Как делают процессоры презентация
Обновлено: 18.05.2024
Содержание
1.История создания процессоров
2. Первый процессор
3.Виды процессоров
-Центральный процессор
-Графический процессор
-Физический процессор
-Цифровой сигнальный процессор
-Сетевой процессор
-Звуковой процессор
4.Как делают процессоры
5.Урок химии
3. История создания процессора
Первые процессоры компьютеров 50-х гг. прошлого века работали на
основе механического реле, позже появлялись модели,
задействовавшие электронные лампы, затем — транзисторы. Сами же
компьютеры, использующие данные виды процессоров, представляли
собой огромные, очень дорогие и сложные устройства.
Компоненты процессора, отвечающие за производимые вычисления,
необходимо было соединить в одну микросхему. Этого удалось достигнуть
лишь после появления интегральных полупроводниковых схем. Хотя в
первое время разработчики даже и не догадывались, что данная
технология может принести пользу, поэтому устройства еще довольно
продолжительное время изготавливались как набор отдельных
микросхем.
Первый
процессор
Первым в мире компьютером
был американский
программируемый компьютер,
который разработал и построил
в 1941 году гарвардский
математик Говард Эйксон при
сотрудничестве четырёх
инженеров компании IBM, по
заказу которой компьютер и
разрабатывался. Компьютер
был создан на основе идей
Чарльза Бэббиджа.
Официальный запуск самого
первого в мире компьютера
под названием «Марк 1″ был
проведён после успешных
тестов 7 августа 1944 года.
Компьютер расположили в
стенах Гарвардского
университета.
Виды процессоров
Промышленность производит несколько десятков видов
процессоров, которые предназначены для решения
различных универсальных и специализированных задач.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Центральный процессор
Графический процессор
Физический процессор
Цифровой сигнальный процессор
Сетевой процессор
Звуковой процессор
Центральный процессор
В современном компьютере может быть один
или несколько Центральных
процессоров и Графический процессор.
Центральный процессор (ЦП) является
наиболее распространённым термином.
Зачастую под термином процессор
подразумевается именно Центральный
процессор. В англоязычной литературе для
обозначения центрального процессора
используются термины CPU или Central
Processing Unit, что дословно можно перевести
как основное вычислительное устройство.
Вычислительная система, в которой работает
несколько центральных процессоров и единое
адресное пространство, называется
многопроцессорной.
Графический процессор
В отношении Графического процессора
(ГП) в англоязычной литературе
используется термин Graphics Proccesing
Unit(англ.: GPU). Графический процессор
выполняет специфические функции по
обработке графической информации. Он
обычно монтируется на видеокарте или
материнской плате. Как правило, в
литературе центральный и графический
процессоры обозначают сокращённо
термином процессор, однако из контекста
документа ясно о каком конкретном виде
процессора идёт речь.
Физический процессор
Физический процессор (англ.: Physics
Processing Unit, PPU) –
специализированный процессор,
предназначен для выполнения
математических вычислений при
моделировании различных
физических процессов, таких как
расчёт динамики тел, обнаружение
столкновений и пр.
Цифровой сигнальный процессор
Цифровой сигнальный
процессор (сигнальный
микропроцессор, СМП;
процессор цифровых сигналов,
ПЦС) — специализированный
микропроцессор,
предназначенный для цифровой
обработки сигналов (обычно в
реальном масштабе времени).
Данное понятие в англоязычной
литературе обозначается
термином Digital signal
processor (DSP)
Сетевой процессор
Сетевой процессор (англ.: network
processor) – это микропроцессор,
размещаемый в сетевых устройствах,
выполняющий специализированные
операции, которые востребованы при
передаче данных по сетям. Как
правило, сетевой процессор
размещается в сетевом устройстве:
сетевых платах, маршрутизаторах,
коммутаторах и пр.
