Dobré popoludnie, drahí milenci počítačového železa. Dnes budeme hovoriť o tom, čo je technický procesor v procesore. Čo ovplyvňuje táto hodnota, ako to pomáha, keď počítač pracuje, čo je zodpovedné za a tak ďalej.
Chcel by som začať s tým, že spracovatelia pozostávajú z tranzistorov. Pod krytom distribútora tepla je CPP Crystal Samotný na silikónovej podkladu, ktorý zahŕňa miliardy miniatúrnych tranzistorov. O stáží CPU -.
Ich rozmery sú tak malé, ktoré sa meria v nanometroch. Odtiaľ a trvá jeho začiatok.
Vezmite si napríklad AMD Company a jeho procesorové jadro buldozéry a rodiny Liano, vykonané podľa štandardov 32 nm. Na veľkosti kryštálovej veľkosti iba 315 mm2 sa umiestni 1,2 miliardy tranzistorov. Ak porovnáte so staršou technológiou 45 nm, v ktorom boli "iba" 900 miliónov tranzistorov na substráte 346 mm2 - pokrok je zrejmý.
Zníženie alebo pomerne optimalizácia technického procesu poskytuje tieto výhody:
- zvýšenie celkového výkonu v rovnakých vlastnostiach dvoch zariadení (prvý a druhý procesor, napríklad 4 jadrá s kapacitou 3 GHz);
- zníženie spotreby energie;
- schopnosť pridať ďalšie pracovné pokyny;
- zvýšená frekvencia;
- zvýšenie počtu jadier na jednom substráte (zaberajú menej miesta);
- zníženie nákladov na výrobu čipov (viac procesorov sa umiestni na jedno silikónové prázdne).
- Zvýšte vyrovnávaciu pamäť procesora (viac miesta na kryštálu na inštaláciu modulu)
Evolúcia komisie TechPortu
Ak vykopnete v histórii polovodičov 70. a 80. rokov, môžete splniť zariadenia vyvinuté na normách technického procesu 3 mikrónov. Prvýkrát, Zilog prišiel k tomuto technologickému prielomu v roku 1975 a Intel v roku 1979.
Spoločnosti aktívne vyvinuli technológie a zlepšené litografické zariadenia. Na začiatku 90. rokov dosiahol pokrok nových výšok a modelov, ako napríklad Intel Pentium Pro a MMX, ako aj slávny "slimák" Pentium II.
Všetky produkty sa uskutočnili na štandardoch procesu 0,35 μm, t.j. 350 nm. Doslova po 10 rokoch technológia umožnila znížiť veľkosť tranzistora strojnásobiť až 130 nm, a to bol prelom. Avšak, kultové obdobie kleslo na rok 2004, keď inžinieri začali zvládnuť 65 nm pre seba. Potom svet videl slávny Pentium 4, Core 2 Duo, ako aj AMD Phenom X4 a Turion 64 x2. Zároveň trh zaplavil Falcon a Jasper CHIPS pre Xbox 360.
Súčasné obdobie vývoja
Sme hladko vybrali na moderný vývoj a začnite s stále aktuálnym aktuálnym procesom 32 nm - EPOCH spoločnosti Intel Sandy Bridge a AMD Buldozér.
Modrý tábor sa podarilo vytvoriť kryštál s frekvenciou až 3,5 GHz, na ktorý až 4 jadier a grafický čip až 1,35 GHz. Aj v čipe, verzia ovládača PCI-E, podpora pamäte DDR3. Všetky jadrá dostali 256 kB cache L2 a až 8 MB L3. A toto všetko bolo umiestnené na substráte 216 mm2
Červená sa podarilo umiestniť na substrát na 16 jadrá procesorov s frekvenciou až 4 GHz s podporou pokročilých na rok 2011 X86, zadajte podporu hyper dopravy a vybavenie čipov podpory DDR3.
Prechod na 22 nm vykonal len Intel, pridávanie produktov Ivy Bridge a Haswell ako Core I5, I7 a XEON vyšší výkon so zníženou spotrebou energie. Architektúra nepreukázala významnými zmenami. 
Lithograph 14 NM predstavil svet v roku 2017 nové kolo konfrontácie medzi AMD RYZEN a CEZAŽNÉHO JAZDU. V prvom prípade máme celú novú architektúru a uznanie po celom svete po mnohých rokoch stagnácie. Po druhé, zvýšenie jadier na substráte v segmente desktopov.
