Bien, quiero explicarles un poco más en profundidad sobre esto para que vean el valor real que tiene para ustedes.
Un Nanómetro es una unidad de medida del sistema métrico que equivale a una billonésima parte de un metro, o una millonésima de milímetro, esto para ponerlos en perspectiva del tamaño.
Ahora, comparativamente un pelo tiene 90.000 nanómetros de espesor, una bacteria alrededor de 2.000nm de espesor y nuestros últimos transistores 45nm…
Que es lo interesante de todo esto? Que dentro de un Core 2 Duo, podemos poner 820 Millones de transistores para hacerlo mas rápido y más poderoso basándonos en el proceso de fabricación de 45nm…
Ahora bien,
como se fabrica un procesador?
Empecemos desde cero…
El silicio es el elemento mas abundante en la corteza terrestre (27,7%) después del oxigeno.
Su uso en la electrónica se debe a sus características de semiconductor. Esto significa que, dependiendo de que materiales se le agreguen (dopándolo) puede actuar como “conductor” o como un “aislador”.
Con el silicio se han construido incontables generaciones de circuitos integrados y microprocesadores, cada una reduciendo el tamaño de los transistores que lo componen. Puestos a hablar de tamaños, en la superficie de un glóbulo rojo podríamos acomodar casi 400 transistores. O, ya que estamos, se pueden poner unos 30 millones sobre la cabeza de un alfiler. Es decir, son pequeños de verdad.
Pero ¿Cómo es posible fabricar algo tan pequeño? El proceso de fabricación de un microprocesador es complejísimo, y apasionante. Todo comienza con un buen puñado de arena, se toma una “semilla” (básicamente una barra de silicio) y se introduce en un cilindro se funde el material en cuestión a alta temperatura (1370º C) y se lo comienza a rotar a una velocidad muy lenta (10 a 40 mm por hora) para que el silicio derretido se comience a pegar a esta barra y comience a crecer en diámetro obteniendo como resultado un monocristal de unos 20 x 150 centímetros.
De este cristal, de cientos de kilos de peso, se cortan los extremos y la superficie exterior, de forma de obtener un cilindro perfecto, se pule y se corta en discos mejor conocidos como Wafers.
Estas obleas son pulidas hasta obtener una superficie perfectamente plana, pasan por un proceso llamado “annealing, que consiste en un someterlas a un calentamiento extremo para remover cualquier defecto o impureza que pueda haber llegado a esta instancia. Luego de una supervisión mediante láseres capaz de detectar imperfecciones menores a una milésima de micrón, se recubren con una capa aislante formada por óxido de silicio transferido mediante deposición de vapor.
Los wafers para procesadores son de unas 11.8 pulgadas de espesor y de 300mm de diámetro.
Una vez que tenemos esto listo, se prepara todo para el proceso de litografía, muy similar al que se utiliza una imprenta donde se pone una ¨mascara¨ frente al wafer y mediante una luz ultravioleta se marca esa mascara para formar una capa de transistores.
Para prepara el Wafer se le coloca una capa de oxido para aislarlo y mediante altas temperaturas y la presencia de oxigeno se hace crecer la capa de oxido. Una vez terminada esa parte se le coloca una capa de un material llamado photoresist que es sensible a la luz para después poder remover secciones del oxido y crear un patrón especifico de oxido. El Photoresist es sensible a la luz ultra violeta pero resistente a algunos químicos que se utilizan después.
Listo el wafer, nos preparamos para comenzar la fotolitografía donde utilizamos una maquina que se denomina Stepper que da pasos (steps) por todo el wafer deteniéndose brevemente en algunas ubicaciones para iluminar con luz ultravioleta a través de la máscara el wafer y así hacer soluble la sustancia de photoresist y dejar marcado el patrón de transistores. Con un solvente se remueve el photoresist que fue iluminado y se revelan partes del oxido. Mediante ácidos se quita el oxido para dejar descubierto el transistor, luego se quita el photoresist y tenemos terminado el wafer.
Este es uno de los pasos, piensen que hay decenas de capas de transistores. una vez terminado esto se agregan mas capas de polysilicon para conducir electricidad, se expone el wafer a varios químicos para “dopar” el material y hacer el transistor finalmente y que pueda cambiar sus estados eléctricos, se aplican metales para las conexiones eléctricas y conectar también las capas de transistores mediante tungsteno que también se forman mediante fotolitografía.