Звуковой процессор
В различных современных музыкальных
системах применяются Звуковые
сигнальные процессоры (ЗСК) или просто
Звуковые процессоры (ЗП), которые
обрабатывают звуки и музыку, например,
создают эффект эха. В англоязычной
литературе для обозначения таких
устройств применяют термин Audio signal
processor или audio processor. Следует
особенно отметить, что существует
близкий термин – микросхема
звукогенератора или программируемый
генератор звука (ПГЗ), которому в
английском языке соответствует
термин sound chip. Данные устройства не
всегда можно называть процессорами,
хотя такая практика и распространена.
12. Как делают процессоры
Сложно в это поверить, но современный процессор является
самым сложным готовым продуктом на Земле – а ведь, казалось
бы, чего сложного в этом куске железа?
Итак, когда фабрика для производства процессоров по новой
технологии построена, у нее есть 4 года на то, чтобы окупить
вложенные средства (более $5млрд) и принести прибыль.
Из несложных секретных расчетов получается, что фабрика
должна производить не менее 100 работающих пластин в час.
Вкратце процесс изготовления процессора выглядит так: из
расплавленного кремния на специальном оборудовании
выращивают монокристалл цилиндрической формы.
Получившийся слиток охлаждают и режут на «блины»,
поверхность которых тщательно выравнивают и полируют до
зеркального блеска.
Затем в «чистых комнатах» полупроводниковых заводов на
кремниевых пластинах методами фотолитографии и травления
создаются интегральные схемы.
После повторной очистки пластин, специалисты лаборатории под
микроскопом производят выборочное тестирование процессоров
– если все «ОК», то готовые пластины разрезают на отдельные
процессоры, которые позже заключают в корпуса.
Уроки химии
Давайте рассмотрим весь процесс более подробно.
Содержание кремния в земной коре составляет порядка 2530% по массе, благодаря чему по распространённости этот
элемент занимает второе место после кислорода.
Песок, особенно кварцевый, имеет высокий процент
содержания кремния в виде диоксида кремния (SiO2) и в
начале производственного процесса является базовым
компонентом для создания полупроводников.
Получившийся в результате водород можно много где использовать, но самое
главное то, что был получен «электронный» кремний, чистый-пречистый
(99,9999999%). Чуть позже в расплав такого кремния опускается затравка
(«точка роста»), которая постепенно вытягивается из тигля.
В результате образуется так называемая «буля» — монокристалл высотой со
взрослого человека. Вес соответствующий — на производстве такая дуля весит
порядка 100 кг.
Слиток шкурят «нулёвкой» :) и режут алмазной
пилой. На выходе – пластины (кодовое название
«вафля») толщиной около 1 мм и диаметром 300
мм (
12 дюймов; именно такие используются для
техпроцесса в 32нм с технологией HKMG, HighK/Metal Gate).
Когда-то давно Intel использовала диски
диаметром 50мм (2"), а в ближайшем будущем
уже планируется переход на пластины с
диаметром в 450мм – это оправдано как минимум
с точки зрения снижения затрат на производство
чипов. К слову об экономии — все эти кристаллы
выращиваются вне Intel; для процессорного
производства они закупаются в другом месте.
Каждую пластину полируют, делают идеально
ровной, доводя ее поверхность до зеркального
блеска.
Фотолитография
Проблема решается с помощью технологии фотолитографии — процесса
избирательного травления поверхностного слоя с использованием
защитного фотошаблона. Технология построена по принципу «светшаблон-фоторезист» и проходит следующим образом:
— На кремниевую подложку наносят слой материала, из которого нужно
сформировать рисунок. На него наносится фоторезист — слой
полимерного светочувствительного материала, меняющего свои физикохимические свойства при облучении светом.
— Производится экспонирование (освещение фотослоя в течение точно
установленного промежутка времени) через фотошаблон
— Удаление отработанного фоторезиста.Нужная структура рисуется на
фотошаблоне — как правило, это пластинка из оптического стекла, на
которую фотографическим способом нанесены непрозрачные области.