Okrem toho je možné všimnúť si zníženie spotreby energie, pridanie nových inštrukcií, zníženie veľkosti kremíkovej dosky a zvýšenie výkonu v mlynoch dvoch táborov. Teraz čakáme na uvoľnenie čipov postavených na štandardoch 10 nm, ktorý je v súčasnosti dostupný len v mobilnom segmente (QuallComm Snapdragon 835/845, Apple A11 Bionic).
Prečo znížiť technický proces?
Ako som povedal vyššie, optimalizácia litografie vedie k umiestneniu väčšieho počtu tranzistorov na menšom substráte. V jednoduchom jazyku, na tej istej oblasti, môžete pozrieť nie 1, ale 1,5 miliardy tranzistorov, čo vedie k zvýšeniu produktivity bez rastúceho rozptylu tepla.
Tým sa stanovuje viac jadier, pomocných komponentov a systémov riadenia pneumatík.
Násobiaci koeficient zbernice procesora sa tiež zvyšuje, čo znamená, že jeho výkon rastie.
V súčasnosti sa môžu optimálne spracovatelia, ktoré absorbovali najlepšie moderné technológie, možno nazývať Intel 8700K a AMD RYZEN 1800X. Samozrejme sú samozrejme a novšia verzia z "červenej" tvárou v tvár Ryzen 2700 (12 nm), ale jeho výkon je trochu skromnejší. 
Dúfame, že pochopíte podstatu, ktorú som vám chcel vyjadriť v tomto článku. V nasledujúcich hodnotách sa dotkneme takýchto konceptov ako chladenie a iné problémy horenia, ktoré vyžadujú vysvetlenia. Zostaňte s nami a publikácie. Veľa štastia!
CPU Toto je srdce akéhokoľvek moderného počítača. Akýkoľvek mikroprocesor je v podstate veľký integrovaný obvod, na ktorom sú umiestnené tranzistory. Transistory elektrického prúdu vám umožňujú vytvoriť binárnu logiku (On-off) Computing. Moderné spracovatelia sa vykonávajú na základe 45 nm technológie. 45NM (nanometer) Toto je veľkosť jedného tranzistora umiestneného na doske procesora. Nedávno sa použilo 90 nm technológie.
Platne sú vyrobené z kremíka, ktorý zaberá 2 miesto z hľadiska vkladov v zemskej kôre.
Silikón sa získa chemickou úpravou, čistenie z nečistôt. Potom sa začína platiť, tvorí silikónový valec s priemerom 300 milimetrov. Tento valec sa ďalej rozreže na dosky diamantových vlákien. Hrúbka každej dosky je asi 1 mm. Aby bola doska mať ideálny povrch, po rezaní závitu je brúsenie špeciálneho brúsneho stroja.
Potom je povrch kremíkovej dosky dokonale hladký. Mimochodom, mnohé výrobné spoločnosti už vyhlásili možnosť pracovať so 450 mm doskami. Čím väčší je povrch - čím väčší počet tranzistorov pre umiestnenie a vyšší výkon procesora.
CPU Pozostáva zo silikónovej dosky, na povrchu, ktorej sa nachádza až deväť hladín tranzistorov, oddelí oxidovými vrstvami na izoláciu.
Vývoj technológie výroby procesora
Gordon Moore, jeden zo zakladateľov Intel, jeden z vodcov výroby procesorov na svete, v roku 1965, na základe svojich pripomienok, na základe svojich pripomienok otvoril zákon, na ktorom sa objavili nové modely procesorov a mikroobvodov prostredníctvom rovnakých časov. Zvýšenie počtu tranzistorov v procesoroch rastie približne 2-krát za 2 roky. Za posledných 40 rokov, zákon Gordon Moore funguje bez skreslenia. Rozvoj budúcich technológií nie je ďaleko od okolo hôr - už existujú pracovné prototypy založené na 32 nm a 22NM procesorovej technológii. Do polovice roku 2004, výkon procesora závisí predovšetkým z frekvencie procesora, ale od roku 2005, frekvencia procesora prakticky prestala rásť. K dispozícii je nová viacúčelová technológia procesora. To znamená, že niekoľko procesorových jadier sú vytvorené s rovnakou frekvenciou hodín a pri práci sily jadier sú zhrnuté. Vďaka tomu sa zvyšuje celková sila procesora.
Nižšie môžete sledovať video o výrobe procesorov.
V predvečer vydania nových generácií procesov a grafických kariet z AMD a NVIDIA by mali byť rozobraté takúto dôležitú vlastnosť čipu ako technologický proces jeho výroby. Intel od roku 2015 stúpa procesory na 14 nm technický proces, zatiaľ čo AMD a NVIDA používajú už zastaraný 28 nm technický proces. Z nášho článku sa dozviete Čo je technický proces výroby a to vplyv na hlavné charakteristiky CPU / GPUA tiež naučiť odpoveď na otázku: "Čo je lepšie: Kúpiť teraz alebo počkajte na novú generáciu?"
