprocessor ay binuo sa isang proteksiyon na pabahay, na nagbibigay din ng de-koryenteng koneksyon ng microprocessor chip na may mga panlabas na device. Ang uri ng pakete ay depende sa uri at nilalayon na aplikasyon ng microprocessor.

Pagkatapos ma-sealed sa housing, ang bawat microprocessor ay muling susuriin. Ang mga maling processor ay tinatanggihan, at ang mga nagagamit ay sumasailalim sa mga pagsubok sa stress. Ang mga processor ay pinagsunod-sunod batay sa kanilang pag-uugali sa iba't ibang bilis ng orasan at mga boltahe ng supply.

Mga promising na teknolohiya

Ang teknolohikal na proseso para sa paggawa ng mga microcircuits (sa partikular, mga processor) ay isinasaalang-alang namin sa isang napakasimpleng paraan. Ngunit kahit na ang gayong mababaw na pagtatanghal ay ginagawang posible na maunawaan ang mga teknolohikal na paghihirap na kailangang harapin ng isang tao kapag binabawasan ang laki ng mga transistor.

Gayunpaman, bago isaalang-alang ang mga bagong promising na teknolohiya, sagutin natin ang tanong na ibinabanta sa pinakadulo simula ng artikulo: ano ang pamantayan ng disenyo ng proseso ng teknolohikal at kung paano, sa katunayan, naiiba ang pamantayan ng disenyo ng 130 nm mula sa pamantayan ng 180 nm ? Ang 130 nm o 180 nm ay isang katangian na pinakamababang distansya sa pagitan ng dalawang katabing elemento sa isang layer ng microcircuit, iyon ay, isang uri ng grid step kung saan nakatali ang mga elemento ng microcircuit. Kasabay nito, medyo halata na ang mas maliit na laki ng katangiang ito, mas maraming mga transistor ang maaaring mailagay sa parehong lugar ng chip.

Sa kasalukuyan, ang mga processor ng Intel ay gumagamit ng 0.13 micron na proseso ng pagmamanupaktura. Ang teknolohiyang ito ay ginagamit sa paggawa ng Intel Pentium 4 processor na may Northwood core, ang Intel Pentium III processor na may Tualatin core, at ang Intel Celeron processor. Sa kaso ng paggamit ng naturang teknolohikal na proseso, ang kapaki-pakinabang na lapad ng transistor channel ay 60 nm, at ang kapal ng layer ng gate oxide ay hindi lalampas sa 1.5 nm. Sa kabuuan, ang Intel Pentium 4 processor ay naglalaman ng 55 milyong transistor.

Kasabay ng pagtaas ng density ng mga transistor sa isang processor chip, ang 0.13-micron na teknolohiya, na pinalitan ang 0.18-micron, ay may iba pang mga inobasyon. Una, gumagamit ito ng mga koneksyon sa tanso sa pagitan ng mga indibidwal na transistors (sa 0.18 micron na teknolohiya, ang mga koneksyon ay aluminyo). Pangalawa, ang 0.13 micron na teknolohiya ay nagbibigay ng mas mababang paggamit ng kuryente. Para sa teknolohiya ng mobile, halimbawa, nangangahulugan ito na ang pagkonsumo ng kuryente ng mga microprocessor ay nagiging mas kaunti, at ang buhay ng baterya ay mas mahaba.

Well, ang huling pagbabago na nakapaloob sa paglipat sa isang 0.13-micron teknolohikal na proseso ay ang paggamit ng mga silicon wafers (wafer) na may diameter na 300 mm. Alalahanin na bago iyon, karamihan sa mga processor at microcircuits ay ginawa batay sa 200 mm na mga wafer.

Ang pagtaas ng diameter ng wafer ay binabawasan ang gastos ng bawat processor at pinatataas ang ani ng mga produkto na may sapat na kalidad. Sa katunayan, ang lugar ng isang wafer na may diameter na 300 mm ay 2.25 beses na mas malaki kaysa sa lugar ng isang wafer na may diameter na 200 mm, ayon sa pagkakabanggit, at ang bilang ng mga processor na nakuha mula sa isang wafer na may diameter na 300 mm ay higit sa dalawang beses ang laki.

Noong 2003, ang pagpapakilala ng isang bagong teknolohikal na proseso na may mas mababang pamantayan ng disenyo, katulad ng 90-nanometer, ay inaasahan. Ang bagong teknolohiya ng proseso na gagawin ng Intel sa karamihan ng mga produkto nito, kabilang ang mga processor, chipset at kagamitan sa komunikasyon, ay binuo sa 300mm wafer pilot plant ng Intel na D1C sa Hillsboro, Oregon.

Noong Oktubre 23, 2002, inihayag ng Intel Corporation ang pagbubukas ng bagong $2 bilyong pasilidad sa Rio Rancho, New Mexico. Ang bagong planta, na tinatawag na F11X, ay gagamit ng makabagong teknolohiya sa paggawa ng mga processor sa 300mm na mga wafer gamit ang 0.13 micron na proseso ng disenyo. Noong 2003, ililipat ang planta sa isang teknolohikal na proseso na may pamantayang disenyo na 90 nm.

Bilang karagdagan, inihayag na ng Intel ang pagpapatuloy ng pagtatayo ng isa pang pasilidad sa pagmamanupaktura sa Fab 24 sa Leixlip, Ireland, na idinisenyo upang gumawa ng mga bahagi ng semiconductor sa 300mm na silicon na mga wafer na may 90nm na panuntunan sa disenyo. Ang bagong negosyo na may kabuuang lugar na higit sa 1 milyong metro kuwadrado. talampakan na may partikular na malinis na mga silid na may lawak na 160 libong metro kuwadrado. feet ay inaasahang magiging operational sa unang kalahati ng 2004 at kukuha ng higit sa isang libong tao. Ang halaga ng bagay ay humigit-kumulang 2 bilyong dolyar.

Ang 90nm na proseso ay gumagamit ng ilang mga advanced na teknolohiya. Kabilang dito ang pinakamaliit na mass-produced CMOS transistors sa mundo na may haba ng gate na 50 nm (Figure 11), na nagpapataas ng performance habang binabawasan ang konsumo ng kuryente, at ang thinnest gate oxide layer ng anumang transistor na ginawa - 1.2 nm lamang (Figure 12), o mas mababa sa 5 atomic layer, at ang unang pagpapatupad ng industriya ng high performance stressed silicon technology.

Sa mga nakalistang katangian, marahil ang konsepto lamang ng "stressed silicon" ay kailangang magkomento sa (Larawan 13). Sa gayong silikon, ang distansya sa pagitan ng mga atomo ay mas malaki kaysa sa isang maginoo na semiconductor. Ito naman ay nagbibigay-daan sa agos na dumaloy nang mas malayang, katulad ng kung paano gumagalaw nang mas malaya at mas mabilis ang mga sasakyang may mas malalawak na linya.

Bilang resulta ng lahat ng mga pagbabago, ang pagganap ng mga transistor ay napabuti ng 10-20%, habang ang pagtaas ng mga gastos sa produksyon ng 2% lamang.

Bilang karagdagan, ang proseso ng 90nm ay gumagamit ng pitong layer bawat chip (Figure 14), isa pang layer kaysa sa 130nm na proseso, at mga koneksyon sa tanso.

Ang lahat ng feature na ito na sinamahan ng 300mm silicone wafers ay nagbibigay sa Intel ng performance, volume at cost advantages. Nakikinabang din ang mga mamimili, dahil ang bagong teknolohiya ng proseso ng Intel ay nagpapahintulot sa industriya na patuloy na umunlad alinsunod sa Batas ni Moore, na paulit-ulit na pagpapabuti ng pagganap ng processor.

Panimula. 2

1. Mga teknolohiya para sa paggawa ng mga microprocessor. 4

1.2 Ang mga pangunahing yugto ng produksyon. walo

1.3 Lumalagong silicon dioxide at lumilikha ng mga rehiyong conductive. siyam

1.4 Pagsubok. labing-isa

1.5 Paggawa ng kaso. labing-isa

1.6 Mga prospect para sa produksyon. 12

2. Mga tampok ng paggawa ng mga microprocessor. labing-walo

3. Mga teknolohikal na yugto ng produksyon ng mga microprocessor. 26

3.1 Paano ginagawa ang mga chips.. 26

1.2 Nagsisimula ang lahat sa mga substrate. 27

1.3 Produksyon ng mga substrate. 27

1.4 Doping, pagsasabog. 29

1.5 Paglikha ng maskara. tatlumpu

1.6 Photolithography. 31

Konklusyon. 37

Mga Sanggunian.. 38

Panimula

Ang mga modernong microprocessor ay ang pinakamabilis at pinakamatalinong microcircuits sa mundo. Maaari silang magsagawa ng hanggang 4 na bilyong operasyon kada segundo at ginagawa gamit ang maraming iba't ibang teknolohiya. Mula noong simula ng 90s ng ika-20 siglo, nang ang mga processor ay ginamit nang maramihan, dumaan sila sa ilang mga yugto ng pag-unlad. Ang apogee ng pagbuo ng mga istruktura ng microprocessor gamit ang mga umiiral na teknolohiya ng ika-6 na henerasyon na microprocessor ay 2002, nang ito ay naging magagamit upang gamitin ang lahat ng mga pangunahing katangian ng silikon upang makakuha ng mataas na frequency na may pinakamaliit na pagkalugi sa paggawa at paglikha ng mga logic circuit. Ngayon ang kahusayan ng mga bagong processor ay medyo bumabagsak, sa kabila ng patuloy na pagtaas sa dalas ng mga kristal.

Ang microprocessor ay isang integrated circuit na nabuo sa isang maliit na silicon chip. Ang Silicon ay ginagamit sa microcircuits dahil sa ang katunayan na ito ay may mga katangian ng semiconductor: ang electrical conductivity nito ay mas malaki kaysa sa dielectrics, ngunit mas mababa kaysa sa mga metal. Ang silikon ay maaaring gawing parehong insulator na pumipigil sa paggalaw ng mga singil sa kuryente, at isang konduktor - pagkatapos ay malayang dadaan dito ang mga singil ng kuryente. Ang conductivity ng isang semiconductor ay maaaring kontrolin sa pamamagitan ng pagpasok ng mga impurities.

Ang microprocessor ay naglalaman ng milyun-milyong transistor na konektado sa isa't isa ng pinakamanipis na konduktor na gawa sa aluminyo o tanso at ginagamit para sa pagproseso ng data. Ito ay kung paano nabuo ang mga panloob na gulong. Bilang resulta, ang microprocessor ay gumaganap ng maraming mga pag-andar - mula sa matematika at lohikal na mga operasyon hanggang sa pagkontrol sa pagpapatakbo ng iba pang microcircuits at ang buong computer.

Ang isa sa mga pangunahing parameter ng microprocessor ay ang dalas ng kristal, na tumutukoy sa bilang ng mga operasyon sa bawat yunit ng oras, ang dalas ng bus ng system, ang halaga ng panloob na cache ng SRAM. Ang processor ay minarkahan ng dalas ng kristal. Ang dalas ng kristal ay tinutukoy ng dalas ng paglipat ng mga transistor mula sa sarado hanggang sa bukas. Ang kakayahan ng isang transistor na lumipat nang mas mabilis ay tinutukoy ng teknolohiya ng pagmamanupaktura ng mga wafer ng silikon kung saan ginawa ang mga chips. Tinutukoy ng dimensyon ng teknolohikal na proseso ang mga sukat ng transistor (ang kapal nito at haba ng gate). Halimbawa, gamit ang prosesong 90nm na ipinakilala noong unang bahagi ng 2004, ang laki ng transistor ay 90nm at ang haba ng gate ay 50nm.

Ang lahat ng mga modernong processor ay gumagamit ng field-effect transistors. Ang paglipat sa isang bagong teknolohiya ng proseso ay nagbibigay-daan sa iyo na lumikha ng mga transistor na may mas mataas na dalas ng paglipat, mas mababang mga alon ng pagtagas, at mas maliliit na laki. Ang pagbabawas ng laki ay nagbibigay-daan sa iyo upang sabay na bawasan ang lugar ng chip, at samakatuwid ay ang pagwawaldas ng init, at ang isang mas manipis na gate ay nagbibigay-daan sa iyo na mag-aplay ng mas kaunting boltahe para sa paglipat, na binabawasan din ang pagkonsumo ng kuryente at pagwawaldas ng init.

