Come è fatto un chip per computer (CPU).

O patata fritta ou processore è considerato il "cuore" di qualsiasi dispositivo elettronico, inclusi i computer. Di solito, conosciamo solo le informazioni essenziali su questo componente, come ad esempio la velocità massima del processore, il modello di business e alcune altre tecnologie. Tuttavia, prima di raggiungere i consumatori, deve affrontare un processo produttivo rigoroso e complesso.

Per spiegarti i dettagli, il showmetech è stato invitato da Intel per soddisfare la FAB28, uno dei siti principali dell'azienda a Kiryat Gat, Israele. Successivamente, ti mostreremo i passaggi necessari per costruire un chip per computer.

schema elettrico

Il primo passo nella produzione di un chip per computer è creare lo schema elettrico. Progettisti e ingegneri elaborano una sorta di disegno che determina la posizione di ogni pezzo all'interno della CPU, essendo estremamente importante decidere la quantità di memoria cache, i livelli di memoria, le frequenze e altri dettagli.

Per svolgere questo compito, le persone coinvolte devono avere una conoscenza avanzata di quali componenti/tecnologie esistenti possono essere utilizzate per generare un progetto funzionale e praticabile per la produzione. Inoltre, gli ingegneri devono anche pianificare la progettazione della CPU con largo anticipo, poiché potrebbe non essere distribuita per mesi dopo.

Materia prima

Sapevi che la materia prima della CPU è sabbia? Prima di passare attraverso diversi processi per diventare un componente intelligente, questo materiale viene raccolto dai produttori perché contiene il 25% di silicio nella sua composizione, un elemento chiave per la produzione di chip per computer.

Per quanto è possibile utilizzare altri elementi, come il file gallio, ad esempio, la maggior parte delle aziende sceglie questo componente chimico per il suo basso costo e la facilità di ottenerlo, poiché la sabbia si trova in abbondanza sul nostro pianeta.

Purificazione

Dopo aver estratto il silicio dalla sabbia, questa deve essere purificata il più possibile in modo che raggiunga la sua migliore qualità ed eviti problemi durante la lavorazione. Per farti un'idea dell'importanza di questo processo, il livello di purezza dovrebbe essere del 99,9999999%. In altre parole, su ogni miliardo di atomi, solo uno potrebbe non essere fatto di silicio.

La purificazione avviene mediante una sorta di forno, che sottopone l'elemento ad alte temperature per eliminare le impurità e lasciarlo nella sua forma più pura. Successivamente, il materiale viene raffreddato e modellato in una forma cilindrica (chiamata lingotto) con un peso medio di 100 kg.

Wafer

Il lingotto di silicio è pesante e non sarebbe utile in questo formato. Pertanto, i produttori devono tagliarlo a fette per ottenere piccoli dischi noti come wafer. La dimensione degli strati cambia in base alle esigenze del produttore. IL Intel, ad esempio, adotta un motivo di 30 cm di diametro.

Dopo il taglio, queste fette ricevono una lucidatura speciale e alcuni trattamenti chimici per renderle pronte per il passaggio successivo. Da questo momento in poi, l'ambiente deve essere perfettamente igienizzato per evitare che particelle di polvere e altri residui raggiungano l'ambiente wafer.

I laboratori per la produzione di trucioli, noti come “camere bianche”, sono fino a 10 volte più puliti di una sala operatoria. I dipendenti e i visitatori devono indossare una tuta speciale, che includa guanti, maschera, occhiali e protezione per i piedi, ad esempio, il tutto per evitare la contaminazione delle parti.

Fotolitografia

Dopo essersi assicurati che il wafer sono debitamente “puri”, le aziende avviano il processo di fotolitografia. In questa fase il disco riceve un materiale fotoresistente che, colpito dalla luce ultravioletta, trasferisce lo schema elettrico al pezzo.

Funziona così: la luce passa sopra la “mappa” del circuito che riflette il disegno su una lente. Fatto ciò, questo stesso obiettivo riduce la dimensione del diagramma in modo che la scala si riduca con estrema perfezione e raggiunga la dimensione scelta dal produttore.

Alla fine, la luce riflessa viene registrata sul wafer e le parti esportate diventano malleabili e possono essere rimosse utilizzando un fluido specifico per generare piccole scanalature per i transistor. Questo processo di incisione, chiamato "mascheramento", conferisce al chip la sua forma e funzionalità.

Il prossimo passo è inserire le proprietà elettriche dei transistor. Grazie alla semiconduttività del silicio, le aziende sono in grado di modificare la conduttività dell'elemento per modificare gli atomi e inserirli nella struttura del wafer. Inizialmente, questi atomi sono disposti in modo casuale, ma dopo essere stati sottoposti ad alte temperature, iniziano ad adottare una posizione fissa nella struttura del disco.

rame

Prima che il rame fosse aggiunto al wafer, viene applicato un sottile strato di protezione per evitare cortocircuiti. Quindi, questo materiale viene inserito per riempire i vuoti nella parte e interconnettere i miliardi di transistor, garantendo così una comunicazione rapida e precisa.

Vale la pena ricordare che, durante tutto il processo di produzione, c'è un team specializzato che analizza ogni passaggio utilizzando un microscopio di alta qualità o sistemi computerizzati. In questo modo è possibile controllare la struttura dei transistor per essere certi che non presentino difetti.

Matriz

Il passaggio finale nella produzione di chip consiste nell'inserire i contatti nella parte posteriore del chip. wafer e dividerlo in pezzi più piccoli noti come matrici, che dopo essere stati testati, subiscono un processo di taglio finale per generare solo successivamente singole unità di chip.

Tuttavia, questi componenti non sono ancora esattamente una CPU, ma solo un il, che devono essere “incollate” su una base metallica chiamata fondo. Il pezzo, che è la parte inferiore del chip, è responsabile dell'interconnessione dei circuiti interni con i componenti della scheda madre. Nella parte superiore c'è un altro elemento metallico che serve a dissipare il calore, può essere utilizzato anche come “cartellone pubblicitario” per timbrare il nome del modello e del produttore, ad esempio.

Dopo l'intero processo di assemblaggio, i chip vengono testati per garantire funzionalità e qualità. Se tutto va come previsto, possono già essere inviati alle aziende partner del produttore che, in breve tempo, metteranno a disposizione dei consumatori computer con nuovo hardware.

Vedi anche:

Perché il processore è il componente più importante nell'informatica.

Fonti: Storia-Computer, ComputerWorld, MyBroadBand.