Úvod
AMD pre svoje GPU Polaris a CPU Zen vybral 14 NM produkovaný globalfoundries a Samsung, čo je menej ako 16 nm z NVIDIA vyrobeného TSMC. A o technológiách týchto spoločností môžu čítať príslušné odkazy: \\ t
Vopred je potrebné poznamenať, že všetky jemnosti vyrobené tranzistormi sa tu nebudú dotknúť, tu sa len dozviete o hodnote riedidla.
Čo je to Techprocess?
Všeobecne platí, že technický proces výroby polovodičových schém znamená postupnosť rôznych technologických a kontrolných operácií. Ale prečo potom v grafoch Techprocesss sú napísané s označením v nanometroch? Je to jednoducho vo fotolitografické vybavenie, s ktorými tranzistory prijímajú tranzistory, existuje rozlíšenie. Ak chcete lepšie pochopiť, odporúčame vám sledovať toto video:
Postupom času existuje evolučné zlepšovanie tohto procesu, ktorý vám umožní dodržiavať zákon o Moore.
Zaujímavým faktom: Intel Pentium mal technický proces 800 nm, že podľa moderných noriem sa zdá šialene veľké číslo! A len 3,1 milióna tranzistorov. (Intel Core I7-5960X 14 NM a 2,6 miliardy tranzistorov)
Čo ovplyvňuje technický proces?
Niet divu, že výrobcovia sú hrdí na novo dosiahnutú úroveň tohto technologického procesu. Koniec koncov, dáva hmatateľné výhody:
- pokles samotných tranzistorov vedie k zvýšeniu ich počtu na jednotku plochy a toto zvýšenie umožňuje alebo umiestni väčší počet tranzistorov na substrát, ktorý zvyšuje výkon rozšírením počtu počítačových blokov alebo zníženie oblasti samotný substrát pri zachovaní predchádzajúceho počtu tranzistorov.
- menšia veľkosť tranzistorov umožňuje znížiť ich odvod tepla a spotrebu energie. To umožňuje alebo zvýši frekvenciu a počet výpočtových jadier bez poškodenia vydania tepla alebo jednoducho zníženie spotreby energie, ktorá je obzvlášť vhodná pre notebooky.
- tranzistory FINFET sa často používajú so 14 nm technickými procesormi. Toto sú takéto tranzistory, ktoré majú trojrozmernú uzávierku vo forme fin, čo znižuje veľkosť tranzistoru a znižuje prúdové straty a oneskorenie. Existuje niekoľko druhov, ale tu nebudú hovoriť, takže ak máte záujem, potom ísť sem.
- prechod na nový technický proces si vyžaduje nové zariadenie, čo je nezamestnaná prevádzka. To ovplyvňuje predovšetkým cenu spracovateľov.
- prechod do novej fázy sa nevyskytuje okamžite. Technológia musí byť valcovaná, takže prvé žetóny na novom technologickom procese možno získať ďaleko od prvého času (ovplyvňuje cenu). Zvlášť táto zložitosť rastie so zvýšením oblasti čipovej oblasti, ktorá neumožňuje bezprostredne po prezentácii nového procesu okamžite "sculf" Rýchle multikoničeky s obrovskou oblasťou kryštálu. To sa viac vzťahuje na top video chipsy, kde je možné aplikovať až 12 miliárd tranzistorov!
Čo by ste mali čakať?
Ak o tom premýšľate, ukáže sa, že tento budúci rok by sa mal očakávať významný skok v energetickej účinnosti, čo umožní zvýšiť frekvenciu z horných čipov a znížiť požiadavky na chladenie z lacných.
Prostredníctvom grafických kariet
Podľa procesorov
Pokiaľ ide o spracovateľov, tu AMD sľubuje 40% zvýšenie produktivity na rytmus, ktorý sľubuje zdravú konkurenciu s Intel, ktorý naposledy spustil niečo, čo sa o 5% zvýšenie Skylake rozrušil mnoho fanúšikov. Aj s takýmto skokom v technickom procese Zen je konečne možné poskytnúť herec Intel v energetickej účinnosti. Starý 28 nm nemohol urobiť žiadnu konkurenciu pre tento parameter.
Aj v súčasnosti je už známe, že procesory Zen nenahrádzajú FX a OPTERON, tieto čipy nebudú uvoľnené ďalej ako 2016.