1. Mga teknolohiya para sa paggawa ng mga microprocessor

Ngayon ay may isang kagiliw-giliw na kalakaran sa merkado: sa isang banda, sinusubukan ng mga kumpanya ng pagmamanupaktura na ipakilala ang mga bagong teknikal na proseso at teknolohiya sa kanilang mga bagong produkto sa lalong madaling panahon, sa kabilang banda, mayroong isang artipisyal na pagpigil sa paglago ng processor. mga frequency. Una, nararamdaman ng mga namimili na ang merkado ay hindi ganap na handa para sa susunod na pagbabago sa mga pamilya ng processor, at ang mga kumpanya ay hindi pa nakakatanggap ng sapat na kita mula sa mga benta ng kasalukuyang ginawang mga CPU - ang stock ay hindi pa natutuyo. Ang pamamayani ng kahalagahan ng presyo ng tapos na produkto sa lahat ng iba pang mga interes ng mga kumpanya ay medyo kapansin-pansin. Pangalawa, ang isang makabuluhang pagbawas sa bilis ng "frequency race" ay dahil sa pag-unawa sa pangangailangan na magpakilala ng mga bagong teknolohiya na talagang nagpapataas ng produktibidad na may pinakamababang halaga ng mga gastos sa teknolohiya. Tulad ng nabanggit na, ang mga tagagawa ay nakatagpo ng mga problema sa paglipat sa mga bagong teknikal na proseso.

Ang teknolohikal na pamantayan ng 90 nm ay naging isang medyo seryosong teknolohikal na hadlang para sa maraming mga tagagawa ng chip. Kinumpirma din ito ng TSMC, na gumagawa ng mga chips para sa maraming higante sa merkado tulad ng AMD, nVidia, ATI, VIA. Sa loob ng mahabang panahon, hindi niya naitatag ang paggawa ng mga chips gamit ang 0.09 micron na teknolohiya, na humantong sa isang mababang ani ng mga angkop na kristal. Isa ito sa mga dahilan kung bakit matagal nang ipinagpaliban ng AMD ang pagpapalabas ng mga processor nito na may teknolohiyang SOI (Silicon-on-Insulator). Ito ay dahil sa ang katunayan na sa dimensyon na ito ng mga elemento na ang lahat ng mga uri ng dati ay hindi masyadong kapansin-pansin na mga negatibong salik tulad ng pagtagas ng mga alon, isang malaking pagkalat ng mga parameter at isang exponential na pagtaas sa pagpapalabas ng init ay nagsimulang magpakita ng kanilang mga sarili. Alamin natin ito sa pagkakasunud-sunod.

Tulad ng alam mo, mayroong dalawang leakage current: gate leakage current at subthreshold leakage. Ang una ay sanhi ng kusang paggalaw ng mga electron sa pagitan ng silicon substrate ng channel at ng polysilicon gate. Ang pangalawa ay ang kusang paggalaw ng mga electron mula sa pinagmulan ng transistor patungo sa alisan ng tubig. Ang parehong mga epekto ay humantong sa ang katunayan na ito ay kinakailangan upang taasan ang supply boltahe upang makontrol ang mga alon sa transistor, na negatibong nakakaapekto sa pagwawaldas ng init. Kaya, sa pamamagitan ng pagbawas sa laki ng transistor, una sa lahat, binabawasan namin ang gate nito at ang layer ng silicon dioxide (SiO2), na isang natural na hadlang sa pagitan ng gate at ng channel. Sa isang banda, pinapabuti nito ang bilis ng pagganap ng transistor (oras ng paglipat), ngunit sa kabilang banda, pinapataas nito ang pagtagas. Iyon ay, ito ay lumiliko ng isang uri ng saradong cycle. Kaya't ang paglipat sa 90 nm ay isa pang pagbawas sa kapal ng layer ng dioxide, at sa parehong oras ay isang pagtaas sa mga paglabas. Ang paglaban sa pagtagas ay, muli, isang pagtaas sa mga boltahe ng kontrol, at, nang naaayon, isang makabuluhang pagtaas sa pagbuo ng init. Ang lahat ng ito ay humantong sa isang pagkaantala sa pagpapakilala ng isang bagong teknikal na proseso ng mga kakumpitensya sa merkado ng microprocessor - Intel at AMD.

Ang isang alternatibo ay ang paggamit ng teknolohiyang SOI (silicon on insulator), na kamakailang ipinakilala ng AMD dito

64-bit na mga processor. Gayunpaman, ito ay nagkakahalaga sa kanya ng maraming pagsisikap at pagtagumpayan ang isang malaking bilang ng mga hindi sinasadyang paghihirap. Ngunit ang teknolohiya mismo ay nagbibigay ng isang malaking bilang ng mga pakinabang na may medyo maliit na bilang ng mga disadvantages. Ang kakanyahan ng teknolohiya, sa pangkalahatan, ay lubos na lohikal - ang transistor ay pinaghihiwalay mula sa silikon na substrate ng isa pang manipis na layer ng insulator. Mga plus - timbang. Walang hindi makontrol na paggalaw ng mga electron sa ilalim ng transistor channel, na nakakaapekto sa mga de-koryenteng katangian nito - muli. Matapos ilapat ang kasalukuyang pag-unlock sa gate, ang oras ng ionization ng channel sa estado ng operating, hanggang sa ang daloy ng operating sa pamamagitan nito, ay nabawasan, iyon ay, ang pangalawang key parameter ng pagganap ng transistor ay nagpapabuti, ang turn-on / turn-off nito. ang oras ay dalawa. O, sa parehong bilis, maaari mo lamang babaan ang kasalukuyang pag-unlock - tatlo. O maghanap ng ilang kompromiso sa pagitan ng pagtaas ng bilis ng trabaho at pagbabawas ng boltahe. Habang pinapanatili ang parehong kasalukuyang pag-unlock, ang pagtaas sa pagganap ng transistor ay maaaring hanggang sa 30%, kung iiwan mo ang dalas ng pareho, na may diin sa pag-save ng enerhiya, pagkatapos ay maaaring magkaroon ng isang malaking plus - hanggang sa 50%. Sa wakas, ang mga katangian ng channel ay nagiging mas predictable, at ang transistor mismo ay nagiging mas lumalaban sa mga sporadic error, tulad ng mga sanhi ng cosmic particle na pumapasok sa substrate ng channel at nag-ionize nito nang hindi inaasahan. Ngayon, ang pagpasok sa substrate na matatagpuan sa ilalim ng layer ng insulator, hindi nila naaapektuhan ang pagpapatakbo ng transistor sa anumang paraan. Ang tanging disbentaha ng SOI ay kailangan mong bawasan ang lalim ng rehiyon ng emitter/collector, na direkta at direktang nakakaapekto sa pagtaas ng resistensya nito habang bumababa ang kapal.

At sa wakas, ang pangatlong dahilan na nag-ambag sa pagbagal ng paglago ng dalas ay ang mababang aktibidad ng mga kakumpitensya sa merkado. Masasabing naging abala ang lahat sa kani-kanilang mga gawain. Ang AMD ay nakikibahagi sa malawakang pagpapakilala ng 64-bit na mga processor, para sa Intel ito ay isang panahon ng pagpapabuti ng bagong teknikal na proseso, pag-debug para sa mas mataas na ani ng mga angkop na kristal.

Ang taon na nagsimula ay dapat magdala sa amin ng maraming balita mula sa larangan ng teknolohiya, dahil sa taong ito ang parehong mga kumpanya ay dapat lumipat sa 90 nm na pamantayan ng teknolohiya. Ngunit hindi ito nangangahulugan ng isang bagong mabilis na pagtaas sa mga frequency ng processor, sa halip ang kabaligtaran. Sa una, magkakaroon ng katahimikan sa merkado: ang mga kakumpitensya ay magsisimulang gumawa ng mga CPU batay sa mga bagong teknikal na proseso, ngunit sa mga lumang frequency. Habang pinagkadalubhasaan ang proseso ng produksyon, magsisimula ang ilang pagtaas sa dalas ng mga chips. Malamang, hindi na ito kapansin-pansin tulad ng dati. Sa pagtatapos ng 2004, kapag ang 90nm die yield ay tumaas nang malaki, inaasahan ng Intel na maabot ang pinakamataas na 4GHz, o higit pa. Ang mga processor ng AMD ay darating na may ilang tradisyunal na frequency lag, na, sa pangkalahatan, ay hindi nakakaapekto sa pagganap gaya ng mga tampok ng microarchitecture.

Kaya, ang pangangailangan na lumipat sa mga bagong teknikal na proseso ay halata, ngunit ito ay ibinibigay sa mga technologist sa bawat oras na may matinding kahirapan. Mga unang processor

Ang Pentium (1993) ay ginawa ayon sa teknolohiyang proseso ng 0.8 micron, pagkatapos ay 0.6 micron. Noong 1995, ang 0.35 micron na teknolohiya ng proseso ay ginamit sa unang pagkakataon para sa ika-6 na henerasyong mga processor. Noong 1997 nagbago ito sa 0.25 microns, at noong 1999 hanggang 0.18 microns. Ang mga modernong processor ay ginawa gamit ang 0.13 at 0.09 micron na teknolohiya, ang huli ay ipinakilala noong 2004. Tulad ng nakikita mo, para sa mga teknikal na proseso na ito, ang batas ni Moore ay sinusunod, na nagsasaad na bawat dalawang taon ang dalas ng mga kristal ay nagdodoble sa pagtaas ng bilang ng mga transistor mula sa kanila. Ang teknolohikal na proseso ay nagbabago sa parehong bilis. Totoo, sa hinaharap ang "frequency race" ay hihigit sa batas na ito. Pagsapit ng 2006, plano ng Intel na makabisado ang 65-nm process technology, at 2009 - 32-nm. Ang prinsipyo ng batas ni Moore ay ipinapakita sa Figure 1.

Figure 1 - Ang prinsipyo ng batas ni Moore.

Narito na ang oras upang alalahanin ang istraktura ng transistor, ibig sabihin, isang manipis na layer ng silikon dioxide, isang insulator na matatagpuan sa pagitan ng gate at ng channel, at gumaganap ng isang ganap na nauunawaan na function - isang hadlang sa mga electron na pumipigil sa pagtagas ng kasalukuyang gate. Malinaw, ang mas makapal na layer na ito, mas mahusay na gumaganap ang mga insulating function nito, ngunit ito ay isang mahalagang bahagi ng channel, at hindi gaanong halata na kung babawasan natin ang haba ng channel (laki ng transistor), kailangan nating bawasan ang kapal nito, at, bukod dito, napakabilis. Sa pamamagitan ng paraan, sa nakalipas na ilang dekada, ang kapal ng layer na ito ay may average na halos 1/45 ng buong haba ng channel. Ngunit ang prosesong ito ay may katapusan - tulad ng sinabi ng Intel limang taon na ang nakakaraan, kung patuloy mong gagamitin ang SiO2, tulad ng nangyari sa nakalipas na 30 taon, ang pinakamababang kapal ng layer ay magiging 2.3. nm, kung hindi, ang kasalukuyang pagtagas ng kasalukuyang gate ay makakakuha ng mga hindi makatotohanang halaga.

Hanggang kamakailan, walang nagawa upang mabawasan ang pagtagas ng subchannel, ngunit ngayon ay nagsisimula nang magbago ang sitwasyon, dahil ang kasalukuyang operating,

kasama ng shutter time, ay isa sa dalawang pangunahing

Ang mga parameter na nagpapakilala sa bilis ng transistor, at ang pagtagas sa off state ay direktang nakakaapekto dito - upang mapanatili ang kinakailangang kahusayan ng transistor, kinakailangan, nang naaayon, upang itaas ang kasalukuyang operating, kasama ang lahat ng kasunod na mga kondisyon.

1.2 Pangunahing hakbang sa produksyon

Ang paggawa ng microprocessor ay isang kumplikadong proseso na kinabibilangan ng higit sa 300 yugto. Ang mga microprocessor ay nabuo sa ibabaw ng manipis na pabilog na mga plato ng silikon - mga substrate, bilang isang resulta ng isang tiyak na pagkakasunud-sunod ng iba't ibang mga proseso ng pagproseso gamit ang mga kemikal, gas at ultraviolet radiation.

Ang mga substrate ay karaniwang 200 millimeters o 8 pulgada ang lapad. Gayunpaman, lumipat na ang Intel sa 300 mm o 12-inch na mga wafer. Ginagawang posible ng mga bagong plato na makakuha ng halos 4 na beses na mas maraming kristal, at ang ani ay mas mataas. Ang mga wafer ay ginawa mula sa silikon, na pinino, natunaw at pinalaki sa mahabang cylindrical na kristal. Ang mga kristal ay pinuputol sa manipis na mga plato at pinakintab hanggang sa ang mga ibabaw nito ay makinis na salamin at walang mga depekto. Dagdag pa, ang thermal oxidation (pagbuo ng isang SiO2 film), photolithography, impurity diffusion (phosphorus), epitaxy (layer buildup) ay isinasagawa nang sunud-sunod na cyclically repeating.