Каждый такой шаблон содержит один из слоев будущего процессора,
поэтому он должен быть очень точным и практичным.
Иной раз осаждать те или иные материалы в нужных местах пластины
просто невозможно, поэтому гораздо проще нанести материал сразу на всю
поверхность, убрав лишнее из тех мест, где он не нужен — на изображении
выше синим цветом показано нанесение фоторезист.
Пластина облучается потоком ионов (положительно или отрицательно
заряженных атомов), которые в заданных местах проникают под
поверхность пластины и изменяют проводящие свойства кремния
(зеленые участки — это внедренные чужеродные атомы).
Как изолировать области, не требующие последующей обработки?
Перед литографией на поверхность кремниевой пластины (при высокой
температуре в специальной камере) наносится защитная пленка
диэлектрика – как я уже рассказывал, вместо традиционного диоксида
кремния компания Intel стала использовать High-K-диэлектрик.
Он толще диоксида кремния, но в то же время у него те же емкостные
свойства. Более того, в связи с увеличением толщины уменьшен ток утечки
через диэлектрик, а как следствие – стало возможным получать более
энергоэффективные процессоры.
В общем, тут гораздо сложнее обеспечить равномерность этой пленки по
всей поверхности пластины — в связи с этим на производстве применяется
высокоточный температурный контроль.
Так вот. В тех местах, которые будут обрабатываться примесями, защитная
пленка не нужна – её аккуратно снимают при помощи травления (удаления
областей слоя для формирования многослойной структуры с
определенными свойствами).
А как снять ее не везде, а только в нужных областях? Для этого поверх
пленки необходимо нанести еще один слой фоторезист – за счет
центробежной силы вращающейся пластины, он наносится очень тонким
слоем.
В фотографии свет проходил через негативную
пленку, падал на поверхность фотобумаги и
менял ее химические свойства. В
фотолитографии принцип схожий: свет
пропускается через фотошаблон на фоторезист,
и в тех местах, где он прошел через маску,
отдельные участки фоторезиста меняют
свойства. Через маски пропускается световое
излучение, которое фокусируется на подложке.
Для точной фокусировки необходима
специальная система линз или зеркал,
способная не просто уменьшить, изображение,
вырезанное на маске, до размеров чипа, но и
точно спроецировать его на заготовке.
Напечатанные пластины, как правило, в четыре
раза меньше, чем сами маски.
Весь отработанный фоторезист (изменивший свою растворимость под действием
облучения) удаляется специальным химическим раствором – вместе с ним
растворяется и часть подложки под засвеченным фоторезистор. Часть подложки,
которая была закрыта от света маской, не растворится.
Она образует проводник или будущий активный элемент – результатом такого
подхода становятся различные картины замыканий на каждом слое
микропроцессора.
Собственно говоря, все предыдущие шаги
были нужны для того, чтобы создать в
необходимых местах полупроводниковые
структуры путем внедрения донорной (nтипа) или акцепторной (p-типа) примеси.
Самое сложное позади. Осталось хитрым способом соединить «остатки»
транзисторов — принцип и последовательность всех этих соединений (шин) и
называется процессорной архитектурой.
Для каждого процессора эти соединения различны – хоть схемы и кажутся абсолютно
плоскими, в некоторых случаях может использоваться до 30 уровней таких
«проводов».
Отдаленно (при очень большом увеличении) все это похоже на футуристическую
дорожную развязку – и ведь кто-то же эти клубки проектирует!
Когда обработка пластин завершена, пластины
передаются из производства в монтажноиспытательный цех. Там кристаллы проходят
первые испытания, и те, которые проходят тест
(а это подавляющее большинство), вырезаются
из подложки специальным устройством.
На следующем этапе процессор упаковывается в подложку
Подложка, кристалл и
теплораспределительная крышка
соединяются вместе – именно этот
продукт мы будем иметь ввиду, говоря
слово «процессор».