Zen's Micrarchitecture priradí pomerne veľké nádeje, pretože Jim Keller pripojil ruku k svojmu rozvoju. Je známy ako vývojár, ktorý vytvoril deges alfa 64-bit RISC, ktorý bol následne za následok AMD K7. Vytvorili architektúru AMD K8, po ktorej opustil AMD v roku 1999. Teraz, po návrate do roku 2012 opäť opustí "červenú".
Prosím, odpusť nám pre takú malú exkurziu v histórii, možno sa o túto tému zaujíma.
závery
Technický proces výroby čipov má veľmi veľký vplyv na parametre, ako je spotreba energie, počet tranzistorov a nepriamo ovplyvňuje výkonnosť.
Okrem aktualizácie technického procesu AMD a NVIDIA demonštrujú nové architektúry, ktoré v množstve umožní urobiť skok v energetickej účinnosti a výkonnosti.
Takže ak ste mučení otázkou, či by ste mali čakať až do nového vydania nových grafických kariet a procesorov alebo kúpiť tu a teraz máme tendenciu k druhej možnosti. Výnimkou bude pravdepodobne prípad s najvýkonnejšími grafickými kartami, pretože kvôli veľkej oblasti čipu môže byť ich uvoľnenie lemované.
Centrálny procesor v počítači hrá najdôležitejšiu úlohu. Môže byť považovaný za "mozog" celého systému, pretože počet spracovaných údajov závisí od toho, schopnosť spustiť systém, kompatibilitu zariadenia. Servery používajú špeciálne typy procesorov, ktoré sú určené pre takéto úlohy, to znamená, že pre výpočty. Tu je počítač.
Tam je tiež koncept ako grafický procesor - nie je na základnej doske, ako centrálne, ale v grafickom adaptéri. Jeho úlohou je zvládnuť grafické údaje, prejdite na počítač a zobrazte obrázok na obrazovke monitora.
Každý z nich má svoju vlastnú štruktúru a procesorový procesor, ktorý sa bude diskutovať ďalej.
Posledná polovica storočia pri výrobe procesorov a ďalších podobných techník sa používa kremičitý kryštál. Metóda litografického spracovania vám umožňuje vytvoriť jednotlivé tranzistory, ktoré sú veľmi dôležité, pretože z nich a pozostávajú z procesorov.
Zameranie sa na aktuálny stav elektrického poľa, tranzistory môžu blokovať alebo preskočiť elektrický prúd. Mimochodom, základnou súčasťou práce binárneho systému, ktorý je v týchto dvoch pozíciách uzavretý a vypnutý.
Čo je teda Techprocess? Tento termín sa používa v indikátoroch, aby sa označili veľkosť použitých tranzistorov, z ktorých každý procesor pozostáva.
Vrátenie sa na výrobu procesorov, jeden proces môže byť rozlíšený ako fotolitografia. Táto funkcia je potrebná na pokrytie kryštálu dielektrickým materiálom, z ktorého sú tranzistory zvýraznené pomocou svetla. V závislosti od možnosti prístroja - jemnosť a citlivosť sa stanoví technický procesor procesora, ktorý je jeho hrúbka v nanometroch.
Ako viete, tenšie procesor technického procesora, tým väčší je počet tranzistorov umiestnený na čipe.
Ak je veľkosť malá, jeho spotreba energie a množstvo uvoľneného tepla budú občas menej. Z tohto dôvodu je, že malý procesor procesora umožňuje umiestniť čip na prenosných zariadeniach, a na úkor tohto mobilného zariadenia bude môcť udržiavať dlhšie.
Veľkosť záleží aj na ekonomické účely, pretože pri nízkych nákladoch materiálu sa zvyšuje počet vyrábaných čipov. Avšak, toto je palice o oboch koncoch, pretože pre jemnejší procesor procesora je potrebné topické vybavenie.
Malé detaily štruktúry vám umožňujú umiestniť väčší počet položiek na čipe, vďaka čomu rastie výkon procesora. So všetkými tým zostávajú parametre veľkosti samotného čipu nezmenené.
Ak má procesor technickú príležitosť, aby sa urýchlilo, čím menej procesorového procesora je vyšší frekvencie.
Približne od 70. rokov do 80. rokov, spracovatelia boli vytvorené technickým procesom v troch mikrometroch. Takýto prielom v počítačových technológiách dosiahol spoločnosť "Žilog" a "Intel" v 75-79. roku. Od tej doby sa rozhodlo zlepšiť kvalitu litografických zariadení.