Sa proseso ng pagmamanupaktura ng mga microcircuits, ang mga manipis na layer ng mga materyales ay inilalapat sa mga blangko na plato sa anyo ng maingat na kinakalkula na mga pattern. Hanggang sa ilang daang microprocessor ang inilalagay sa isang plato, ang paggawa nito ay nangangailangan ng higit sa 300 mga operasyon. Ang buong proseso ng mga processor ng pagmamanupaktura ay maaaring nahahati sa ilang mga yugto: lumalaki ang silikon dioxide at paglikha ng mga rehiyon ng conductive, pagsubok, pagmamanupaktura ng pakete at paghahatid.

1.3 Lumalagong silicon dioxide at lumilikha ng mga rehiyong conductive

Ang proseso ng pagmamanupaktura ng isang microprocessor ay nagsisimula sa "paglaki" ng isang insulating layer ng silicon dioxide sa ibabaw ng isang makintab na plato. Ang yugtong ito ay isinasagawa sa isang electric oven sa napakataas na temperatura. Ang kapal ng layer ng oxide ay depende sa temperatura at oras na ginugugol ng plato sa pugon.

Sinusundan ito ng photolithography - isang proseso kung saan nabuo ang isang pattern sa ibabaw ng plato. Una, ang isang pansamantalang layer ng light-sensitive na materyal, isang photoresist, ay inilalapat sa plato, kung saan ang isang imahe ng mga transparent na seksyon ng template, o photomask, ay inaasahang gamit ang ultraviolet radiation. Ang mga maskara ay ginawa sa panahon ng disenyo ng processor at ginagamit upang bumuo ng mga pattern ng circuit sa bawat layer ng processor. Sa ilalim ng impluwensya ng radiation, ang mga nakalantad na lugar ng photolayer ay natutunaw, at sila ay tinanggal gamit ang isang solvent (hydrofluoric acid), na nagpapakita ng silikon dioxide na pinagbabatayan ng mga ito.

Ang nakalantad na silica ay inalis sa pamamagitan ng prosesong tinatawag na "etching". Ang natitirang layer ng larawan ay aalisin, na nag-iiwan ng pattern ng silicon dioxide sa wafer. Bilang resulta ng isang bilang ng mga karagdagang operasyon ng photolithography at etching, ang polycrystalline silicon, na may mga katangian ng isang konduktor, ay inilapat din sa wafer. Sa susunod na operasyon, na tinatawag na "doping", ang mga nakalantad na lugar ng silicon wafer ay binomba ng mga ion ng iba't ibang elemento ng kemikal, na bumubuo ng mga negatibo at positibong singil sa silikon, na nagbabago sa kondaktibiti ng kuryente ng mga lugar na ito.

Ang pagpapataw ng mga bagong layer na may kasunod na pag-ukit ng circuit ay isinasagawa nang maraming beses, habang para sa mga interlayer na koneksyon sa mga layer ay "mga bintana" ay naiwan, na puno ng metal, na bumubuo ng mga de-koryenteng koneksyon sa pagitan ng mga layer. Sa 0.13 micron na teknolohiya ng proseso nito, gumamit ang Intel ng mga copper conductor. Sa 0.18 micron na proseso ng pagmamanupaktura at mga nakaraang proseso ng henerasyon, ginamit ng Intel ang aluminyo. Ang parehong tanso at aluminyo ay mahusay na konduktor ng kuryente. Kapag ginamit ang teknolohiyang proseso ng 0.18-micron, ginamit ang 6 na layer; noong ipinakilala ang teknolohiyang proseso ng 90 nm noong 2004, ginamit ang 7 layer ng silikon.

Ang bawat layer ng processor ay may sariling pattern, sama-sama ang lahat ng mga layer na ito ay bumubuo ng isang three-dimensional na electronic circuit. Ang aplikasyon ng mga layer ay paulit-ulit na 20-25 beses sa loob ng ilang linggo.

1.4 Pagsubok

Ang mga wafer ng silikon ay dapat na sa simula ay sapat na makapal upang mapaglabanan ang mga stress na nararanasan ng mga substrate sa panahon ng proseso ng layering. Samakatuwid, bago i-cut ang plato sa mga indibidwal na microprocessor, ang kapal nito ay nabawasan ng 33% gamit ang mga espesyal na proseso at ang dumi ay tinanggal mula sa reverse side. Pagkatapos, ang isang layer ng espesyal na materyal ay inilapat sa reverse side ng "thinner" plate, na nagpapabuti sa kasunod na pangkabit ng kristal sa kaso. Bilang karagdagan, ang layer na ito ay nagbibigay ng electrical contact sa pagitan ng rear surface ng integrated circuit at ang package pagkatapos ng assembly.

Pagkatapos nito, ang mga plato ay nasubok upang suriin ang kalidad ng lahat ng mga operasyon sa pagproseso. Upang matukoy kung ang mga processor ay gumagana nang maayos, ang kanilang mga indibidwal na bahagi ay nasubok. Kung may nakitang mga pagkakamali, sinusuri ang mga ito upang maunawaan kung anong yugto ng pagproseso ang nangyaring pagkabigo.

Ang mga de-koryenteng probe ay konektado sa bawat processor at inilapat ang kapangyarihan. Ang mga processor ay sinusuri ng computer, na tumutukoy kung ang mga katangian ng mga manufactured processor ay nakakatugon sa mga tinukoy na kinakailangan.

1.5 Paggawa ng katawan

Pagkatapos ng pagsubok, ang mga wafer ay ipinadala sa isang planta ng pagpupulong kung saan sila ay pinutol sa maliliit na parihaba, bawat isa ay naglalaman ng isang integrated circuit. Ang isang espesyal na precision saw ay ginagamit upang paghiwalayin ang plato. Ang mga hindi gumaganang kristal ay tinanggihan.

Ang bawat kristal ay inilalagay sa isang indibidwal na kaso. Pinoprotektahan ng case ang kristal mula sa mga panlabas na impluwensya at ibinibigay ang koneksyon sa kuryente nito sa board kung saan ito ikakabit pagkatapos. Ang mga maliliit na bola ng panghinang na matatagpuan sa ilang mga punto sa kristal ay ibinebenta sa mga electrical lead ng pakete. Ngayon ang mga de-koryenteng signal ay maaaring dumaloy mula sa board papunta sa chip at vice versa.

Sa mga processor sa hinaharap, gagamit ang Intel ng teknolohiyang BBUL, na magbibigay-daan sa paglikha ng mga panimulang bagong kaso na may mas kaunting pag-aalis ng init at kapasidad sa pagitan ng mga binti ng CPU.

Matapos mai-install ang die sa package, susuriin muli ang processor upang matukoy kung gumagana ito. Ang mga maling processor ay tinatanggihan, at ang mga nagagamit ay sumasailalim sa mga pagsubok sa stress: pagkakalantad sa iba't ibang kondisyon ng temperatura at halumigmig, pati na rin ang mga electrostatic discharge. Pagkatapos ng bawat stress test, sinusuri ang processor upang matukoy ang functional state nito. Ang mga processor ay pinagsunod-sunod batay sa kanilang pag-uugali sa iba't ibang bilis ng orasan at mga boltahe ng supply.

Paghahatid. Ang mga processor na nakapasa sa pagsubok ay pumunta sa pangwakas na kontrol, ang gawain kung saan ay upang kumpirmahin na ang mga resulta ng lahat ng mga nakaraang pagsubok ay tama, at ang mga parameter ng integrated circuit ay tumutugma sa itinatag na mga pamantayan o kahit na lumampas sa kanila. Ang lahat ng mga processor na pumasa sa output control ay may label at nakabalot para sa paghahatid sa mga customer

1.6 Pananaw sa produksyon

Itinatag nina Robert Noyce at Gordon Moore noong 1968, itinakda ng Intel (Integrated Electronics) ang sarili nitong layunin na gamitin ang mga tagumpay ng teknolohiyang semiconductor upang lumikha ng mataas na pagganap at kumplikadong mga elektronikong aparato sa isang silicon chip: malaking memorya, mga processor, mga bloke ng interface . Ang unang produkto ng kumpanya ay isang Schottky bipolar transistor memory chip na inilabas noong 1969. Inanunsyo ng Intel ang i4004, ang unang microprocessor sa mundo na idinisenyo para gamitin sa mga calculator, noong Nobyembre 1971. Ang 4-bit na processor na ito ay naglalaman ng 2300 p-channel MOS transistors na inilagay sa isang chip na may sukat na ​​​​​​3.8x2.8 mm, at nagtrabaho sa dalas ng orasan na 108 kHz, na nagbibigay ng addressing ng 4 KB ng ROM at 512 bytes ng RAM. Ito ang unang pag-unlad ng Intel.

Ang Intel Pentium 4 processor ay ang pinakamodernong processor na magagamit ngayon. Ang unang Pentium 4 (codename Willamette) ay lumitaw noong 2000. Ito ay isang panimula na bagong processor na may hyperpipeline (Hyper pipelining) - na may pipeline na binubuo ng 20 yugto, bawat isa ay pinaikli. Binary na katugma sa mga nakaraang henerasyon ng mga processor ng arkitektura ng Intel. Ayon sa Intel, ang mga processor na nakabatay sa teknolohiyang ito ay maaaring makamit ang pagtaas ng dalas ng humigit-kumulang 40 porsiyento sa P6 na pamilya na may parehong proseso ng pagmamanupaktura. Ang CPU na ito ay ginawa gamit ang teknolohiya ng Intel NetBurst:

Teknolohiya ng hyper-pipelining: Ang pinahabang haba ng pipeline ay nagpapabuti sa throughput ng processor.

SSE2 Streaming SIMD Extension Set: 144 bagong tagubilin para mapabilis ang malawak na hanay ng mga hinihinging application

Mas Mabilis na Instruction Execution Engine: Ang arithmetic logic block ay tumatakbo nang dalawang beses sa clock speed ng processor, na nagpapabilis sa kritikal na performance area na ito

128-bit floating-point unit: Ang mataas na pagganap ng floating-point na pagganap ay nagpapahusay sa 3D visualization, mga application sa paglalaro, at scientific computing

128-bit integer SIMD engine: Pinapabilis ang video, pagsasalita, pag-encrypt, pagpoproseso ng larawan at larawan.

Level 1 Execution Trace Cache: Makabuluhang nagpapabuti sa kahusayan ng cache ng pagtuturo, na nagma-maximize sa pagganap ng mga madalas na ina-access na mga seksyon ng code

Advanced Dynamic Execution Technology: Ang pinahusay na hula sa sangay ay nagpapabuti sa pagganap para sa lahat ng 32-bit na application sa pamamagitan ng pag-optimize ng pagkakasunud-sunod ng pagtuturo

Temperature control: Ginagamit upang protektahan ang mga motherboard sa pamamagitan ng pagtukoy kapag ang temperatura ay lumampas sa limitasyon

Built-in na Self-Testing Engine (BIST): Isang mekanismo para sa pagsuri para sa firmware at malalaking logic array error, pati na rin sa pagsubok ng mga cache ng pagtuturo, data cache, translation buffer, at ROM.

Subukan ang access port at boundary scan engine batay sa pamantayan ng IEEE 1149. Nagbibigay-daan sa iyong subukan ang Pentium 4 processor at ang koneksyon nito sa system sa pamamagitan ng karaniwang interface.

Isang 100 (400) MHz system bus (Quad-pumped, QPB) ang ginamit, na nagbibigay ng bandwidth na 3.2 GB / s kumpara sa isang 133 MHz bus na may bandwidth na 1.06 GB / s para sa Pentium III. Sa katunayan, sa isang pagtaas sa bilang ng mga yugto, ang dalas ng CPU ay tumataas, ngunit ang mga operasyon ay naproseso nang mas matagal. Kaya, si Willamette ay naging "tanga" sa pagtaas ng dalas; ang mga operasyon ay nagsimulang dumaan sa mas malaking bilang ng mga hakbang, at ang oras ng pagproseso para sa isang pagtuturo ay tumaas. Kaya, ang processor ay naging mahina, kahit na may isang mahusay na FSB, ang pagganap nito ay hindi gaanong naiiba sa Tualatin, at ang presyo, kabilang ang para sa chipset at RDRAM memory, ay hindi nasiyahan, at hindi ito partikular na hinihiling.

Mga pagtutukoy: teknolohiya ng produksyon: 0.18 microns; dalas ng orasan: 1.3-2 GHz; unang antas ng cache: 8 +12 KB; pangalawang antas ng cache gamit ang Advanced na Transfer Cache na teknolohiya 256 KB (full-speed); CPU

32-bit; data bus 64-bit (400 MHz); connector Socket-423 at Socket-478; core boltahe - 1.75 V.