Зеленая подложка создает
электрический и механический
интерфейс (для электрического
соединения кремниевой микросхемы с
корпусом используется золото),
благодаря которому станет возможным
установка процессора в сокет
материнской платы – по сути, это просто
площадка, на которой разведены
контакты от маленького чипа.
Теплораспределительная крышка
является термоинтерфейсом,
охлаждающим процессор во время
работы – именно к этой крышке будут
примыкать система охлаждения, будь то
радиатор кулера или здоровый
водоблок.
Сокет (разъём центрального процессора) — гнездовой или щелевой
разъём, предназначенный для установки центрального процессора.
Использование разъёма вместо прямого распаивания процессора на
материнской плате упрощает замену процессора для модернизации или
ремонта компьютера.
Разъём может быть предназначен для установки собственно процессора
или CPU-карты (например, в Pegasos). Каждый разъём допускает установку
только определённого типа процессора или CPU-карты.
На завершающем этапе производства готовые процессоры
проходят финальные испытания на предмет соответствия
основным характеристикам – если все в порядке, то
процессоры сортируются в нужном порядке в специальные
лотки – в таком виде процессоры уйдут производителям
или поступят в OEM-продажу.
Еще какая-то партия пойдет на продажу в виде BOX-версий
– в красивой коробке вместе со стоковой системой
охлаждения.
Как делают процессоры. Сложно в это поверить, но современный процессор является самым сложным готовым продуктом на Земле – а ведь, казалось бы, чего сложного в этом куске железа? Итак, когда фабрика для производства процессоров по новой технологии построена, у нее есть 4 года на то, чтобы окупить вложенные средства (более $5млрд) и принести прибыль. Из несложных секретных расчетов получается, что фабрика должна производить не менее 100 работающих пластин в час. Вкратце процесс изготовления процессора выглядит так: из расплавленного кремния на специальном оборудовании выращивают монокристалл цилиндрической формы.
Слайд 12 из презентации «Процессоры»
Похожие презентации
краткое содержание других презентаций на тему слайда«Устройство системного блока» - От видеокарты зависит качество изображения. Звуковая карта – предназначена для подготовки звуковых сигналов, воспроизводимых колонками. Порты компьютера. Кулеры – вентиляторы, предназначенные для воздушного охлаждения. Картридер – устройство для чтения/записи информации на карты памяти. Сетевая карта.
«Видеокарты» - Графический процессор. Устройства. Производители. Возможный диапазон цветности изображения определяется только параметрами RAMDAC. Предназначена для сохранения температурного режима видеопроцессора и видеопамяти в допустимых пределах. Система охлаждения. Цифро-аналоговый преобразователь. Цены на видеокарты.
«Список устройств компьютера» - Процессор. Память. Устройства ввода. Компакт диск. Внешняя память. Накопитель. Постоянная память. Устройства вывода. Ручной сканер. Блиц-опрос. Анаграммы. Внутренняя память. Устройство компьютера. Блок. Системный блок. Общие принципы американского ученого. Устройства внешней памяти. Компьютер. Загадки.
«Устройства компьютера» - Какая память называется внутренней. Основные устройства компьютера. Магистральный принцип построения компьютера. Устройства вывода информации. Архитектура фон Неймана. Минимальный комплект устройств. Состав устройств компьютера. Виды компьютерной памяти. Принципы фон Неймана. Устройства ввода и вывода информации.
«Компьютер и его устройства» - ОЗУ 2. Винчестеру 3. ПЗУ 4.Дискете. Самая большая плата ПК - … В каком устройстве компьютера производится обработка информации? Какое устройство оказывает вредное воздействие на здоровье человека? Производительность работы компьютера зависит от: Информация, которая обрабатывается компьютером в двоичном коде называется .
«Звуковая карта» - Цифровой (WAV) – точная цифровая копия музыки или др. звука. Midi-карточка «лезет в банк» и проигрывает мелодию. Элементы звуковой карты : Актуально для Интернет-телефона. Звуковая карта -. Звуковая информация на ПК. Методы воспроизведения MIDI – звука: Основное устройство для работы со звуком. Поддержка аппаратного декодирования MP3.