Od roku 1990 sa v architektúre procesora objavili významné zmeny, v tom istom čase sa uvoľnili čipy s technickým procesom 0,35 mikrometrov alebo 350-nanometrom. Na začiatku dvadsiateho prvého storočia sa však veľkosť tranzistorov trikrát znížila, čo bolo 130 nanometrov.
Najvýznamnejším technologickým prielomom klesol na rok 2004 - práve v tom čase výrobcovia zvládli technológiu 65 nanometrového technologického procesu. Zároveň išli na predaj Core 2 Duo a jeho konkurent - AMD Phenom X4. Pokiaľ ide o konzoly, Xbox 360 vytvoril Falcon a Jasper procesory.
Významné zmeny
Dve vedúce spoločnosti dosiahli veľkosť 32 nanometrov, čo dokazuje v piesočnatom moste a procesoroch generácie Buldozéry AMD.
Intel vytvoril krištáľ schopný pracovať s frekvenciou 3 500 megahertz a počet jadier sa rovná štyrom. Ukázalo sa aj pokročilejší grafický čip, ktorý je zabudovaný do procesora, ktorej frekvencia prichádza na jednu a pol Gigahertz. Súčasne, čip podporil nový RAM, Druhú generáciu PCI-E Radič rozhrania a X86 protokoly. Rýchlosť toku údajov sa zvýšila kvôli prítomnosti vyrovnávacej pamäte tretej úrovne, ktorej veľkosť je osem megabajtov.
Pokiaľ ide o svojho priameho konkurenta, AMD, dokázal vybaviť procesor šestnástimi jadiermi s frekvenciou až 4000 megahertz. V opačnom prípade je prakticky žiadny rozdiel od spoločnosti Intel.
Avšak, len "modrý" tím sa podarilo dosiahnuť hmatateľné prelomové a uvoľňované čipy s technickým procesom 22-nanometrom, ktorý umožnil procesorom IVY BRIDGE, HASWELL A RODINY XEON, Core I5 \u200b\u200ba I7 série na poskytovanie vysokého výkonu, zníženie spotrebovanej energie.
Výkon procesorov sa zvyšuje len počtom tranzistorov, hodnota rozptylu tepla nie je predmetom zmeny.
Keď sa technologický proces znižuje, výrobcovia majú možnosť umiestniť do čipu viac ako ostatné komponenty, ako sú jadrá a ďalšie komponenty.
Ako sľúbil - podrobný príbeh o tom, ako urobiť spracovateľov ... od piesku. Všetko, čo ste chceli vedieť, ale báli sa pýtať)
Už som hovoril Kde spracovatelia produkujú "A čo" Ťažkosti s výrobou "Na tejto ceste stojan. Dnes bude priamo o samotnom produkcii - "z a na".
Výroba spracovania
Keď je továreň na výrobu procesorov na novej technológii vybudovaná, má 4 roky na získanie investovaných fondov (viac ako 5mld $) a priniesť zisky. Z jednoduchých tajných výpočtov sa ukázalo, že továreň by mala produkovať aspoň 100 pracovných platní za hodinu.Stručne povedané, proces výroby procesora vyzerá takto: z roztaveného kremíka na špeciálnom zariadení sa pestuje jeden kryštál valcového tvaru. Výsledný ingot je ochladený a narezaný na "palacinky", ktorého povrch je dôkladne zarovnaný a leštený na zrkadlo. Potom v "čistých miestnostiach" polovodičových rastlín na silikónových doskách sú integrované obvody vytvorené fotolitografiou a leptavými metódami. Po opätovnom upratovaní dosiek, laboratórne špecialisti pod mikroskopom produkujú selektívne testovanie procesorov - ak sú všetky "OK", potom sú hotové dosky narezané na samostatné procesory, ktoré v prípade končia v prípade.
Lekcia chémie
Pozrime sa na celý proces podrobnejšie. Obsah kremíka v zemskej kôre je asi 25-30% hmotn., KO, ktorým tento prvok má druhé miesto po kyslíku. Sand, najmä kremeň, má vysoké percento obsahu kremíka vo forme oxidu kremičitého (Si02) a na začiatku výrobného procesu je základná zložka na vytváranie polovodičov.Spočiatku sa SiO2 odoberá vo forme piesku, ktorý v oblúkových peciach (pri teplote približne 1800 ° C) obnoví Coke:
Reakčné údaje s použitím recyklácie tvarovaných látok obsahujúcich silikón znižujú náklady a eliminujú environmentálne problémy: \\ t
2SIHCL 3 SiH2Cl2 + Sicl 4Výsledný vodík môže byť v dôsledku toho môže byť použitý veľa, kam používať, ale najdôležitejšou vecou je, že "elektronický" silikón, čistokrániteľný (99 999999%). Trochu neskôr sa tavenina takéhoto kremíka zníži semien ("bod rastu"), ktorý postupne odvádza z téglika. Výsledkom je, že tzv. "Žiarovka" je vytvorená - jednoduchá výška krištáľu od dospelých. Hmotnosť vhodná - vo výrobe takáto dool váži asi 100 kg.