Upang maibalik ang mga bagay sa pangunahing mga segment ng pagganap at pagganap, ang Tualatin ay naiwan sa ilalim ng Celeron, habang ang Intel ay nagpakilala ng bagong Northwood core na ginawa gamit ang 0.13 micron na teknolohiya. Mayroon na ngayong 3 pagbabago: Northwood-A na may 100 (400), Northwood-B 133 (533) MHz at Northwood-C 200 (800) MHz system bus. Ang tanging pagkakaiba sa arkitektura ay ang 0.13-micron na teknolohiya sa pagmamanupaktura at ang L2 cache ay tumaas sa 512 KB, na naglagay sa Intel sa pangunguna sa ngayon. Ang pangunahing katunggali - ang processor ng Athlon XP batay sa core ng Barton - ay may humigit-kumulang sa parehong mga parameter, maliban sa isang mas maliit na bilang ng mga yugto sa pipeline, at, nang naaayon, isang mas mababang dalas ng kristal at ang sistema ng bus. Ang parehong mga processor ay may halos parehong pagganap.

Pansamantala, inilipat din ng Intel ang value segment sa P4 Willamette-128 core. Ito ay isang 32-bit superscalar CISC core ng IA-32 architecture, na ginawa ayon sa mga teknolohikal na pamantayan ng 0.18 microns, ay may 8 KB na first-level na cache para sa data at isang trace cache para sa 12 thousand microops, isang mahabang pipeline para sa 20 yugto; ang panlabas na bus ay may kapasidad na 64 bits, dalas ng 100 (400) MHz, isang quadruple na stream ng data (katumbas ng dalas ng 400 MHz). Ang L2 cache na binuo sa core ng orihinal na Willamette ay 256 KB, ngunit ang Celeron's ay pinutol hanggang 128 KB. Available sa mga frequency ng orasan na 1.7-2.4 GHz. Ang pagganap ay mas mababa kaysa sa AMD Duron core Morgan at Applebred.

Noong 2003, inihayag ng Intel ang isang bagong tampok ng Northwood core - Ang teknolohiya ng Hyper-Threading ay nagbibigay-daan sa iyo na artipisyal na iparallelize ang code ng program sa ilang mga thread ("mga thread") at sabay-sabay na isagawa ang mga ito habang tinutularan ang pagkakaroon ng pangalawang processor sa isang chip. Sa kasong ito, ang lahat ng hindi nagamit na mga bloke ng CPU ay ginagamit, na nagbibigay-daan sa pinakamabisang paggamit ng mga bloke ng CPU.

Ang huling desktop Pentium 4 batay sa Northwood core ay isang modelo na may clock speed na 3.40 GHz at 512 KB ng L2.2 cache. Noong Pebrero 2004, inihayag ng Intel ang bagong Prescott core para sa Pentium 4, na ginawa gamit ang 0.09 micron na teknolohiya na may 1 MB L2 cache. Batay sa bagong core, ang mga processor na may mga frequency mula 2.80 GHz hanggang 3.40 GHz ay ​​ilalabas sa ngayon. Ang mga modelo na may 800 MHz bus sa 2.80, 3, 3.20 at 3.40 GHz ay ​​may label na E upang makilala ang mga ito mula sa mga modelo na may parehong frequency at bus sa Northwood core. Sa ikatlong quarter ng 2004, ang Pentium 4 ay ilalabas na may bilis ng orasan na 3.80 GHz, at sa pagtatapos ng taon ay posible na asahan ang pananakop ng simbolikong milestone na 4 GHz.

Ang pangunahing "mga tampok" ng bagong core ay ang kumpletong muling disenyo nito, isang pipeline na pinalawig sa 31 yugto, isang bagong teknolohiya sa pagmamanupaktura gamit ang strained silicon na teknolohiya at isang CDO dielectric sa mga interconnect, pati na rin ang 13 bagong mga tagubilin (SSE3), pinahusay na Hyper-Threading teknolohiya, hula sa paglipat at paunang pagkuha ng cache, at pamamahala ng kuryente.

Bilang karagdagan, ang mga operasyon ng pagpaparami ng integer ay pinabilis, ang mga karagdagang write buffer ay ipinakilala. Bilang karagdagan, ang bagong produkto ay dapat magkaroon ng suporta para sa 64-bit na mga tagubilin, na hindi tugma sa 64-bit na mga tagubilin sa AMD at naka-block, hindi bababa sa ngayon. Kasama sa bagong processor ang teknolohiya ng pag-encrypt ng data ng hardware ng LaGrande, ngunit lalabas ang suporta sa software sa ibang pagkakataon. Ang bagong die ay may sukat na 112 mm2 at naglalaman ng 125 milyong transistor. Dahil dito, nagbago din ang thermal regime ng bagong processor - ang detalye ng FMB 1.5. Pinalawak na ngayon ng thermal package ang mga saklaw nito: ang mas lumang modelo ay magkakaroon ng heat dissipation na 103 watts. Nagdudulot ito ng mga isyu sa compatibility sa karamihan ng mga motherboard na available. Sa ngayon, ang lahat ng mga processor ay may Socket 478, ngunit dahil sa pagtaas ng pagkonsumo ng kuryente, malapit na itong papalitan ng Socket 775 na may 775 pin, ayon sa pagkakabanggit. Ang mga presyo para sa linyang ito ay mula sa $163 hanggang $417, ngunit malapit nang makahabol sa Northwood upang pasiglahin ang demand.

Kasabay nito, binubuo ng Intel ang teknolohiyang EPIC na ginagamit sa mga 64-bit na server processor nito. Ang teknolohiyang ito, na ginagamit sa paggawa ng modernong mga processor ng Intel Itanium 2, ay nagpapahiwatig ng buong paralelismo ng mga tagubilin na ipinadala ng compiler sa processor. Ang arkitektura na ito ay tinatawag na IA-64.

Gayunpaman, ang tradisyonal na arkitektura ng IA-32 ay hindi pa ganap na naubos ang sarili nito, kaya inaasahan ang pagkakaroon nito hanggang 2006. Masyado pang maaga para pag-usapan ang taong 2005, dahil ang convergence ay nakakakuha ng momentum, at ang batas ni Moore ay may bisa pa rin. Bagaman, sa prinsipyo, malinaw na ang pagtaas ng dalas at ang pagtaas ng cache ay hindi na nagdadala ng tamang pagtaas sa pagganap, kaya nagpasya ang mga kumpanya na umasa sa teknolohiya. Ang pagtaas sa dalas habang pinapanatili ang paglago ng paglabas ng init ay hindi na posible dahil sa isang matalim na pagtaas sa mga tumutulo na alon ng mga transistor. Dahil ang microarchitecture ay hindi maaaring mapabuti nang walang katiyakan, at walang punto doon, malinaw na ang hinaharap ay nakasalalay sa pagsasama ng iba't ibang mga teknolohiya at kakayahan sa mga chips. Kaya ang Intel sa sektor ng server ay umaasa sa multi-core, at sa desktop segment - sa multi-threading. Ang AMD, gayunpaman, ay hindi nagnanais na gumawa ng malaking pamumuhunan sa naturang pananaliksik, kaagad na "pumupunta tulad ng isang kabayo": saanman ito nagtataguyod ng teknolohiya ng produksyon ng SOI (Silicon-on-Insulator) at umaasa sa pagpapalawak ng microarchitecture sa 64 bits, pati na rin ang sa HyperTransport bus.

2. Mga tampok ng paggawa ng mga microprocessor

Ito ay kilala na ang mga umiiral na CMOS transistors ay may maraming mga limitasyon at hindi papayagan ang pagtaas ng mga frequency ng processor sa malapit na hinaharap bilang painlessly. Sa pagtatapos ng 2003, sa kumperensya ng Tokyo, gumawa ang Intel ng isang napakahalagang anunsyo tungkol sa pagbuo ng mga bagong materyales para sa mga semiconductor transistors ng hinaharap. Una sa lahat, pinag-uusapan natin ang tungkol sa isang bagong transistor gate dielectric na may mataas na dielectric constant (ang tinatawag na "high-k") na materyal, na gagamitin upang palitan ang silicon dioxide (SiO2) na ginagamit ngayon, pati na rin ang bagong mga haluang metal na katugma sa bagong gate dielectric. Ang solusyon na iminungkahi ng mga mananaliksik ay binabawasan ang kasalukuyang pagtagas ng 100 beses, na nagpapahintulot sa iyo na lumapit sa pagpapakilala ng isang proseso ng pagmamanupaktura na may pamantayan sa disenyo na 45 nanometer. Itinuturing ito ng mga eksperto bilang isang maliit na rebolusyon sa mundo ng mga microelectronic na teknolohiya.

Upang maunawaan kung ano ang pinag-uusapan natin, tingnan muna natin ang isang maginoo na MOSFET, batay sa kung saan ang mga pinaka-kumplikadong CPU ay ginawa. Ang MOSFET ay ipinapakita sa Figure 2.

Larawan 2 - MOSFET.

Sa loob nito, ang isang conductive polysilicon gate ay pinaghihiwalay mula sa transistor channel sa pamamagitan ng thinnest (lamang na 1.2 nm o 5 atoms ang kapal) na layer ng silicon dioxide (isang materyal na ginamit para sa mga dekada bilang isang gate dielectric).

Ang ganitong maliit na kapal ng dielectric ay kinakailangan upang makakuha ng hindi lamang maliliit na sukat ng transistor sa kabuuan, kundi pati na rin para sa pinakamataas na pagganap nito (ang mga sisingilin na particle ay gumagalaw nang mas mabilis sa pamamagitan ng gate, bilang isang resulta kung saan ang naturang VT ay maaaring lumipat ng hanggang sa 10 bilyong beses bawat segundo)

Pinasimple - mas malapit ang gate sa transistor channel (iyon ay, mas payat ang dielectric), ang "mas malaking epekto" sa mga tuntunin ng bilis na magkakaroon ito sa mga electron at butas sa transistor channel. Ang hitsura ng insulating layer ng gate ay ipinapakita sa Figure 3.

Figure 3 - Panlabas na view ng insulating layer ng gate.

Samakatuwid, ang kahalagahan ng pagtuklas ng mga siyentipiko ng Intel ay hindi maaaring maliitin. Pagkatapos ng limang taon ng pananaliksik sa mga laboratoryo, ang mga korporasyon ay nakabuo ng isang espesyal na materyal upang palitan ang tradisyonal na silikon dioxide sa maginoo na ruta ng pagmamanupaktura ng chip. Ang mga kinakailangan para sa naturang materyal ay napakaseryoso: mataas na kemikal at mekanikal (sa atomic na antas) na pagkakatugma sa silikon, kadalian ng produksyon sa isang solong cycle ng tradisyonal na teknolohiya ng proseso ng silikon, ngunit ang pinakamahalaga - mababang pagtagas at mataas na dielectric na pare-pareho.

Kung tayo ay nahihirapan sa mga pagtagas, kung gayon ang kapal ng dielectric ay dapat na tumaas sa hindi bababa sa 2-3 nm (tingnan ang figure sa itaas). Upang mapanatili ang nakaraang transconductance ng transistor (dependence ng kasalukuyang sa boltahe), kinakailangan na proporsyonal na taasan ang dielectric na pare-pareho ng dielectric na materyal. Ang isang insulator na may mataas na dielectric constant ay ipinapakita sa Figure 4.

Larawan 4 - Isang insulator na may mataas na dielectric constant.

Kung ang permeability ng bulk silicon dioxide ay katumbas ng 4 (o bahagyang mas mababa sa ultrathin layers), kung gayon ang isang makatwirang halaga ng dielectric constant ng bagong "Intel" dielectric ay maaaring ituring na isang halaga sa rehiyon ng 10-12. Sa kabila ng katotohanan na mayroong maraming mga materyales na may tulad na permittivity (capacitor ceramics o isang solong kristal ng silikon), ang mga kadahilanan ng teknolohikal na pagkakatugma ng mga materyales ay hindi gaanong mahalaga dito. Samakatuwid, para sa bagong high-k-materyal, isang high-precision deposition na proseso ang binuo, na ipinapakita sa Figure 5, kung saan ang isang molekular na layer ng materyal na ito ay nabuo sa isang cycle.

Figure 5 - Scheme ng high-precision na proseso ng paglalapat ng High-K layer.

Batay sa larawang ito, maaaring ipagpalagay na ang bagong materyal ay isa ring oksido. Bukod dito, monoxide, na nangangahulugang ang paggamit ng mga materyales pangunahin sa pangalawang pangkat, halimbawa, magnesiyo, sink o kahit na tanso.

Ngunit ang bagay ay hindi limitado sa dielectric. Kinakailangan din na baguhin ang materyal ng shutter mismo - ang karaniwang polycrystalline silicon. Ang katotohanan ay ang pagpapalit ng silikon dioxide na may mataas na k dielectric ay humahantong sa mga problema ng pakikipag-ugnayan sa polycrystalline silicon (ang band gap ng isang transistor ay tumutukoy sa pinakamababang posibleng boltahe para dito). Ang mga problemang ito ay maaaring alisin sa pamamagitan ng paggamit ng mga espesyal na gate metal para sa parehong mga uri ng transistors (nMOS at pMOS) kasama ng isang espesyal na proseso ng pagmamanupaktura. Ang kumbinasyong ito ng mga materyales ay nakakamit ng record-breaking na pagganap ng transistor at katangi-tanging mababa ang leakage currents, 100 beses na mas mababa kaysa sa kasalukuyang mga materyales. Sa kasong ito, wala nang tuksong gamitin ang mas mahal na teknolohiya ng SOI (silicon on insulator) upang labanan ang mga pagtagas, gaya ng ginagawa ng ilang pangunahing tagagawa ng microprocessor. Ang mga katangian ng High-K coated transistors ay ipinapakita sa Figure 6.

