Hoy en dia los chips de silicio están por todos lados potenciando el internet, revolucionando el computo móvil,automatizando fabricas, aumentando las aplicaciones del celular y enriqueciendo el entretenimiento en el hogar. El silicio esta en el corazón de este mundo digital en expansión
La tarea para fabricar estos chips no es fácil. La tecnología de manufactura de intel es la mas avanzada del mundo, construyendo circuitos individuales 1000 veces mas delgados que un cabello humano. El chip mas sofisticado, el microprocesador , puede contener cientos de millones (y ahora miles de millones) de transistores interconectados por finos cables de cobre. Cada transistor actua como un interruptor, controlando el flujo de electricidad a través del chip, para mandar , recibir y procesar la informacion en una fracción de segundo.
La famosa Ley de Moore (1965), creada por gordon moore, co-fundador de intel, establece que : “la densidad de los transistores dentro de un circuito integrado, se dobla aproximadamente cada 2 años (24 meses)”. Esta ley se ha cumplido e inclusive se ha superado durante las ultimas décadas , esto ha evolucionado de tal forma que en el año 2005, el procesador de servidores Intel itanium contenía mas de mil millones de transistores y ahora en el 2007, el procesaor intel QUAD CORE XEON serie 5300 contiene alrededor de 1720 millones de transistores.
Que es la tecnología de 65 nanómetros y 45 nanómetros ?
Primero definamos lo que es un nanómetro para entenderlo mejor, un nanómetro es la millonésima parte de un milímetro. También podemos verlo como que 1 milimetro = 1.000.000 de nanómetros .
Un atomo, una molecula y un virus tienen tamaños nanometricos, mientras que una bacteria y las células se consideran grandes dentro de la nanociencia. Es decir , con la tecnología de 65 nanometros podríamos meter decenas de miles de transistores dentro de un glóbulo rojo, en la nanoescala uno debe pensar en términos de capas atomicas algunas veces de 3 a 5 atomos de espesor.
Desde el punto de vista de diseño y manufactura el objetivo es colocar la mayor cantidad de transistores dentro de un chip y que hagan “switch” lo mas rápido posible, de esa manera se provee mayor rapidez de computo de datos a un precio mas económico ya que se puede colocar mayor densidad de transistores dentro del wafer de 300mm. Esto representa una ventaja para el consumidor ya que el precio final del producto seguirá bajando con el tiempo, otra gran ventaja de la reducción de tamañp es que la generación de calor es mucho menor cuando se trabaja con dimensiones mas pequeñas (ej. Actualmente 65 nm y muy pronto 45nm) entonces a menor tamaño del transistor, mayor densidad de ellos tendremos dentro del wafer.
Que son las famosas “galletas” o wafers de silicio?
Hace muchos años, intel empezó a trabajar con wafers de 2 pulgadas de diámetro, actualmente intel utiliza los wafers de 300mm de diámetro (12 pulgadas) resultando en mayores rendimiento de espacio y disminución de los costos.
Un wafer de silicio es un delgado disco de material semiconductor para la manufactura de dispositivos y circuitos integrados. Cada wafer es cortado de un lingote de silicio ultra puro, el silicio es el ingrediente principal de la arena en cualquier playa, y curiosamente este elemento químico es un semiconductor de electricidad. Los semiconductores son materiales que pueden ser alterados químicamente para comportarse como conductores o aislantes. Para hacer los wafers el silicio es procesado químicamente para hacerlo 99.9999% puro. El silicio puro es derretido y se forma un cilindro grande llamado lingote. Después se cortan en “rebanadas” muy delgadas y se pulen hasta llegar a un efecto de espejo, haciéndolas unas superficies suaves
NOTA: el silicio es el elemento mas abundante de la tierra después del oxigeno.
Que es un FAB de intel?
La abreviatura FAB viene de la palabra “fabricar” los FABs de intel están considerados dentro de las instalaciones de manufactura mas avanzadas del mundo. Intel fabrica los chips dentro de un “cuarto limpio”, debido a que las partículas de polvo invisibles pueden dañar los complejos circuitos de un chip. Por ello el aire de los cuartos limpios tiene que ser ultra limpio. Continuamente se recircula aire que entra por el techo y se desecha por el piso atravez de un sistema inteligente de ventilación. Los tecniocos que se encuentran dentro de estas instalaciones generalmente son ingenieros con niveles de doctorado. Ellos se visten con un traje especial (llamado cariñosamente un bunny suit en ingles o traje de conejo en español) antes de entrar al fab. Esto ayuda a que los wafers estén libres de contaminantes como cabellos humanos o pelusa.
En estos cuartos limpios un pie cubico de aire contienen menos de una particula de 0.5 micron (millonésima de metro) esto quiere decir que es miles de veces mas limpio que un hospital.
Conjuntos de waffers se mantienen limpios y se procesan rápidamente y eficientemente en todo el trayecto y viaje dentro del FAB dentro de los PODs (carros) que circulan en un tipo de monorriel . cada pod o carro recibe una etiqueta de código de barras que identifica la receta que se usara para hacer los chips. Este proceso de etiquetamiento asegura un procesamiento exacto y proceiso en todas las etapas de fabricación . en los FABs que utilizan wafers de 300mm , un POD o carro contiene hasta 25 wafers y pesa nas de 12kg. Este proceso de automatización permite manejar fácilmente todo este peso , el cual seria imposible de ser manejado por los ingenieros.
En la segunda parte hablaremos del proceso fotolitográfico con mas detalle para que puedan aprender el maravilloso proceso de fabricación de los procesadores intel.
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