2SIH 2 Cl 2 SiH3CI + SiHCl 3
2SIH 3 CL SiH 4 + SiH2Cl 2
SiH 4 Si + 2H 2
IngoT je strhlenie "nula" :) a odrezať diamantovú pílu. Na výstupe - dosky (kódový názov "vafle") s hrúbkou asi 1 mm a priemerom 300 mm (~ 12 palcov; je to použité pre proces v 32 nm s technológiou HKMG, High-K / kov Brána). Akonáhle naraz, Intel používané disky s priemerom 50 mm (2 ") a v blízkej budúcnosti sa už plánuje prepnúť na dosky s priemerom 450 mm - to je odôvodnené aspoň z hľadiska redukcie Náklady na výrobu čipov. Slovom úspor - všetky tieto kryštály sa pestujú mimo Intel; pre výrobu procesorov sú zakúpené inde.
Každá doska leštená, dokonale dokonca, prináša jej povrch na zrkadlový lesk.
Výroba čipov pozostáva z viac ako tristo operácií, v dôsledku čoho viac ako 20 vrstiev tvorí komplexnú trojrozmernú štruktúru - množstvo, ktoré je k dispozícii na Habrejovi, neumožní to povedať stručne ani o polovicu tohto zoznamu :) , je to dosť krátke a len o najdôležitejších etapách.
So. V leštených kremíkových platniach je potrebné preniesť štruktúru budúceho spracovateľa, to znamená, aby sa zaviedli do určitých úsekov kremíkových dosiek nečistôt, ktoré na konci a tvoria tranzistory. Ako to spraviť? Všeobecne platí, že aplikácia rôznych vrstiev na spracovateľovi vložila túto celú vedu, pretože aj teoreticky takýto proces nie je jednoduchý (nehovoriac o praxi, s prihliadnutím na mierku) ... ale je to tak pekné pochopiť ťažké;) dobre, alebo aspoň sa snaží pochopiť.
Fotolitografia
Problém sa rieši pomocou technológie fotolitografii - volebný leptavý proces povrchovej vrstvy pomocou ochranného fotokubónu. Technológia je postavená podľa princípu "svetlo-vzor-fotoreres" a prechádza nasledovne:- Na kremíkový substrát sa aplikuje vrstva materiálu, z ktorej chcete vytvoriť kresbu. Aplikuje sa na to fotorezista - vrstva polymérneho fotosenzitívneho materiálu, ktorá zmení svoje fyzikálno-chemické vlastnosti, keď ožiarené svetlom.Potrebná štruktúra je nakreslená na Photoshope - spravidla to je tanier optického skla, ktorá je fotograficky spôsobená nepriehľadnými oblasťami. Každá taká šablóna obsahuje jednu z vrstiev budúceho procesora, takže musí byť veľmi presné a praktické.
- vyrobené vystavenie (Fotografické osvetlenie pre presne nastavený časový interval) cez fotografickú masku
- Odstránenie vyhoreného fotorezistu.
Niekedy sú dosky jednoducho nemožné precipitovať určité časy na správnych miestach, takže je oveľa jednoduchšie aplikovať materiál na celom povrchu, odstrániť zbytočné z tých miest, kde nie je potrebné - na obrázku nad modrou ukazuje použitie aplikácie fotorezist.
Platňa je ožiarená tokom iónov (pozitívne alebo negatívne nabité atómy), ktoré v určených miestach preniknú na povrch dosky a zmeňte vodivé vlastnosti kremíka (zelené plochy sú vložené atómy cudzinca).
Ako izolovať oblasti, ktoré nevyžadujú následné spracovanie? Pred litografiou na povrchu kremíkovej dosky (pri vysokej teplote v špeciálnej komore) sa aplikuje dielektrická ochranná fólia - ako som už povedal, namiesto tradičného oxidu kremičitého, intel sa použil vysoko K-dielektrikum . Je to hrubší oxid kremičitý, ale zároveň má rovnaké kapacitné vlastnosti. Okrem toho, vzhľadom k zvýšeniu hrúbky, únik prúdu cez dielektrikum sa zníži, a v dôsledku toho sa stalo možné prijímať energeticky účinnejšie spracovatelia. Vo všeobecnosti je tu oveľa ťažšie, aby sa zabezpečila jednotnosť tohto filmu po celom povrchu dosky - v súvislosti s týmto, na výrobe sa používa kontrolovanie teploty s vysokým presnosťou.