Figure 6 - Mga katangian ng High-K coated transistors.

Napansin din namin ang isa pang teknolohikal na pagbabago mula sa Intel - strained silicon na teknolohiya, na ginamit sa unang pagkakataon sa 90-nanometer na mga processor na Prescott at Dothan. Sa wakas, ipinaliwanag nang detalyado ng Intel kung paano nabuo ang mga layer ng stressed silicon sa mga istruktura ng CMOS nito. Ang isang CMOS cell ay binubuo ng dalawang transistors, isang nMOS at isang pMOS. Ang isang CMOS cell ng dalawang transistor ay ipinapakita sa Figure 7.

Figure 7 - CMOS cell ng dalawang transistors.

Sa una (n-MOS), ang transistor channel (n-channel) ay nagsasagawa ng kasalukuyang sa tulong ng mga electron (negatively charged particles), at sa pangalawa (p-MOS) - sa tulong ng mga butas (conditionally positively charged particles ). Alinsunod dito, ang mga mekanismo ng strained silicon formation sa dalawang kasong ito ay magkaiba. Para sa n-MOS transistor, ang isang panlabas na patong na may isang layer ng silicon nitride (Si3N4) ay ginagamit, na, dahil sa mga mekanikal na stress, bahagyang (sa isang bahagi ng isang porsyento) ay umaabot (sa direksyon ng kasalukuyang daloy) ang silikon na kristal sala-sala sa ilalim ng gate, bilang isang resulta kung saan ang channel operating kasalukuyang pagtaas ng 10% (medyo pagsasalita, ito ay nagiging mas maluwang para sa mga electron upang ilipat sa direksyon ng channel). Sa mga p-MOS transistors, ang kabaligtaran ay totoo: ang substrate na materyal (mas tiyak, tanging ang drain at source regions) ay gumagamit ng silicon-germanium compound (SiGe), na bahagyang pinipiga ang silicon crystal lattice sa ilalim ng gate sa direksyon ng channel. Samakatuwid, ito ay nagiging "mas madali" para sa mga butas na "lumipat" sa pamamagitan ng acceptor impurity atoms, at ang operating kasalukuyang ng channel ay tumataas ng 25%. Ang kumbinasyon ng parehong mga teknolohiya ay nagbibigay ng 20-30% kasalukuyang pakinabang. Kaya, ang paggamit ng teknolohiyang "stressed silicon" sa parehong uri ng mga device (n-MOS at p-MOS) ay humahantong sa isang makabuluhang pagtaas sa pagganap ng transistor na may pagtaas sa gastos ng kanilang produksyon ng ~2% lamang at ginagawang posible. upang lumikha ng higit pang maliliit na transistor ng mga susunod na henerasyon. Plano ng Intel na gumamit ng strained silicon para sa lahat ng hinaharap na proseso ng pagmamanupaktura hanggang sa 22nm. Ang isang 6-transistor memory cell ay ipinapakita sa Figure 8.

Figure 8 - 6-transistor memory cell.

Ang isang mababang dielectric na materyal ay ginagamit bilang ang dielectric na bono ng tanso (tingnan ang figure) sa lahat ng mga proseso ng Intel na nagsisimula sa 0.13 micron. Binabawasan nito ang kapasidad na nangyayari sa pagitan ng mga koneksyon ng tanso sa chip, na nagpapataas ng rate ng paglipat ng mga panloob na signal at binabawasan ang pagkonsumo ng kuryente. Ang Intel ang una at sa ngayon ang tanging kumpanya na gumamit ng mababang-k na materyal na ito para sa pagkakabit ng pagkakabit. Ang mga koneksyon sa chip na ginawa gamit ang 90-nm process technology ay ipinapakita sa Figure 9.

Figure 9 - Mga koneksyon sa isang chip na nilikha gamit ang isang 90-nm na teknolohiya ng proseso.

Oo, dapat aminin na ang tagumpay ng Intel Labs sa pagbuo ng mga makabagong teknolohiyang semiconductor ay kahanga-hanga. Karaniwan, nagagawa ng Intel na manatiling isang hakbang sa unahan ng iba pang mga kakumpitensya gaya ng IBM, Motorola, at Texas Instruments. Sa kabilang banda, hindi ito nakakagulat - pagkatapos ng lahat, ang mga gastos sa pagpapaunlad ng Intel sa taong ito lamang ay umabot sa humigit-kumulang 4.3 bilyong US dollars! At ngayon ay nagiging malinaw na ang mga pahayag tungkol sa kawalan ng kakayahang kumita at pagiging kumplikado ng teknolohiya ng SOI, na tiniis na ng Intel sa sarili nitong balat, at kinuha na lamang ito ng AMD. Kaya, ang malaking potensyal na pang-agham ay nagpapahintulot sa kumpanya na hindi lamang tumingin sa hinaharap ng mga teknolohiya ng microprocessor sa loob ng ilang taon, ngunit din upang mahulaan ang mga pagbabago sa mundo ng teknolohiya at maging aktibong kalahok sa mga pagbabagong ito. Ito ang presyo na binabayaran ng isang kumpanya para sa paggawa ng kasaysayan gamit ang sarili nitong mga kamay, at hindi ang pagiging tagamasid nito. Ito ang tunay na mukha ng isang pinuno ng teknolohiya.

3. Mga teknolohikal na yugto ng produksyon ng microprocessor

3.1 Paano ginagawa ang mga chips

Ang paggawa ng mga chips ay binubuo sa pagpapataw ng mga manipis na layer na may isang kumplikadong "pattern" sa mga substrate ng silikon. Una, nilikha ang isang insulating layer na nagsisilbing electrical shutter. Ang isang photoresist na materyal ay inilapat sa itaas, at ang mga hindi gustong lugar ay aalisin gamit ang mga maskara at high-intensity irradiation. Kapag naalis ang mga na-irradiated na lugar, ang mga bahagi ng silicon dioxide ay magbubukas sa ilalim, na inaalis sa pamamagitan ng pag-ukit. Pagkatapos nito, ang materyal na photoresistive ay tinanggal din, at nakakakuha kami ng isang tiyak na istraktura sa ibabaw ng silikon. Pagkatapos ay isinasagawa ang mga karagdagang proseso ng photolithography, na may iba't ibang mga materyales, hanggang sa makuha ang nais na three-dimensional na istraktura. Ang bawat layer ay maaaring doped ng isang tiyak na sangkap o mga ion, na nagbabago sa mga katangian ng kuryente. Ang Windows ay nilikha sa bawat layer upang pagkatapos ay magdala ng mga metal na koneksyon.

Tulad ng para sa paggawa ng mga substrate, dapat silang i-cut mula sa isang solong-crystal-cylinder sa manipis na "pancake" upang madali silang maputol sa mga indibidwal na kristal ng processor. Ang sopistikadong pagsubok ay isinasagawa sa bawat hakbang ng produksyon upang masuri ang kalidad. Ginagamit ang mga de-koryenteng probe upang subukan ang bawat chip sa substrate. Sa wakas, ang substrate ay pinutol sa mga indibidwal na core, ang mga hindi gumaganang core ay agad na tinanggal. Depende sa mga katangian, ang core ay nagiging isa o isa pang processor at nakapaloob sa isang pakete na nagpapadali sa pag-install ng processor sa motherboard. Ang lahat ng mga functional block ay dumaan sa masinsinang mga pagsubok sa stress.

1.2 Nagsisimula ang lahat sa mga substrate

Ang unang hakbang sa pagmamanupaktura ng processor ay ginagawa sa isang malinis na silid. Sa pamamagitan ng paraan, mahalagang tandaan na ang naturang teknolohikal na produksyon ay isang akumulasyon ng malaking kapital bawat metro kuwadrado. Ang pagtatayo ng isang modernong planta kasama ang lahat ng kagamitan ay madaling "lumilipad" ng 2-3 bilyong dolyar, at tumatagal ng ilang buwan upang subukan ang mga bagong teknolohiya. Noon lamang makakapagproduce ang planta ng mga processor.

Sa pangkalahatan, ang proseso ng paggawa ng chip ay binubuo ng ilang mga hakbang sa pagproseso ng substrate. Kabilang dito ang paglikha ng mga substrate mismo, na sa kalaunan ay mapuputol sa mga indibidwal na kristal.

1.3 Paggawa ng substrate

Nagsisimula ang lahat sa pagpapalaki ng isang kristal, kung saan ang seed crystal ay naka-embed sa isang paliguan ng molten silicon, na matatagpuan sa itaas lamang ng melting point ng polycrystalline silicon. Mahalaga na ang mga kristal ay lumalaki nang mabagal (mga isang araw) upang matiyak na ang mga atom ay nakaayos nang tama. Ang polycrystalline o amorphous na silicon ay binubuo ng maraming iba't ibang mga kristal na magreresulta sa mga hindi gustong mga istruktura sa ibabaw na may mahinang mga katangian ng kuryente.

Sa sandaling matunaw ang silikon, maaari itong i-doped kasama ng iba pang mga sangkap na nagbabago sa mga katangian ng kuryente nito. Ang buong proseso ay nagaganap sa isang selyadong silid na may espesyal na komposisyon ng hangin upang ang silikon ay hindi mag-oxidize.

Ang nag-iisang kristal ay pinutol sa "mga pancake" gamit ang isang circular diamond saw, na napakatumpak at hindi lumilikha ng malalaking iregularidad sa ibabaw ng mga substrate. Siyempre, sa kasong ito, ang ibabaw ng mga substrate ay hindi pa rin perpektong flat, kaya kailangan ang mga karagdagang operasyon. Ang hitsura ng nag-iisang kristal ay ipinapakita sa Figure 10.

Figure 10 - Hitsura ng isang kristal.

Una, gamit ang umiikot na mga plate na bakal at isang nakasasakit na materyal (tulad ng aluminyo oksido), isang makapal na layer ay tinanggal mula sa mga substrate (isang proseso na tinatawag na lapping). Bilang resulta, ang mga iregularidad na may sukat mula 0.05 mm hanggang humigit-kumulang 0.002 mm (2,000 nm) ay inaalis. Ang mga gilid ng bawat substrate ay dapat na bilugan, dahil ang mga matutulis na gilid ay maaaring maging sanhi ng pag-alis ng mga layer. Susunod, ang proseso ng pag-ukit ay ginagamit, kapag gumagamit ng iba't ibang mga kemikal (hydrofluoric acid, acetic acid, nitric acid) ang ibabaw ay pinakinis ng isa pang 50 microns. Walang pisikal na pagkasira ng ibabaw dahil ang buong proseso ay ganap na kemikal. Pinapayagan ka nitong alisin ang natitirang mga error sa istraktura ng kristal, bilang isang resulta kung saan ang ibabaw ay magiging malapit sa perpekto.

Ang huling hakbang ay buli, na nagpapakinis sa ibabaw hanggang sa pagkamagaspang, maximum na 3 nm. Ginagawa ang polishing gamit ang pinaghalong sodium hydroxide at granular silica.

Ngayon, ang mga microprocessor wafer ay 200 o 300 mm ang lapad, na nagpapahintulot sa mga gumagawa ng chip na makakuha ng maraming processor mula sa bawat wafer. Ang susunod na hakbang ay 450 mm na mga substrate, ngunit bago ang 2013 hindi sila dapat asahan. Sa pangkalahatan, mas malaki ang diameter ng wafer, mas maraming chips na may parehong laki ang maaaring gawin. Halimbawa, ang 300mm wafer, ay nagbubunga ng higit sa dalawang beses na mas maraming processor kaysa sa 200mm na wafer.

1.4 Doping, pagsasabog

Nabanggit na namin ang doping, na isinasagawa sa panahon ng paglaki ng isang kristal. Ngunit ang doping ay isinasagawa kapwa sa natapos na substrate at sa panahon

ang oras ng mga proseso ng photolithography mamaya. Pinapayagan ka nitong baguhin ang mga de-koryenteng katangian ng ilang mga lugar at layer, at hindi ang buong istraktura ng kristal.

Ang pagdaragdag ng isang dopant ay maaaring mangyari sa pamamagitan ng pagsasabog. Pinupuno ng mga dopant atom ang libreng espasyo sa loob ng kristal na sala-sala, sa pagitan ng mga istruktura ng silikon. Sa ilang mga kaso, ang umiiral na istraktura ay maaari ding doped. Ang pagsasabog ay isinasagawa sa tulong ng mga gas (nitrogen at argon) o sa tulong ng mga solido o iba pang pinagmumulan ng dopant.