Работа представляет собой презентацию, в которой содержатся слайды по теме "процессоры". В презентации подробно представлена эволюция процессоров, технология их производства, технические характеритстики процессоров. Работа может быть использована для проведения уроков, так и при самостоятельной работе обучающихся.
Содержимое разработки
ГПОУ ЯО Великосельский аграрный колледж
Стоимость производства одного транзистора в процессоре сегодня равна цене печати одной буквы в газете
Хотите верьте – хотите нет, но скоростной Core i7 из новой линейки Intel содержит архитектуру DNA, которой уже более трех десятков лет! То же самое можно сказать и про новый Phenom II X4 от AMD.
Технология производства процессоров была изобретена в Intel в 1978 год
- Сначала Intel создал 8086 и свой первый 16-разрядный микропроцессор.
Год выпуска: 1978 Тактовая частота: 4.77 МГц - 10 МГц
Знаете ли вы, что благодаря успешному акту промышленного шпионажа Советский Союз создал свой аналог 8086 - K1810BM86?
РОЖДЕНИЕ КОНКУРЕНТА - AMD AM286
- Многое было достигнуто в последние годы в результате лицензионного соглашения между Intel и AMD по использованию последней архитектуры х86. Но чтобы посмотреть как все начиналось, вернемся в 1982 – именно в этом году AMD подписала контракт на производство и продажу процессоров 8086 и 8088. А уже на следующий год AMD выпустила Am286 – точный (вплоть до числа пинов) клон интеловского 286, но работающий с более высокой частотой. Новый процессор Am286 от AMD был не просто быстрее – он был быстрее почти в два раза. Его тактовая частота составляла 20 МГц. Так что Am286 вполне можно рассматривать как «первый удар» в конкурентной борьбе, которая длится между двумя этими компаниями вот уже почти 30 лет.
- Он мог использовать уже 4 ГБ памяти,
Знаете ли вы, что 386 стал первым массовым микропроцессором, производимым только одной компанией. Таким образом, производители ПК могли закупать процессор только у Intel. Такая маркетинговая политика в значительной степени способствовала успеху компании на рынке центральных процессоров .
К концу 80-х годов Intel успела выпустить еще один процессор – 486DX. Он стал первым процессором со встроенным математическим сопроцессором и первым, преодолевшим планку в 1 миллион транзисторов – число транзисторов в нем составило 1.2 млн. Подобно 386, 486DX мог адресовать до 4 ГБ памяти, имел встроенный кэш, оптимизированный набор команд и шину большей пропускной способности. Новый процессор нашел применение не только в ПК, но и в серверах.
CYRIX CX486
INTEL PENTIUM
Главными нововведениями стали 64-разрядная шина, два исполнительных модуля, значительно улучшенный модуль вычислений с плавающей точкой (FPU) и более быстрая тактовая частота. Начальная частота у Pentium составляла 60 МГц, но последующие процессоры уже могли работать на частотах вплоть до 233 МГц. За время производства Pentium технология изготовления этих процессоров сменилась с 0.8 до 0.3 мк, тем самым число транзисторов было увеличено с 3.1 до 4.5 млн.
INTEL PENTIUM PRO
Технически более совершенный по отношению к Pentium, К5 содержал 4.5 млн транзисторов, 5 модулей целочисленных операций, значительно более мощный модуль предсказателя ветвлений и 16 КБ кэш (в два раза больше, чем у Pentium). К сожалению для AMD, принципиальным недостатком K5 стала низкая тактовая частота и поэтому процессор не смог нанести ожидаемый нокаут Pentium. Соответственно, не получилось и сногсшибательного коммерческого успеха.
