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-Sommario: Intel mostra come si costruisce un processore 100 chili di purezza Non usatelo come un Frisbee Giochi di luce Un nanometro Transistor, dal 1947.

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1 -Sommario: Intel mostra come si costruisce un processore 100 chili di purezza Non usatelo come un Frisbee Giochi di luce Un nanometro Transistor, dal 1947 Ecco il cannone a Ioni

2 -Continuazione sommario: Uno strato sopra l'altro Il caro e vecchio rame Una rete stradale in miniatura Una volta era sabbia E' nata una CPU Controlli maniacali In scatola e pronto a partire

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4 Introduzione Tutti sappiamo, almeno a grandi linee, che cos'è una CPU. Pochi, però, saprebbero spiegare a un amico come si fa a far stare milioni di transistor in un oggetto piccolissimo. Grazie a questo articolo, potrete offrire ai vostri amici una spiegazione affascinante. Dalla sabbia al cristallo La sabbia, composta da un 25% di silicio, è presente praticamente ovunque, in tutto il mondo. La sabbia di quarzo, in particolare, ha quantitativi molto alti di diossido di silicio (SiO2), vale a dire l'ingrediente base per l'industria dei semiconduttori. Dalla sabbia al cristallo:

5 La prima cosa da fare è separare il silicio dalla sabbia, che poi diventa uno scarto. Il silicio deve essere purificato tramite diversi passaggi, per raggiungere la qualità e la purezza necessarie per la costruzione di componenti elettronici. Il livello di purezza richiesto è altissimo: il margine di tolleranza ammette un atomo su un milione. Dopo il processo di purificazione il silicio passa alla fusione. Nell'immagine potete vedere un cristallo di silicio puro, ottenuto dopo la fusione, chiamato ingot.

6 100 chili di purezza Il cristallo è composto di silicio elettronico, pesa circa 100 chili.L'ingot successivamente viene "affettato" per ottenere i sottili dischi di silicio chiamati wafer. Le CPU moderne, generalmente, sono ottenute da wafer con un diametro di 300 mm.

7 Non usatelo come un Frisbee!!! Una volta tagliati i wafer vengono ripuliti fino a che non sono del tutto privi di difetti, e la loro superficie è liscia come quella di uno specchio. Intel non produce direttamente i cristalli, ma compra i wafer da produttori specializzati. Quando Intel cominciò a produrre chip i wafer erano da 50 mm, e questo è uno degli elementi, forse il principale, che ha permesso di ridurre i costi di produzione, e quindi i prezzi finali. Il liquido blu che vedete è fotoresistente, e viene distribuito sul wafer in rotazione, per assicurarsi che la distribuzione sia uniforme e sottile.

8 Giochi di luce Il wafer è pronto per l'esposizione ai raggi ultra violetti (UV). Le aree del wafer che sono state esposte ai raggi UV diventano solubili. Per costruire una CPU, questo processo viene ripetuto più volte, su diversi strati poggiati uno sull'altro.

9 Un nanometro, cioè un milionesimo di millimetro Dopo l'esposizione ai raggi UV, quindi, le aree esposte vengono sciolte ed eliminate usando un solvente specifico. La pellicola fotoresistente è rappresentata in blu. Questa operazione permette di far emergere il design del progetto, ottenuto grazie alla maschera. È il primo passo verso la nascita di transistor, connessioni, e tutto quello che fa parte di una CPU.. Il materiale fotoresistente protegge le parti del wafer che devono essere preservate, mentre quelle esposte vengono eliminate e ripulite con un processo chimico.

10 Transistor, dal 1947 A questo punto si applica un nuovo strato di pellicola fotoresistente (in blu), e si procede ad una nuova esposizione ai raggi UV, per poi passare ad un nuovo lavaggio. Il passaggio seguente è chiamato "ion doping", e consiste nell'esposizione a particelle ionizzate, che creano le proprietà necessarie ad una CPU.

11 Ecco il cannone a Ioni : Il processo chiamato "ion implantation" consiste nel bombardare di ioni le parti esposte del wafer. Dopo il bombardamento di ioni si rimuove il materiale fotoresistente, e il materiale esposto (verde) ora contiene dei nuovi atomi.

12 Uno strato sopra l'altro: - Il transistor a questo punto è quasi finito. Si praticano tra fori sullo strato isolante (magenta) sopra al transistor, che saranno ricoperti di rame. Il metallo servirà a collegare ogni transistor con i suoi simili. I wafer vengono messi in una soluzione di solfato di rame, grazie alla quale gli ioni di rame si depositano sui transistor, con un processo chiamato elettroplating, molto simile alla placcatura dei gioielli. Gli ioni di rame si spostano dal terminale positivo (anodo) a quello negativo (catodo), vale a dire il wafer.

13 Il caro e vecchio rame Gli ioni di rame formano un sottile strato sulla superficie del wafer. Il materiale in eccesso viene poi rimosso, e resta un sottile strato di rame, solo dove serve.

14 Una rete stradale in miniatura Si creano diversi strati di metallo per dare vita ai collegamenti (think wires) tra i transistor. I chip per computer possono sembrare molto sottili, ma non è così. Se si guarda l'immagine ingrandita di un chip, si vede l'intricata rete circuiti e transistor, che evoca una futuristica rete autostradale. Questa porzione di wafer deve ora superare il test di qualità.

15 Una volta era sabbia: Una volta che le prove hanno stabilito la buona qualità dei processori, il wafer viene tagliato in singole unità, chiamate die. I die che hanno superato il test di risposta passeranno alla fase successiva, il confezionamento. Quelli difettosi, invece, vengono gettati. Anni fa Intel ci faceva dei gadget.

16 È nata una CPU Questo è un singolo die, risultato delle fasi precedenti. È un processore Core i7. A questo punto il die, lo strato di silicio e rame, deve essere inserito nel suo alloggio finale e unito al dissipatore. Il substrato fornisce l'interfaccia elettrica e quella meccanica, necessarie per l'interazione tra il processore e il resto del computer.

17 Controlli maniacali Un microprocessore è probabilmente l'oggetto più complesso che si produca al mondo. Ci vogliono centinaia di passaggi per ottenerlo, e in questo articolo vi abbiamo mostrato solo quelli più importanti. Negli ultimi test vengono messe alla prova alcune caratteristiche fondamentali, come la dissipazione di calore e la frequenza massima). abbiamo mostrato solo quelli più importanti.

18 In scatola e pronto a partire In base ai risultati del test successivo, i processori vengono organizzati e divisi sui nastri trasportatori. Questo processo,che si chiama "binning", suonerà familiare a molti di voi: consiste nel determinare la massima frequenza ottenibile da un processore, per poi organizzare le CPU e preparale alla vendita sul mercato. processore


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