Ang isa pang diskarte sa doping ay ion implantation, na lubhang kapaki-pakinabang sa pagbabago ng mga katangian ng isang substrate na na-doped, dahil ang ion implantation ay isinasagawa sa ordinaryong temperatura. Samakatuwid, ang mga umiiral na impurities ay hindi nagkakalat. Ang isang maskara ay maaaring ilapat sa substrate, na nagpapahintulot sa iyo na iproseso lamang ang ilang mga lugar. Siyempre, maaaring pag-usapan ng isang tao ang tungkol sa pagtatanim ng ion sa loob ng mahabang panahon at talakayin ang lalim ng pagtagos, pag-activate ng additive sa mataas na temperatura, mga epekto ng channel, pagtagos sa mga antas ng oksido, atbp., ngunit ito ay lampas sa saklaw ng aming artikulo. Ang pamamaraan ay maaaring ulitin nang maraming beses sa panahon ng produksyon.

1.5 Gumawa ng maskara

Upang lumikha ng mga seksyon ng isang integrated circuit, ginagamit ang proseso ng photolithography. Dahil hindi kinakailangan na i-irradiate ang buong ibabaw ng substrate, mahalagang gamitin ang tinatawag na mga maskara, na nagpapadala lamang ng high-intensity radiation sa ilang mga lugar. Ang mga maskara ay maihahambing sa isang negatibong itim at puti. Ang mga pinagsama-samang circuit ay may maraming mga layer (20 o higit pa), at bawat isa sa kanila ay nangangailangan ng sarili nitong maskara.

Ang isang manipis na istraktura ng chrome film ay inilalapat sa ibabaw ng isang quartz glass plate upang lumikha ng isang template. Kasabay nito, ang mga mamahaling tool gamit ang isang electron beam o isang laser ay nagsusulat ng kinakailangang data ng isang integrated circuit, bilang isang resulta kung saan nakakakuha kami ng isang pattern ng chromium sa ibabaw ng isang quartz substrate. Mahalagang maunawaan na ang bawat pagbabago ng integrated circuit ay humahantong sa pangangailangan na gumawa ng mga bagong maskara, kaya ang buong proseso ng paggawa ng mga pagbabago ay napakamahal. Ang hitsura ng EUV mask ay ipinapakita sa Figure 11.

Figure 11 - Hitsura ng EUV mask.

1.6 Photolithography

Gamit ang photolithography, ang isang istraktura ay nabuo sa isang silikon na substrate. Ang proseso ay paulit-ulit nang maraming beses hanggang sa maraming mga layer (higit sa 20) ang malikha. Ang mga layer ay maaaring binubuo ng iba't ibang mga materyales, bukod dito, kailangan mo ring mag-isip sa pamamagitan ng mga koneksyon sa mga microscopic wire. Ang lahat ng mga layer ay maaaring haluang metal.

Bago magsimula ang proseso ng photolithography, ang substrate ay nililinis at pinainit upang alisin ang mga malagkit na particle at tubig. Ang substrate ay pagkatapos ay pinahiran ng silikon dioxide gamit ang isang espesyal na aparato. Susunod, ang isang ahente ng pagbubuklod ay inilalapat sa substrate, na nagsisiguro na ang materyal na photoresist na ilalapat sa susunod na hakbang ay mananatili sa substrate. Ang materyal na photoresist ay inilapat sa gitna ng substrate, na pagkatapos ay magsisimulang iikot sa mataas na bilis upang ang layer ay pantay na ibinahagi sa buong ibabaw ng substrate. Ang substrate ay pagkatapos ay pinainit muli. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng photolithography ay ipinapakita sa Figure 12.

Figure 12 - Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng photolithography.

Ang takip ay pagkatapos ay irradiated sa pamamagitan ng mask na may isang quantum laser, hard ultraviolet radiation, x-ray, electron o ion beam - lahat ng mga pinagmumulan ng liwanag o enerhiya ay maaaring gamitin. Ang mga electron beam ay pangunahing ginagamit para sa mga maskara, X-ray at ion beam para sa mga layunin ng pananaliksik, at ang pang-industriya na produksyon ngayon ay pinangungunahan ng matapang na UV radiation at gas laser. Ang mga uri ng pinagmumulan ng pagkakalantad sa takip ay ipinapakita sa Figure 13.

Figure 13 - Mga uri ng pinagmumulan ng pagkakalantad sa takip.

Ang hard UV radiation sa wavelength na 13.5 nm ay nag-iilaw sa photoresist na materyal habang dumadaan ito sa maskara.

Napakahalaga ng projection time at focus para makuha ang ninanais na resulta. Ang mahinang pagtutok ay magreresulta sa mga karagdagang particle ng photoresist na materyal na natitira, dahil ang ilan sa mga butas sa maskara ay hindi maiilaw nang maayos. Ganun din ang mangyayari kung masyadong maikli ang projection time. Kung gayon ang istraktura ng photoresist ay magiging masyadong malawak, ang mga lugar sa ilalim ng mga butas ay magiging underexposed. Sa kabilang banda, ang labis na oras ng projection ay lumilikha ng masyadong malalaking lugar sa ilalim ng mga butas at masyadong makitid ang isang photoresist na istraktura. Bilang isang tuntunin, ito ay napakatagal at mahirap ayusin at i-optimize ang proseso. Ang hindi matagumpay na pagsasaayos ay hahantong sa mga seryosong paglihis sa mga konduktor sa pagkonekta.

Ang isang espesyal na stepping projection unit ay naglilipat sa substrate sa nais na posisyon. Pagkatapos ay maaaring i-project ang isang linya o isang seksyon, kadalasang tumutugma sa isang processor chip. Ang mga karagdagang micro setting ay maaaring gumawa ng mga karagdagang pagbabago. Maaari nilang i-debug ang kasalukuyang teknolohiya at i-optimize ang proseso. Ang mga micro-install ay karaniwang gumagana sa mga lugar na mas mababa sa 1 sq. mm, habang ang mga kumbensyonal na pag-install ay sumasakop sa mas malalaking lugar.

Ang pag-ukit at paglilinis ng substrate ay ipinapakita sa Figure 14.

Figure 14 - Pag-ukit at paglilinis ng substrate.

Ang substrate pagkatapos ay nagpapatuloy sa isang bagong yugto kung saan ang mahinang photoresist na materyal ay tinanggal, na nagpapahintulot sa pag-access sa silikon dioxide. May mga basa at tuyo na proseso ng pag-ukit na gumagamot sa mga lugar ng silicon dioxide. Ang mga basang proseso ay gumagamit ng mga kemikal na compound, habang ang mga tuyong proseso ay gumagamit ng gas. Ang isang hiwalay na proseso ay ang pag-alis ng mga labi ng materyal na photoresist. Ang mga tagagawa ay madalas na pinagsama ang basa at tuyo na pagtanggal upang ang materyal na photoresist ay ganap na maalis. Mahalaga ito dahil ang materyal na photoresist ay organic at, kung hindi maalis, maaaring magdulot ng mga depekto sa substrate.

Pagkatapos ng pag-ukit at paglilinis, maaari kang magpatuloy sa inspeksyon ng substrate, na kadalasang nangyayari sa bawat mahalagang yugto, o ilipat ang substrate sa isang bagong cycle ng photolithography.

Ang pagsubok ng substrate ay ipinapakita sa Figure 15.

Figure 15 - Ang pagsubok sa substrate ay ipinapakita sa figure.

Ang mga natapos na substrate ay nasubok sa tinatawag na probe control units. Gumagana sila sa buong substrate. Ang mga contact ng probe ay nakapatong sa mga contact ng bawat kristal, na nagpapahintulot na maisagawa ang mga pagsusuring elektrikal. Sinusuri ng software ang lahat ng mga function ng bawat core.

Ang pagputol ng substrate ay ipinapakita sa Figure 16.

Figure 16 - Ang pagputol ng substrate ay ipinapakita.

Sa pamamagitan ng pagputol mula sa substrate, maaaring makuha ang indibidwal na nuclei. Sa ngayon, natukoy na ng mga pag-install ng probe control kung aling mga kristal ang naglalaman ng mga error, kaya pagkatapos ng pagputol maaari silang ihiwalay mula sa mga mahusay. Noong nakaraan, ang mga nasirang kristal ay pisikal na minarkahan, ngayon hindi na ito kinakailangan, ang lahat ng impormasyon ay naka-imbak sa isang solong database.

Ang functional core ay kailangang idikit sa package ng processor gamit ang malagkit na materyal.

Ang koneksyon ng wire ng substrate ay ipinapakita sa Figure 17.

Figure 17. - Wired na koneksyon ng substrate.

Pagkatapos ay kailangan mong gumawa ng mga koneksyon sa wire sa pagkonekta sa mga contact o binti ng pakete at ang kristal mismo. Maaaring gamitin ang mga koneksyong ginto, aluminyo o tanso.

Ang packaging ng processor ay ipinapakita sa Figure 18.

Figure 17 - packaging ng processor.

Karamihan sa mga modernong processor ay gumagamit ng plastic packaging na may heat spreader. Karaniwan, ang core ay nababalot sa ceramic o plastic packaging upang maiwasan ang pinsala. Ang mga modernong processor ay nilagyan ng tinatawag na heat spreader, na nagbibigay ng karagdagang proteksyon para sa kristal, pati na rin ang isang malaking contact surface sa cooler.

Ang huling yugto ay nagsasangkot ng pagsubok sa processor, na nangyayari sa mataas na temperatura, alinsunod sa mga detalye ng processor. Ang processor ay awtomatikong naka-install sa test socket, pagkatapos kung saan ang lahat ng mga kinakailangang function ay nasuri.

Konklusyon

Ang produksyon ng mga microprocessor ay binubuo ng dalawang mahahalagang yugto. Ang una ay sa paggawa ng substrate, na ginagawa ng AMD at Intel sa kanilang mga pabrika. Kabilang dito ang pagbibigay ng conductive properties sa substrate. Ang ikalawang yugto ay ang pagsubok ng mga substrate, pagpupulong at packaging ng processor. Ang huling operasyon ay karaniwang ginagawa sa mas murang mga bansa. Kung titingnan mo ang mga processor ng Intel, makikita mo na ang packaging ay ginawa sa Costa Rica, Malaysia, Pilipinas, atbp.

Sinusubukan na ngayon ng AMD at Intel na gumawa ng mga produkto para sa maximum na bilang ng mga segment ng merkado, bukod pa rito, batay sa pinakamababang posibleng assortment ng mga kristal. Ang isang perpektong halimbawa ay ang Intel Core 2 Duo na linya ng mga processor. Mayroong tatlong codenamed na processor para sa iba't ibang merkado: Merom para sa mga mobile application, Conroe para sa desktop na bersyon, Woodcrest para sa bersyon ng server. Ang lahat ng tatlong mga processor ay binuo sa parehong teknolohikal na batayan, na nagpapahintulot sa tagagawa na gumawa ng mga desisyon sa mga huling yugto ng produksyon. Maaaring i-enable o i-disable ang mga feature, at ang kasalukuyang clock rate ay nagbibigay sa Intel ng mahusay na chip yield rate. Kung tataas ang demand para sa mga mobile processor sa merkado, maaaring tumuon ang Intel sa pagpapalabas ng mga modelo ng Socket 479. Kung tataas ang demand para sa mga desktop model, susuriin, i-validate at ipapakete ng kumpanya ang mga chip para sa Socket 775, habang ang mga server processor ay naka-package para sa Socket 771. Kaya kahit na ang mga four-core na processor ay nililikha: dalawang dual-core na kristal ang naka-install sa isang pakete, kaya nakakakuha kami ng apat na core.

Bibliograpiya

1. Muller S. Modernisasyon at pagkukumpuni ng PC, M.: 2003.

2. Asmakov S. Technologies para sa paglikha ng element base, Computer-Press, No. 1, p. 29, 2007.

3. Asmakov S. Mga bagong teknolohiya, Computer-Press, No. 1, p. 36, 2007.

4. Pakhomov S. Mga modernong processor para sa PC, Computer-Press, No. 12, p. 22, 2006.

5. Pakhomov S. Solutions batay sa mga processor ng Intel Itanium 2, No. 9, p. 12, 2006.

Kamakailan lamang, sa Moscow Polytechnic Museum, ang computer equipment stand ay seryosong na-update - inilagay ng Intel ang stand nito doon, na tinawag na " Mula sa buhangin hanggang sa processor"Mula ngayon, ang paninindigan na ito ay magiging isang mahalagang bahagi ng mga ekskursiyon sa paaralan, ngunit kahit na ang mga nasa hustong gulang ay ipinapayo ko sa iyo na huwag ipagpaliban ang pagbisita sa institusyon nang higit sa limang taon - sa pamamagitan ng 2016, plano ng Intel na seryosong "i-upgrade" ang museo upang maaari itong pumasok sa nangungunang sampung museo ng agham sa mundo!

