Výroba mikroprocesorů

Obr. 1

Výroba mikroprocesoru Výroba mikroprocesoru je komplexní

a náročný proces, který má přes 300 kroků.

Mikroprocesory se vyrábějí vrstvením materiálů na tenké kulaté pláty křemíku, tzv. waffery pomocí různých postupů s využitím chemikálií, plynů a světla.

Polovodičové pláty Polovodičové pláty (waffery) dnes mají

obvykle průměr 300mm (400mm). Vyrábějí se z křemíku, hlavní složky běžného říčního písku, který byl "ultravyčištěn", zkapalněn a zformován do dlouhých válců nazývaných ingoty.

Ingoty se rozřežou na tenké pláty, jež se opracovávají a čistí, dokud nemají bezchybný, zrcadlově hladký povrch.

Výroba mikroprocesoru začíná kladením izolační vrstvy oxidu křemičitého na vyčištěný plát.

Vrstva oxidu slouží také jako elektrická brána, která buď umožňuje, nebo zabraňuje toku elektrického proudu uvnitř mikročipu.

oxid křemičitýkřemík

Obr. 2

Fotolitografie Je to proces, při němž jsou vzory

obvodů tištěny na povrch plátu, je další v řadě.

Nejdříve se na plát nanese dočasná vrstva materiálu citlivého na světlo, která se nazývá fotorezist.

fotorezist

Fotolitografie Skrze průhledná místa šablony,

označované fotomaska nebo maska, svítí na vybraná místa fotorezistu ultrafialové světlo.

Osvit chemicky změní nezakryté plochy fotorezistu.

maska

Fotolitografie Exponované plochy fotorezistu se odstraní,

čímž se odhalí část oxidu křemičitého pod opticky citlivou vrstvou. Odhalený oxid křemičitý je odstraněn chemickým "rytím". Pak se odstraní zbývající fotorezist a na křemíkovém plátu zůstane vzor oxidu křemičitého.

vyvolání

leptání

odstranění fotorezistu

Fotolitografie V dalších litografických a rycích

fázích se na plát nanášejí další materiály jako polysilikon, který vede elektřinu.

Každá vrstva materiálu má jedinečný vzor - dohromady vytvoří trojrozměrnou strukturu obvodu čipu.

Fotolitografie Pro spojování jednotlivých vrstev se

používá v dnešní době převážně měď.

Donedávna se používal hliník, který byl levnější, ale takto vyrobený čip vykazoval větší energetické ztráty a více se zahříval.

Fotolitografie Z hlediska kvality a povedenosti každého

jádra lze často slyšet pojem „speed binning“, což je právě třídění jednotlivých čipů podle jejich kvality.

Dnes, kdy se na spotřebu procesoru začíná brát výraznější zřetel, je to jeden z podstatných ukazatelů. Nejlepší čipy mohou být použity jako nízkonapěťové nebo naopak vysoce taktované modely, za které si firmy účtují prémiové ceny.

Otázky k opakování1. Co je to tzv. waffer?2. Jaké základní části se používají při fotolitografii?3. Jaký materiál se používá pro spojování

jednotlivých vrstev mikroprocesoru?

Použité zdroje BLÁBOLIL, R. Informační a komunikační technologie. 3. rozšířené

vydání. České Budějovice: KOPP, 2011. s. 27 BLÁBOLIL, Roman. Www.blabik.cz: Podpora výuky: „Technické

vybavení osobních počítačů“ [online]. 27. srpna 2012 8:55. Dostupný z WWW: <http://www.blabik.cz/vyuka/ict/02_Technicke_vybaveni_osobnich_pocitacu.pdf>.

MELIŠKA, Michal. Technet.idnes.cz: NTB & Tablety: „Jak se vyrábí mikroprocesor?“ [online]. 27. srpna 2012 9:00. Dostupný z WWW: http://notebooky.idnes.cz/tech-a-trendy-nb.aspx?r=tech-a-trendy-nb&c=A020116_5160161_tech-a-trendy-nb

Použité obrázky: Obr. 1 [cit. 2012-08-26] Dostupný pod licencí GNU Free

Documentation License na WWW:http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a1/Wafer_2_Zoll_bis_8_Zoll.jpg

Ostatní obrázky vlastní.