Come si costruisce un processore

Presentazione sul tema: "Come si costruisce un processore"— Transcript della presentazione:

1 Come si costruisce un processore

2 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

3 Dalla sabbia al cristallo
La prima cosa da fare è separare il silicio dalla sabbia, che poi diventerà uno scarto. Il silicio deve essere purificato tramite diversi passaggi, per raggiungere la purezza necessarie per la costruzione di componenti elettronici. Dopo il processo di purificazione il silicio passa alla fusione.

4 100 chili di purezza Il cristallo è composto di silicio elettronico, pesa circa 100 chili, e ha un livello di purezza del %.

5 100 chili di purezza L'ingot successivamente viene "affettato" per ottenere i sottili dischi di silicio chiamati wafer. Alcuni ingot possono essere alti fino a un metro e mezzo, e ne esistono di diverso diametro.

6 Non usatelo come 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. Il processo a 45 nm Higk-K/Metal Gate.

7 Non usatelo come frisbee
Il liquido blu è fotoresistente, e viene distribuito sul wafer in rotazione, per assicurarsi che la distribuzione sia uniforme e sottile.

8 Giochi di luce A questo punto il wafer è pronto per l'esposizione ai raggi ultra violetti (UV). La reazione chimica generata dalle lampade è simile a quella che accade alla pellicola quando si scatta  una fotografia.

9 Giochi di luce Un transistor, sostanzialmente, funziona come un interruttore, capace di controllare la corrente elettrica al suo interno. I ricercatori Intel hanno sviluppato transistor così piccoli che possono farne stare 30 milioni.

10 Un nanometro, cioè un milionesimo di millimetro
Dopo l'esposizione ai raggi UV, le aree esposte vengono sciolte ed eliminate usando un solvente specifico. Questa operazione permette di far emergere il design del progetto, ottenuto grazie alla maschera. La pellicola fotoresistente è rappresentata in blu.

11 Un nanometro, cioè un milionesimo di millimetro
Il materiale fotoresistente protegge le parti del wafer che devono essere preservate, mentre quelle esposte vengono eliminate e ripulite

12 Transistor, dal 1947 Successivamente la pellicola fotoresistente è rimossa, e il risultato è visibile.

13 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. passaggio seguente è chiamato "ion doping", e consiste nell'esposizione a particelle ionizzate, che provocano modifiche nelle proprietà chimiche del silicio

14 Ecco il cannone a Ioni l processo chiamato "ion implantation" consiste nel bombardare di ioni le parti esposte del wafer. In questo modo gli ioni sono impiantati nel silicio, alterandone le proprietà elettriche. ioni sono "sparati" a velocità elevatissime, più di Km/h.

15 Ecco il cannone a Ioni Dopo il bombardamento di ioni si rimuove il materiale fotoresistente, e il materiale esposto (verde) ora contiene dei nuovi atomi.

16 Uno strato sopra l'altro
Si praticano tra fori sullo strato isolante (magenta) sopra al transistor, che saranno ricoperti rame. Il metallo servirà a collegare ogni transistor con i suoi simili.

17 Uno strato sopra l'altro
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. Gli ioni di rame si spostano dal terminale positivo (anodo) a quello negativo (catodo), vale a dire il wafer.

18 Il caro e vecchio rame Gli ioni di rame formano un sottile strato sulla superficie del wafer.

19 Il caro e vecchio rame Il materiale in eccesso viene poi rimosso, e resta un sottile strato di rame, solo dove serve.

20 Una rete stradale in miniatura
Si creano diversi strati di metallo per dare vita ai collegamenti (think wires) tra i transistor. Il modo in cui si creano questi collegamenti dipende dall'architettura e dal progetto della CPU. I chip per computer possono sembrare molto sottili, ma hanno più di 20 strati di circuiteria.

21 Una rete stradale in miniatura
Questa porzione di wafer deve ora superare il test di qualità.

22   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.

23 Una volta era sabbia Una volta era sabbia vanno al confezionamento.

24 È nata una CPU Questo è un singolo die, risultato delle fasi precedenti. È un processore Core i7.

25 È nata una CPU 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.

26 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.

27 Controlli maniacali Negli ultimi test vengono messe alla prova alcune caratteristiche fondamentali, come la dissipazione di calore e la frequenza massima).

28 In scatola e pronto a partire
In base ai risultati del test successivo, i processori vengono organizzati e divisi sui nastri trasportatori. Binning=consiste nel determinare la massima frequenza ottenibile da un processore, per poi organizzare le CPU e preparale alla vendita sul mercato.