Takže tu. Na týchto miestach, ktoré sú spracované nečistotami, nie je potrebný ochranný film - je úhľadne odstránený leptaním (odstránenie vrstvových oblastí, aby vytvorili viacvrstvovú štruktúru s určitými vlastnosťami). A ako ho odstrániť všade, ale len v správnych oblastiach? Na to, na vrchole filmu, je potrebné aplikovať ďalšiu vrstvu fotorezistu - v dôsledku odstredivej sily rotujúcej dosky, aplikuje sa veľmi tenká vrstva.
Na fotografii, svetlo prechádzalo cez negatívny film, padol na povrch fotografického papiera a zmenil svoje chemické vlastnosti. Vo fotolitografii, princíp podobného: svetlo prechádza cez fotografickú masku na fotoreziste, a na týchto miestach, kde prešiel cez masku, jednotlivé časti fotorezistu zmenia vlastnosti. Cez masky preskočili ľahké žiarenie, ktoré sa zameriava na substrát. Pre presné zaostrenie sú potrebné špeciálny systém šošoviek alebo zrkadiel, čo nie je ľahké redukovať, obraz vyrezaný na masku na veľkosti čipu, ale aj presne ju distroech na obrobku. Tlačené dosky sú zvyčajne štyrikrát menej ako samotné masky.
Celý fotorezista (zmenil jeho rozpustnosť pod činnosťou ožarovania) sa odstráni špeciálnym chemickým roztokom - spolu s ním sa rozpustí časť substrátu pod vrhnutým fotorezistom. Časť substrátu, ktorá bola uzavretá zo svetla masky, sa nerozpustí. Vytvára vodič alebo budúci aktívny prvok - výsledok tohto prístupu sa stáva rôznymi vzormi uzáverov na každej vrstve mikroprocesora.
V skutočnosti boli potrebné všetky predchádzajúce kroky na vytvorenie polovodičových štruktúr na potrebných miestach zavedením darcu (N-typu) alebo akceptor (p-typu) nečistoty. Predpokladajme, že potrebujeme urobiť v oblasti silikónovej oblasti koncentrácie nosičov P-typu, to znamená, že zóna vodivosti otvorov. Na tento účel sa doska spracováva pomocou zariadenia implanter - Boria ióny s obrovskou energiou sú zastrelené z vysokonapäťového urýchľovača a sú rovnomerne distribuované v nechránených zónach vytvorených počas fotolitografii.
Tam, kde sa dielektrika odstráni, ióny prenikajú do vrstvy nechráneného kremíka - inak sú "uviaznuté" v dielektriku. Po nasledujúcom procese leptania sa zvyšky dielektriky odstránia a zóny zostávajú na doske, v ktorej je bór lokálne. Je zrejmé, že moderné spracovatelia môžu mať niekoľko takých vrstiev - v tomto prípade je dielektrická vrstva opäť pestuje na výslednej ťahu a potom všetko ide pozdĺž protisklnej dráhy - ďalšia vrstva fotorezistu, proces fotolitografie (už na novú masku ), leptanie, implantácia ... No, pochopili ste.
Charakteristická veľkosť tranzistora je teraz 32 nm a vlnová dĺžka, ktorú je spracovaný kremík, nie je ani obyčajné svetlo, ale špeciálny ultrafialový excimer laser - 193 nm. Zákony optiky však neumožňujú vyriešiť dva objekty, ktoré sú menšie ako polovica vlnovej dĺžky. Je to spôsobené difrakciou svetla. Ako byť? Aplikujte rôzne triky - napríklad okrem uvedených excimerových laserov, svetelných v ultrafialovom spektre, v modernej fotoliteografii využíva viacvrstvovú reflexnú optiku pomocou špeciálnych masky a špeciálny proces ponorenia (ponorné) fotolitografii.
Logické prvky, ktoré boli vytvorené v procese fotolitografie, by mali byť navzájom pripojené. Na tento účel sú doštičky umiestnené v roztoku síranu meďnatého, v ktorom sa pod pôsobením elektrického prúdu, atómy kovov "usadené" v zostávajúcich "pasážach" - v dôsledku tohto galvanického procesu sa vytvárajú vodivé oblasti , vytváranie pripojení medzi jednotlivými časťami procesora "Logika". Prebytočné vodivé povlaky sa odstránia leštením.