CYRIX 6X86 AND MII
NTEL PENTIUM II И PENTIUM II XEON
NTEL CELERON
INTEL PENTIUM III И PENTIUM III XEON
- Занимать лидирующее положение по производительности – это только половина успеха, и поэтому в 2000 году в дополнение к интеловскому Celeron AMD выпускает процессор Duron и покоряет «бюджетный» сектор рынка. Первые Duron обладали медленной шиной со 100 МГц и урезанным кэшем, что и определяло их низкую стоимость. Duron выпускался только с 64 КБ вторичной кэш-памяти (в отличие от привычных к тому времени 256 или 512 КБ). Диапазон частот лежал в области от 600 МГц до 950 МГц.
- Финальная версия Duron базировалась на Thoroughred Athlon XP и использовала более быструю шину (133 МГц) и тактовую частоту до 1.8 ГГц.
INTEL PENTIUM 4
- Pentium 4 превосходно справлялся как с мультимедийными и контентными задачами, так и с кодами, оптимизированными под новое ядро. А использование графических карт для 3D-графики еще больше улучшало производительность , таким образом, процессор Р4 заложил основу для развития игровых инструментов. Оверклокеры проявили большой интерес к ядру Northwood, выпущенному в 2002 году.
INTEL PENTIUM 4
AMD ATHLON XP
NTEL PENTIUM D
- Корни нашего цифрового образа жизни определённо растут из полупроводников, которые позволили создавать сложные вычислительные чипы на основе транзисторов. Они хранят и обрабатывают данные, что и является основой современных микропроцессоров. Полупроводники, которые сегодня изготавливаются из песка, являются ключевым компонентом практически любого электронного устройства, от компьютеров до ноутбуков и сотовых телефонов. Даже машины теперь не обходятся без полупроводников и электроники, поскольку полупроводники управляют системой кондиционирования воздуха, процессом впрыска топлива, зажиганием, люком, зеркалами и даже рулевым управлением (BMW Active Steering). Сегодня почти любое устройство, которое потребляет энергию, построено на полупроводниках.
- Микропроцессоры, без сомнения, находятся среди самых сложных полупроводниковых продуктов, поскольку в скором времени число транзисторов достигнет миллиарда, а спектр функциональности поражает уже сегодня. Скоро выйдут двуядерные процессоры Core 2 на почти готовом 45-нм техпроцессе Intel, причём содержать они будут уже 410 миллионов транзисторов (хотя их большая часть будет использоваться для 6-Мбайт кэша L2). 45-нм процесс назван так по размеру одного транзистора, который теперь примерно в 1 000 раз меньше диаметра человеческого волоса . В определённой степени именно поэтому электроника начинает управлять всем в нашей жизни: даже когда размеры транзистора были больше, производить не очень сложные микросхемы было очень дёшево, бюджет транзисторов был весьма большим.
- Производство микропроцессоров состоит из двух важных этапов. Первый заключается в производстве подложки, что AMD и Intel осуществляют на своих заводах. Сюда входит и придание подложке проводящих свойств. Второй этап - тест подложек, сборка и упаковка процессора. Последнюю операцию обычно производят в менее дорогих странах. Если вы посмотрите на процессоры Intel, то найдёте надпись, что упаковка была осуществлена в Коста-Рике, Малайзии, на Филиппинах и т.д.
- AMD и Intel сегодня пытаются выпускать продукты для максимального числа сегментов рынка, причём, на основе минимально возможного ассортимента кристаллов. Прекрасный пример - линейка процессоров Intel Core 2 Duo. Здесь есть три процессора с кодовыми названиями для разных рынков: Merom для мобильных приложений, Conroe - настольная версия, Woodcrest - серверная версия. Все три процессора построены на одной технологической основе, что позволяет производителю принимать решения на последних этапах производства. Можно включать или отключать функции, а текущий уровень тактовых частот даёт Intel прекрасный процент выхода годных кристаллов. Если на рынке повысился спрос на мобильные процессоры, Intel может сфокусироваться на выпуске моделей Socket 479. Если возрос спрос на настольные модели, то компания будет тестировать, валидировать и упаковывать кристаллы для Socket 775, в то время как серверные процессоры упаковываются под Socket 771. Так создаются даже четырёхядерные процессоры: два двуядерных кристалла устанавливаются в одну упаковку, вот мы и получаем четыре ядра.