Ang cycle ng mga lektura na may parehong pangalan sa tatlong bahagi ay na-time na nag-tutugma sa kaganapang ito. Dalawang lektura na ang lumipas - mahahanap mo ang kanilang mga nilalaman sa ilalim ng hiwa. Buweno, kung interesado ka sa lahat ng ito, magkakaroon ka pa rin ng oras upang dumalo sa ikatlong panayam, ang impormasyon tungkol sa kung saan ay nasa dulo ng post.

Hindi ko ikinahiyang aminin na karamihan sa tekstong ito ay talagang buod ng unang panayam na Nikolai Suetin, direktor ng mga panlabas na proyekto sa larangan ng pananaliksik at pagpapaunlad ng Intel sa Russia. Para sa karamihan, ito ay tungkol sa mga modernong teknolohiyang semiconductor at ang mga problemang kinakaharap nila.

Iminumungkahi kong simulan ang pagbabasa ng mga kawili-wiling bagay, at magsisimula tayo sa mga pangunahing kaalaman.

CPU

Sa teknikal, ang isang modernong microprocessor ay ginawa sa anyo ng isang solong ultra-large integrated circuit, na binubuo ng ilang bilyong elemento - ito ay isa sa mga pinaka kumplikadong istruktura na nilikha ng tao. Ang mga pangunahing elemento ng anumang microprocessor ay mga discrete switch - transistors. Sa pamamagitan ng pagharang at pagpasa ng electric current (on-off), pinapagana nila ang mga logic circuit ng computer na gumana sa dalawang estado, iyon ay, sa isang binary system. Ang mga transistor ay sinusukat sa nanometer. Ang isang nanometer (nm) ay isang bilyon (10−9) ng isang metro.
Ang pangunahing bahagi ng trabaho kapag lumilikha ng mga processor ay hindi ginagawa ng mga tao, ngunit sa pamamagitan ng mga robotic na mekanismo - sila ang nag-drag ng mga wafer ng silikon pabalik-balik. Ang cycle ng produksyon ng bawat plato ay maaaring hanggang 2-3 buwan.

Sa mas detalyado (at biswal) tungkol sa teknolohiya ng produksyon ng mga processor, sasabihin ko sa iyo, ngunit sa ngayon, medyo maikli.

Ang mga plato ay talagang gawa sa buhangin - sa mga tuntunin ng pagkalat sa crust ng lupa, ang silikon ay pumapangalawa pagkatapos ng oxygen. Sa pamamagitan ng mga kemikal na reaksyon, ang silicon oxide (SiO 2) ay lubusang dinadalisay, ginagawang malinis mula sa "marumi". Para sa microelectronics, kailangan ang single-crystal silicon - ito ay nakuha mula sa isang matunaw. Nagsisimula ang lahat sa isang maliit na kristal (na ibinaba sa matunaw) - kalaunan ay nagiging isang espesyal na single-crystal na "boule" na kasing taas ng isang tao. Susunod, ang mga pangunahing depekto ay tinanggal at ang boule ay pinutol sa mga disc na may mga espesyal na thread (na may brilyante na pulbos) - ang bawat disc ay maingat na pinoproseso sa isang ganap na pantay at makinis (sa atomic na antas) na ibabaw. Ang kapal ng bawat plato ay humigit-kumulang 1mm - para lamang hindi ito masira o yumuko, iyon ay, upang ito ay kumportable na magtrabaho.

Ang diameter ng bawat plato ay eksaktong 300mm - ilang sandali ay daan-daan o kahit libu-libong mga processor ang "lalago" sa lugar na ito. Sa pamamagitan ng paraan, ang Intel, Samsung, Toshiba at TSMC ay nag-anunsyo na sila ay gumagawa ng mga kagamitan na may kakayahang magtrabaho kasama ang 450mm wafers (mas maraming mga processor ang magkasya sa isang mas malaking lugar, na nangangahulugan na ang presyo ng bawat isa ay magiging mas mababa) - ang paglipat sa sila ay binalak para sa 2012.

Narito ang isang cross-sectional na imahe ng processor:

Mayroong isang proteksiyon na takip ng metal sa itaas, na, bilang karagdagan sa proteksiyon na pag-andar, ay gumaganap din bilang isang heat spreader - pinapahiran namin ito nang sagana sa thermal paste kapag nag-install kami ng cooler. Sa ilalim ng heat spreader ay ang mismong piraso ng silikon na nagsasagawa ng lahat ng gawain ng gumagamit. Kahit na mas mababa ay isang espesyal na substrate, na kinakailangan para sa mga contact ng mga kable (at pagtaas ng lugar ng "mga binti") upang mai-install ang processor sa socket ng motherboard.

Ang chip mismo ay binubuo ng silikon, kung saan mayroong hanggang 9 na mga layer ng metallization (gawa sa tanso) - eksaktong napakaraming mga antas ang kinakailangan upang, ayon sa isang tiyak na batas, posible na ikonekta ang mga transistor na matatagpuan sa ibabaw ng silikon (dahil imposibleng gawin ang lahat ng ito sa parehong antas). Sa katunayan, ang mga layer na ito ay kumikilos bilang mga wire sa pagkonekta, sa mas maliit na sukat lamang; upang ang "mga wire" ay hindi maikli sa isa't isa, sila ay pinaghihiwalay ng isang layer ng oxide (na may mababang dielectric constant).

Tulad ng isinulat ko sa itaas, ang elementarya na cell ng processor ay isang field effect transistor. Ang mga unang produkto ng semiconductor ay mula sa germanium at ang mga unang transistor ay ginawa mula dito. Ngunit sa sandaling nagsimulang gawin ang mga field-effect transistor (sa ilalim ng gate kung saan mayroong isang espesyal na insulating layer - isang manipis na dielectric film na kumokontrol sa "on" at "off" ng transistor), ang germanium ay agad na "namatay" , nagbibigay daan sa silikon. Sa nakalipas na 40 taon, ginamit ang silicon dioxide (SiO 2 ) bilang pangunahing materyal na dielectric na gate, dahil sa kakayahang gawin nito at ang kakayahang sistematikong pagbutihin ang mga katangian ng mga transistor habang sila ay nagiging mas maliit.

Ang panuntunan sa scaling ay simple - sa pamamagitan ng pagbawas sa laki ng transistor, ang kapal ng dielectric ay dapat bumaba nang proporsyonal. Halimbawa, sa mga chips na may proseso ng pagmamanupaktura na 65 nm, ang kapal ng SiO 2 gate dielectric layer ay humigit-kumulang 1.2 nm, na katumbas ng limang atomic layer. Sa katunayan, ito ang pisikal na limitasyon para sa materyal na ito, dahil bilang isang resulta ng karagdagang pagbawas ng transistor mismo (at samakatuwid ay ang pagbawas ng layer ng silicon dioxide), ang kasalukuyang pagtagas sa pamamagitan ng gate dielectric ay tumataas nang malaki, na humahantong sa makabuluhang kasalukuyang. pagkalugi at labis na pagbuo ng init. Sa kasong ito, ang layer ng silicon dioxide ay tumigil na maging isang balakid sa quantum tunneling ng mga electron, na ginagawang imposibleng kontrolin ang estado ng transistor. Alinsunod dito, kahit na sa perpektong paggawa ng lahat ng mga transistor (ang bilang nito sa isang modernong processor ay umabot sa ilang bilyon), ang hindi tamang operasyon ng hindi bababa sa isa sa mga ito ay nangangahulugan ng hindi tamang operasyon ng buong lohika ng processor, na madaling humantong sa sakuna - ito ay kung isasaalang-alang natin na ang mga microprocessor ay kumokontrol sa pagpapatakbo ng halos lahat ng mga digital na aparato (mula sa modernong mga cell phone hanggang sa mga sistema ng gasolina ng kotse).

Ang proseso ng miniaturization ng mga transistors ay hindi sumalungat sa mga batas ng pisika, ngunit, tulad ng nakikita natin, ang pag-unlad ng computer ay hindi rin huminto. Nangangahulugan ito na ang problema sa dielectric ay nalutas kahit papaano. At pagkatapos ng lahat, sila ay talagang nagpasya - kapag lumipat sa 45nm, ang Intel ay nagsimulang gumamit ng isang bagong materyal, ang tinatawag na high-k dielectric, na pinalitan ang unpromisingly thin layer ng silicon dioxide. Ang layer na nakabatay sa rare-earth hafnium oxide na may mataas (20 versus 4 para sa SiO 2) na dielectric na pare-parehong k (high-k) ay naging mas makapal, ngunit ginawa nitong posible na bawasan ang kasalukuyang pagtagas ng higit sa sampung beses, habang pinapanatili ang kakayahang tama at matatag na kontrolin ang operasyon ng transistor. Ang bagong dielectric ay naging hindi gaanong katugma sa isang polysilicon gate, ngunit hindi ito naging isang balakid - upang madagdagan ang bilis, ang gate sa mga bagong transistors ay gawa sa metal.

Kaya, ang Intel ang naging unang kumpanya sa mundo na gumawa ng maraming microprocessor gamit ang hafnium. Bukod dito, ang palad ay kabilang pa rin sa korporasyon - sa ngayon ay walang sinuman ang maaaring magparami ng teknolohiyang ito, dahil. Ang isang dielectric film ay nilikha sa pamamagitan ng atomic sputtering, at ang materyal ay inilapat sa sunud-sunod na mga layer na may kapal ng isang atom lamang.
Kapansin-pansin, pagkatapos basahin ang mga talatang ito, mayroon ka bang ideya tungkol sa kung paano ang bilyun-bilyong transistor ay idinisenyo, ginawa at akma sa napakaliit na lugar? At paano gumagana ang lahat sa dulo at, sa parehong oras, nagkakahalaga ng medyo makatwirang pera? Naging napaka-maalalahanin ko, kahit na dati ay itinuturing kong malinaw ang lahat ng ito at nagkaroon pa ako ng konsensya na mag-isip " Hoy, bakit ang mahal? Para sa isang processor lamang!»:)

Noong 1965, ang isa sa mga tagapagtatag ng Intel Corporation, si Gordon Moore, ay nagtala ng isang empirical na obserbasyon na kalaunan ay naging sikat na batas ng kanyang pangalan. Ang pagkakaroon ng ipinakita ang paglago sa pagganap ng mga memory chips sa anyo ng isang graph, natuklasan niya ang isang kawili-wiling pattern: ang mga bagong modelo ng microcircuits ay binuo pagkatapos ng pantay na tagal ng panahon - humigit-kumulang 18-24 na buwan - pagkatapos ng paglitaw ng kanilang mga nauna, at ang ang kapasidad ng microcircuits ay humigit-kumulang nadoble sa bawat oras.

Nang maglaon, hinulaan ni Gordon Moore ang isang pattern, na nagmumungkahi na ang bilang ng mga transistor sa microprocessor ay doble bawat dalawang taon - sa katunayan, patuloy na lumilikha ng mga makabagong teknolohiya, tinitiyak ng Intel ang pagpapatupad ng batas ni Moore nang higit sa 40 taon.

Ang bilang ng mga transistor ay patuloy na lumalaki, kahit na ang mga sukat ng "output" na processor ay nananatiling medyo hindi nagbabago. Muli, walang lihim - ito ay nagiging malinaw kung titingnan mo ang sumusunod na pag-asa.

Tulad ng nakikita mo, bawat dalawang taon ang mga topological na sukat ay bumababa ng 0.7 beses. Bilang resulta ng pagbabawas ng laki ng mga transistor, ang kanilang bilis ng paglipat ay mas mataas, ang presyo ay mas mababa at ang pagkonsumo ng kuryente ay mas mababa.

Sa ngayon, naglalabas ang Intel ng mga processor gamit ang 32nm na teknolohiya. Mga pangunahing pagkakaiba sa teknikal mula sa teknolohiyang 45nm:
- 9 na antas ng metallization ang ginagamit
- isang bagong henerasyon na high-k dielectric ang ginagamit (din ang hafnium oxide, ngunit may mga espesyal na additives - ang resultang layer ay katumbas ng 0.9nm silicon oxide)

Ang paglikha ng isang bagong teknolohikal na proseso para sa paglikha ng isang metal gate ay humantong sa isang 22% na pagtaas sa pagganap ng lahat ng mga transistors (kumpara sa 45nm), pati na rin ang pinakamataas na density ng elemento, na nangangailangan ng pinakamataas na kasalukuyang density.