Povrch
Hurá je najťažšie za sebou. Zostáva zložitý spôsob, ako pripojiť "zvyšky" tranzistorov - princíp a postupnosť všetkých týchto zlúčenín (pneumatiky) a nazýva sa architektúra procesora. Pre každý procesor sú tieto zlúčeniny odlišné - aj keď sú schémy a zdajú sa absolútne byt, v niektorých prípadoch je možné použiť až 30 úrovní takýchto "drôtov". Restantly (s veľmi veľkým zvýšením) to všetko vyzerá ako futuristická cestná križovatka - a po tom všetkom, niekto rovnaký dizajn spínača!
Keď je spracovanie dosiek dokončené, dosky sa prenášajú z výroby do inštalácie a skúšobného obchodu. Tam sú prvé testy kryštálov a tie, ktoré prechádzajú testom (a to je ohromujúca väčšina) sú narezané zo substrátu so špeciálnym zariadením.
V ďalšom štádiu je procesor zabalený do substrátu (na obrázku - procesor Intel Core I5 \u200b\u200bpozostávajúci z CPU a HD grafického čipu).
Ahoj, zásuvka!
Substrát, kryštál a kryt rozptylu tepla sú spojené spolu - to je tento produkt, ktorý budeme mať na pamäti tým, že hovorí slovo "procesor". Zelený substrát vytvára elektrické a mechanické rozhranie (pre elektrické pripojenie kremíkového čipu s telom, použije sa zlato), vďaka ktorým bude možné inštalovať procesor do základnej dosky - v skutočnosti je to len platforma Na ktorých kontaktoch sú rozvedené z malého čipu. Kryt rozptýlenia tepla je tepelné rozhranie, chladiaci procesor počas prevádzky - to je na tomto kryte, že chladiaci systém bude nastavený, či je chladnejší radiátor alebo zdravé zásobovanie vodou.
Zásuvka (CPU konektor) - konektor zásuvky alebo štrbiny určená na inštaláciu centrálneho procesora. Použitie konektora namiesto priameho rozpadu procesora na základnej doske zjednodušuje výmenu procesora na modernizáciu alebo opravu počítača. Konektor môže byť navrhnutý tak, aby nastavila samotný procesor alebo CPU kartu (napríklad v Pegasos). Každý konektor vám umožňuje inštalovať iba konkrétny typ procesora alebo karty CPU.
V konečnej fáze výroby, hotové spracovatelia podstúpia záverečné skúšky na dodržiavanie hlavných charakteristík - ak je všetko v poriadku, spracovatelia sú zoradené v požadovanom poradí do špeciálnych zásobníkov - v tejto forme, spracovávajú výrobcovia alebo pôjdu k predaju OEM. Ďalšia strana pôjde na predaj vo forme boxových verzií - v krásnom boxe, spolu s akciovým chladiacim systémom.
Koniec.
Predstavte si, že spoločnosť oznamuje napríklad 20 nových procesorov. Všetky z nich sú odlišné - počet jadier, zväzkov cache, podporované technológie ... V každom modeli spracovateľov sa používa určité množstvo tranzistorov (vypočítané miliónmi a dokonca miliardami), jeho princípom spojovacích prvkov ... a všetkých To by malo byť navrhovanie a vytváranie / automatizáciu - šablóny, šošovky, šošovky, litografie, stovky parametrov pre každý proces, testovanie ... a to všetko by malo fungovať okolo hodín, okamžite v niekoľkých továrňach ... V dôsledku toho by zariadenia mali Zdá sa, že nie sú oprávnení na chybu v práci ... a náklady na tieto technologické majstrovské diela by mali byť v rámci slušnosti ... Takmer istí, že vy, ako ja, tiež si nedokážu predstaviť celý objem práca, ktorú som dnes snažil povedať.No, niečo úžasnejšie. Predstavte si, že máte skvelý vedec s skvelým časom - opatrne odstránené kryt distribúcie procesora a štruktúra procesora bola schopná vidieť všetky tieto spojenia, tranzistory ... dokonca niečo na kus bolo načrtnuté, aby nezabudli. Čo si myslíte, je ľahké preskúmať princípy procesora, s týmito údajmi a údajmi o tom, aké úlohy môžeme riešiť s týmto procesorom? Zdá sa mi, že približne takýto obraz je teraz viditeľný vedcami, ktorí sa snažia preskúmať prácu ľudského mozgu na podobnej úrovni. Len ak si myslíte, že Stanford mikrobiológovia, v jednom ľudskom mozgu