Un Wafer completo tiene millones o billones de transistores en múltiples capas y conectado por laberintos metálicos. Finalmente se aplica una capa protectora para proteger el procesador de contaminación y mejorar la estabilidad eléctrica.
La mayoría de los errores se dan en los bordes del wafer, dando como resultados chips capaces de funcionar a velocidades menores que los del centro de la oblea. Luego el wafer es cortado y cada chip individualizado. En esta etapa del proceso el microprocesador es una pequeña placa de unos pocos milímetros cuadrados, sin pines ni capsula protectora.
Todo este trabajo sobre las obleas de silicio se realiza en “clean rooms” (ambientes limpios), con sistemas de ventilación y filtrado iónico de precisión, ya una pequeña partícula de polvo puede malograr un procesador. Los trabajadores de estas plantas emplean trajes estériles para evitar que restos de piel, polvo o pelo se desprendan se sus cuerpos.
Cada una de estas plaquitas será dotada de una capsula protectora plástica (en algunos casos pueden ser cerámicas) y conectada a los cientos de pines metálicos que le permitirán interactuar con el mundo exterior. Cada una de estas conexiones se realiza utilizando delgadísimos alambres, generalmente de oro. De ser necesario, la capsula es dotada de un pequeño disipador térmico de metal, que servirá para mejorar la transferencia de calor desde el interior del chip hacia el disipador principal. El resultado final es un microprocesador como el que equipa nuestro ordenador.
Todo el proceso descrito demora dos o tres meses en ser completado, y de cada cristal de silicio extrapuro se obtienen decenas de miles de microprocesadores. La diferencia astronómica entre el costo de la materia prima (básicamente arena) y el producto terminado (microprocesadores de cientos de dólares cada uno) se explica en el costo del proceso y la inversión que representa la construcción de la planta en que se lleva a cabo.
Para hacerlo un poco más gráfico les conseguí un video que muestra la fabricación
link:
Espero que les sirva la información!!!
SALUDOS!!
google - tech4pc - noteo - psicofxp
Un Nanómetro es una unidad de medida del sistema métrico que equivale a una billonésima parte de un metro, o una millonésima de milímetro, esto para ponerlos en perspectiva del tamaño.
Ahora, comparativamente un pelo tiene 90.000 nanómetros de espesor, una bacteria alrededor de 2.000nm de espesor y nuestros últimos transistores 45nm…
Que es lo interesante de todo esto? Que dentro de un Core 2 Duo, podemos poner 820 Millones de transistores para hacerlo mas rápido y más poderoso basándonos en el proceso de fabricación de 45nm…
Ahora bien,
como se fabrica un procesador?
Empecemos desde cero…
El silicio es el elemento mas abundante en la corteza terrestre (27,7%) después del oxigeno.
MUY ABUNDANTE
Como vimos en la PARTE 1 de este post, lo podemos encontrar en la arena
Su uso en la electrónica se debe a sus características de semiconductor. Esto significa que, dependiendo de que materiales se le agreguen (dopándolo) puede actuar como “conductor” o como un “aislador”.
Con el silicio se han construido incontables generaciones de circuitos integrados y microprocesadores, cada una reduciendo el tamaño de los transistores que lo componen. Puestos a hablar de tamaños, en la superficie de un glóbulo rojo podríamos acomodar casi 400 transistores. O, ya que estamos, se pueden poner unos 30 millones sobre la cabeza de un alfiler. Es decir, son pequeños de verdad.
Pero ¿Cómo es posible fabricar algo tan pequeño? El proceso de fabricación de un microprocesador es complejísimo, y apasionante. Todo comienza con un buen puñado de arena, se toma una “semilla” (básicamente una barra de silicio) y se introduce en un cilindro se funde el material en cuestión a alta temperatura (1370º C) y se lo comienza a rotar a una velocidad muy lenta (10 a 40 mm por hora) para que el silicio derretido se comience a pegar a esta barra y comience a crecer en diámetro obteniendo como resultado un monocristal de unos 20 x 150 centímetros.
De este cristal, de cientos de kilos de peso, se cortan los extremos y la superficie exterior, de forma de obtener un cilindro perfecto, se pule y se corta en discos mejor conocidos como Wafers.