Produksyon

Gumagawa ang Intel ng mga processor sa tatlong bansa - ang Estados Unidos, Israel at Ireland. Sa ngayon, ang kumpanya ay may 4 na pabrika para sa mass production ng mga processor gamit ang 32nm na teknolohiya. Ito ay: D1D at D1C sa Oregon, Fab 32 sa Arizona at Fab 11X sa New Mexico. At sa pag-aayos ng mga halaman na ito at sa kanilang trabaho mayroong maraming mga kagiliw-giliw na bagay, ngunit pag-uusapan ko ito sa susunod na pagkakataon.

Ang halaga ng naturang halaman ay humigit-kumulang $5 bilyon, at kung gumawa ka ng ilang mga halaman nang sabay-sabay, kung gayon ang halaga ng pamumuhunan ay maaaring ligtas na ma-multiply. Kung isasaalang-alang natin na ang teknolohiya ay binago tuwing dalawang taon, lumalabas na ang planta ay may eksaktong 4 na taon upang "mabawi" ang $5 bilyon na namuhunan dito at kumita. Mula sa kung saan ang malinaw na konklusyon ay nagmumungkahi mismo - ang ekonomiya ay labis na nagdidikta sa pag-unlad ng teknolohikal na pag-unlad ... ngunit, sa kabila ng lahat ng malalaking bilang na ito, ang halaga ng paggawa ng isang transistor ay patuloy na bumababa - ngayon ito ay mas mababa sa isang bilyong bahagi ng isang dolyar.

Huwag isipin na sa paglipat ng ilang mga pabrika sa 32nm, ang lahat ay biglang gagawin ayon sa teknikal na proseso na ito - ang parehong mga chipset at iba pang mga peripheral circuit ay hindi nangangailangan nito - sa karamihan ng mga kaso ay gumagamit sila ng 45nm. Ang milestone ng 22nm ay binalak na ganap na maabot sa susunod na taon, at sa 2013 ay malamang na magkakaroon ng 16nm. Hindi bababa sa taong ito, ang isang test plate (sa 22nm) ay nagawa na, kung saan ipinakita ang pagganap ng lahat ng mga elemento na kinakailangan para gumana ang processor.

*upd from* Ang pangangailangan na bawasan ang kapal ng dielectric ng gate ay idinidikta ng isang simpleng flat capacitor formula:

Ang lugar ng gate ng transistor ay bumababa, at para gumana ang transistor, dapat mapanatili ang kapasidad ng dielectric ng gate.
Samakatuwid, kinakailangan upang bawasan ang kapal nito, at kapag naging imposible, natagpuan ang isang materyal na may mas mataas na dielectric na pare-pareho.

Kailan matatapos ang panahon ng silikon? Ang eksaktong petsa ay hindi pa rin alam, ngunit ito ay tiyak na hindi malayo. Sa teknolohiyang 22nm, tiyak na "lalaban" ito, malamang na mananatili ito sa 16nm ... ngunit pagkatapos ay magsisimula ang pinaka-kawili-wili. Ang periodic table, sa prinsipyo, ay medyo malaki at maraming mapagpipilian) Ngunit malamang, ang lahat ay magpapahinga hindi lamang sa kimika. Posibleng makamit ang isang pagtaas sa kahusayan ng processor alinman sa pamamagitan ng pagbabawas ng mga topological na sukat (ginagawa nila ito ngayon), o sa pamamagitan ng paggamit ng iba pang mga compound na may mas mataas na kadaliang mapakilos ng carrier - marahil gallium arsenide, marahil ang "kilalang-kilala" at promising graphene (sa pamamagitan ng paraan, ito ay may kadaliang kumilos daan-daang beses na mas mataas kaysa sa silikon). Ngunit may mga problema din dito. Ngayon ang mga teknolohiya ay idinisenyo para sa pagproseso ng mga plato na may diameter na 300 mm - ang halaga ng gallium arsenide na kailangan para sa naturang plato ay hindi likas, at ang graphene (Ang salita ay pilit na nagmumungkahi ng pagsulat ng "decanter") ng ganitong laki ay napakahirap pa ring gawin. paggawa - natutunan nila kung paano gawin ito, ngunit maraming mga depekto, mga problema sa pagpaparami, doping, atbp.

Malamang, ang susunod na hakbang ay ang deposition ng single-crystal gallium arsenide sa silicon, at pagkatapos ay graphene. At, marahil, ang pag-unlad ng microelectronics ay pupunta hindi lamang sa landas ng pagpapabuti ng mga teknolohiya, kundi pati na rin sa landas ng pagbuo ng isang panimula na bagong lohika - pagkatapos ng lahat, hindi rin ito maitatapon. Pustahan ba tayo, mga ginoo? ;)

Sa pangkalahatan, ngayon ay may pakikibaka para sa teknolohiya at mataas na kadaliang mapakilos. Ngunit isang bagay ang malinaw - walang dahilan upang ihinto ang pag-unlad.

tik tok

Ang proseso ng pagmamanupaktura ng mga processor ay binubuo ng dalawang malalaking "bahagi". Para sa una, kailangan mong magkaroon ng teknolohiya sa pagmamanupaktura mismo, at para sa pangalawa, kailangan mo ng pag-unawa sa ANO ang gagawin at kung paano - ang arkitektura (kung paano konektado ang mga transistor). Kung ang parehong bagong arkitektura at isang bagong teknolohiya ay ginawa sa parehong oras, kung gayon kung sakaling mabigo ito ay mahirap hanapin ang "nagkasala" - sasabihin ng ilan na ang "arkitekto" ang dapat sisihin, ang iba ay ang mga technologist. Sa pangkalahatan, ang pagsunod sa gayong diskarte ay napakaikli ng pananaw.

Sa Intel, ang pagpapakilala ng isang bagong teknolohiya at arkitektura ay nakalaan sa oras - isang teknolohiya ang ipinakilala sa isang taon (at ang isang napatunayan nang arkitektura ay ginawa ayon sa isang bagong teknolohiya - kung may nangyaring "mali", kung gayon ang mga technologist ay magiging sisihin); at kapag nagawa na ang bagong teknolohiya, gagawa ang mga arkitekto ng bagong arkitektura para dito, at kung may hindi gumana sa napatunayang teknolohiya, ang mga arkitekto ang masisisi. Ang diskarte na ito ay tinatawag na "tik-tok".
Mas malinaw:

Sa kasalukuyang bilis ng pag-unlad ng teknolohiya, kinakailangan ang napakagandang halaga ng pamumuhunan sa pananaliksik at pagpapaunlad - taun-taon ang Intel ay namumuhunan ng $4-5 bilyon sa negosyong ito. Ang ilan sa mga trabaho ay nagaganap sa loob ng kumpanya, ngunit maraming trabaho ang nagaganap sa labas nito. Panatilihin lamang ang isang buong laboratoryo sa kumpanya tulad ng Bell Labs(forge of Nobel laureates) sa ating panahon ay halos imposible.
Bilang isang patakaran, ang mga unang ideya ay inilatag sa mga unibersidad - upang malaman ng mga unibersidad kung ano ang eksaktong makatuwirang magtrabaho (kung anong mga teknolohiya ang hinihiling at kung ano ang magiging nauugnay), lahat ng "mga kumpanyang semiconductor" ay pinagsama sa isang consortium. Pagkatapos nito, nagbibigay sila ng isang uri ng roadmap - pinag-uusapan nito ang lahat ng mga problema na haharapin sa industriya ng semiconductor sa susunod na 3-5-7 taon. Sa teorya, ang anumang kumpanya ay may karapatang literal na pumunta sa unibersidad at "gamitin" ito o ang makabagong pag-unlad, ngunit ang mga karapatan sa kanila, bilang panuntunan, ay nananatili sa unibersidad ng developer - ang diskarte na ito ay tinatawag na "bukas na mga pagbabago". Ang Intel ay walang pagbubukod at pana-panahong nakikinig sa mga ideya ng mga mag-aaral - pagkatapos ng proteksyon, pagpili sa antas ng engineering at pagsubok sa totoong mga kondisyon, ang ideya ay may bawat pagkakataon na maging isang bagong teknolohiya.

Narito ang isang listahan ng mga sentro ng pananaliksik sa buong mundo kung saan nagtatrabaho ang Intel (hindi kasama ang mga unibersidad):

Ang pagtaas ng produktibidad ay humahantong sa mas mahal na mga pabrika, at ito naman ay humahantong sa natural selection. Kaya, halimbawa, upang mabayaran ang sarili nito sa loob ng 4 na taon, ang bawat pabrika ng Intel ay dapat gumawa ng hindi bababa sa 100 gumaganang mga wafer kada oras. Mayroong libu-libong mga chips sa bawat wafer... at kung gagawa ka ng ilang mga kalkulasyon, magiging malinaw na kung ang Intel ay walang 80% ng merkado ng processor sa mundo, hindi na mababawi ng kumpanya ang mga gastos. Ang konklusyon ay na sa ating panahon ay medyo mahal na magkaroon ng iyong sariling "disenyo" at iyong sariling produksyon - hindi bababa sa kailangan mong magkaroon ng isang malaking merkado. Ang resulta ng natural na pagpili ay makikita sa ibaba - tulad ng makikita mo, sa kanilang "disenyo" at produksyon, mas kakaunti ang mga kumpanya na sumasabay sa pag-unlad ng teknolohiya. Ang lahat ay kailangang lumipat sa fabless mode - halimbawa, alinman sa Apple, o NVIDIA, o kahit AMD ay walang sariling mga pabrika at kailangan nilang gamitin ang mga serbisyo ng ibang mga kumpanya.

Bilang karagdagan sa Intel, dalawang kumpanya lamang sa buong mundo ang posibleng handa para sa 22nm na teknolohiya - Samsung at TSMC, na namuhunan ng higit sa $ 1 bilyon sa kanilang mga pabrika noong nakaraang taon. Bukod dito, ang TSMC ay walang sariling dibisyon ng disenyo (pandayan lamang) - sa katunayan, ito ay isang high-tech na forge na kumukuha ng mga order mula sa ibang mga kumpanya at kadalasan ay hindi alam kung ano ang napeke nito.

Tulad ng nakikita mo, ang natural na pagpili ay naganap nang napakabilis - sa loob lamang ng 3 taon. Mula dito, dalawang konklusyon ang maaaring makuha. Ang una ay hindi malamang na maging pinuno ng industriya kung wala ang iyong sariling pabrika; ang pangalawa - sa katunayan, maaari kang magtagumpay nang wala ang iyong sariling pabrika. Sa pangkalahatan, ang isang mahusay na computer, utak at ang kakayahang "gumuhit" ay sapat na - ang threshold para sa pagpasok sa merkado ay lubhang nabawasan at ito ay para sa kadahilanang ito na maraming mga "startup" na lumitaw. Ang isang tao ay may isang tiyak na pamamaraan kung saan mayroong o artipisyal na nilikha ang isang tiyak na merkado - ang mga baguhan na tagagawa ay tumaas ... KITA! Ngunit ang threshold para sa foundry market ay tumaas nang malaki at lalago lamang ...

Ano pa ang nagbago sa mga nakaraang taon? Kung naaalala mo, pagkatapos ay hanggang 2004 ang pahayag na "mas mataas ang dalas ng processor, mas mabuti" ay medyo patas. Simula sa 2004-2005, ang dalas ng mga processor ay halos tumigil sa paglaki, na konektado sa pag-abot sa ilang uri ng mga pisikal na limitasyon. Ngayon ay maaari mong pataasin ang pagiging produktibo dahil sa multi-core - gumaganap ng mga gawain nang magkatulad. Ngunit ang paggawa ng maraming mga core sa isang chip ay hindi isang malaking problema - ito ay mas mahirap na paandarin ang mga ito nang tama sa ilalim ng pagkarga. Bilang resulta, mula sa sandaling iyon, ang papel ng software ay tumaas nang husto at ang kahalagahan ng propesyon ng "programmer" ay magkakaroon lamang ng momentum sa malapit na hinaharap.

Sa pangkalahatan, pagbubuod sa itaas:
- Nalalapat pa rin ang Batas ni Moore
- Ang halaga ng pagbuo ng mga bagong teknolohiya at materyales, gayundin ang mga gastos sa pagpapanatili ng mga pabrika, ay tumataas
- Ang pagiging produktibo ay lumalaki din. Inaasahan ang isang pagtalon kapag lumipat sa 450mm na mga plato

Ang resulta:
- Paghihiwalay ng mga kumpanya sa "fabless" at "foundry"
- Outsource core R&D
- Differentiation sa pamamagitan ng software development

Wakas

Nasiyahan ka ba sa pagbabasa? pag-asa. At least, naging interesante para sa akin na isulat ang lahat ng ito, at mas kawili-wiling pakinggan ito ... bagaman noong una ay naisip ko rin, "ano ang sasabihin nila sa lecture na ito."

Noong nakaraang linggo, ang pangalawang panayam ay ginanap sa Moscow Polytechnic Museum, na