Estas obleas son pulidas hasta obtener una superficie perfectamente plana, pasan por un proceso llamado “annealing, que consiste en un someterlas a un calentamiento extremo para remover cualquier defecto o impureza que pueda haber llegado a esta instancia. Luego de una supervisión mediante láseres capaz de detectar imperfecciones menores a una milésima de micrón, se recubren con una capa aislante formada por óxido de silicio transferido mediante deposición de vapor.
Los wafers para procesadores son de unas 11.8 pulgadas de espesor y de 300mm de diámetro.
Una vez que tenemos esto listo, se prepara todo para el proceso de litografía, muy similar al que se utiliza una imprenta donde se pone una ¨mascara¨ frente al wafer y mediante una luz ultravioleta se marca esa mascara para formar una capa de transistores.
Para prepara el Wafer se le coloca una capa de oxido para aislarlo y mediante altas temperaturas y la presencia de oxigeno se hace crecer la capa de oxido. Una vez terminada esa parte se le coloca una capa de un material llamado photoresist que es sensible a la luz para después poder remover secciones del oxido y crear un patrón especifico de oxido. El Photoresist es sensible a la luz ultra violeta pero resistente a algunos químicos que se utilizan después.
Listo el wafer, nos preparamos para comenzar la fotolitografía donde utilizamos una maquina que se denomina Stepper que da pasos (steps) por todo el wafer deteniéndose brevemente en algunas ubicaciones para iluminar con luz ultravioleta a través de la máscara el wafer y así hacer soluble la sustancia de photoresist y dejar marcado el patrón de transistores. Con un solvente se remueve el photoresist que fue iluminado y se revelan partes del oxido. Mediante ácidos se quita el oxido para dejar descubierto el transistor, luego se quita el photoresist y tenemos terminado el wafer.
Este es uno de los pasos, piensen que hay decenas de capas de transistores. una vez terminado esto se agregan mas capas de polysilicon para conducir electricidad, se expone el wafer a varios químicos para “dopar” el material y hacer el transistor finalmente y que pueda cambiar sus estados eléctricos, se aplican metales para las conexiones eléctricas y conectar también las capas de transistores mediante tungsteno que también se forman mediante fotolitografía.
Un Wafer completo tiene millones o billones de transistores en múltiples capas y conectado por laberintos metálicos. Finalmente se aplica una capa protectora para proteger el procesador de contaminación y mejorar la estabilidad eléctrica.
Es un proceso comparable a la fabricación de
circuitos impresos.
La mayoría de los errores se dan en los bordes del wafer, dando como resultados chips capaces de funcionar a velocidades menores que los del centro de la oblea. Luego el wafer es cortado y cada chip individualizado. En esta etapa del proceso el microprocesador es una pequeña placa de unos pocos milímetros cuadrados, sin pines ni capsula protectora.
Todo este trabajo sobre las obleas de silicio se realiza en “clean rooms” (ambientes limpios), con sistemas de ventilación y filtrado iónico de precisión, ya una pequeña partícula de polvo puede malograr un procesador. Los trabajadores de estas plantas emplean trajes estériles para evitar que restos de piel, polvo o pelo se desprendan se sus cuerpos.
Cada una de estas plaquitas será dotada de una capsula protectora plástica (en algunos casos pueden ser cerámicas) y conectada a los cientos de pines metálicos que le permitirán interactuar con el mundo exterior. Cada una de estas conexiones se realiza utilizando delgadísimos alambres, generalmente de oro. De ser necesario, la capsula es dotada de un pequeño disipador térmico de metal, que servirá para mejorar la transferencia de calor desde el interior del chip hacia el disipador principal. El resultado final es un microprocesador como el que equipa nuestro ordenador.
Todo el proceso descrito demora dos o tres meses en ser completado, y de cada cristal de silicio extrapuro se obtienen decenas de miles de microprocesadores. La diferencia astronómica entre el costo de la materia prima (básicamente arena) y el producto terminado (microprocesadores de cientos de dólares cada uno) se explica en el costo del proceso y la inversión que representa la construcción de la planta en que se lleva a cabo.
Para hacerlo un poco más gráfico les conseguí un video que muestra la fabricación
link:
Espero que les sirva la información!!!
SALUDOS!!
google - tech4pc - noteo - psicofxp