- Штаб-квартира компании Advanced Micro Devices Inc., основанной в 1969, располагается в калифорнийском Саннивейле, а "сердце" компании Intel, которая была образована всего на год раньше, располагается в нескольких километрах, в городе Санта-Клара. У AMD сегодня есть два завода: в Остине (Техас, США) и в Дрездене (Германия). Скоро в действие вступит новый завод. Кроме того, AMD объединила усилия с IBM по разработке процессорных технологий и по производству. Конечно, всё это - лишь доля от размера Intel, поскольку у этого лидера рынка сегодня работают почти 20 заводов в девяти местах. Примерно половина из них используется для производства микропроцессоров. Поэтому, когда вы сравниваете AMD и Intel, помните, что вы сравниваете Давида и Голиафа.
- У Intel есть бесспорное преимущество в виде огромных производственных мощностей. Да, компания сегодня лидирует по внедрению передовых технологических процессов. Intel примерно на год опережает AMD в этом отношении. В результате Intel может использовать в своих процессорах большее число транзисторов и больший объём кэша. AMD, в отличие от Intel, приходится максимально эффективно оптимизировать техпроцесс, чтобы не отстать от конкурента и выпускать достойные процессоры. Конечно, дизайн процессоров и их архитектура сильно различаются, но технический процесс производства построен на тех же базовых принципах. Хотя, конечно, и в нём отличий много.
Штаб-квартира Intel в Санта-Клара
Пластина с процессорами
Подложка с помощью тончайших режущих кругов разрезается на отдельные части.
Готовые устройства упаковываются и направляются на рынок.
Почему микрочипы квадратные?
Зачем процессорам столько ножек/контактов?
Утилизация отходов производства
- Такое название получил комбинезон белого цвета, который обязаны носить все рабочие производственных помещений. Делается это для поддержания максимальной чистоты и защиты от случайного попадания частиц пыли на производственные установки. «Костюм кролика» впервые был использован на фабриках по производству процессоров в 1973 году и с тех пор стал общепринятым стандартом.
В музее Intel
10 000 000 000 000 000 000
Нумерация процессоров Intel
Производство процессоров Выполнил студент группы 9КСК-30УП-15: Ермилов И.C.
Производство процессоров, которые являются самыми сложными готовыми продуктами на Земле, весьма трудоемко. Впервые мир услышал о процессорах в пятидесятых годах прошлого столетия. Они функционировали на механическом реле. Впоследствии стали появляться модели, которые работали при помощи электронных ламп и транзисторов. Производство процессоров, которые являются самыми сложными готовыми продуктами на Земле, весьма трудоемко. Впервые мир услышал о процессорах в пятидесятых годах прошлого столетия. Они функционировали на механическом реле. Впоследствии стали появляться модели, которые работали при помощи электронных ламп и транзисторов.
Процесс изготовления современных процессоров выглядит так: из расплавленного кремния на специальном оборудовании выращивают монокристалл цилиндрической формы. Получившийся слиток охлаждают и режут на «блины», поверхность которых тщательно выравнивают и полируют до зеркального блеска. Затем в «чистых комнатах» полупроводниковых заводов на кремниевых пластинах методами фотолитографии и травления создаются интегральные схемы. Процесс изготовления современных процессоров выглядит так: из расплавленного кремния на специальном оборудовании выращивают монокристалл цилиндрической формы. Получившийся слиток охлаждают и режут на «блины», поверхность которых тщательно выравнивают и полируют до зеркального блеска. Затем в «чистых комнатах» полупроводниковых заводов на кремниевых пластинах методами фотолитографии и травления создаются интегральные схемы.
В отшлифованные кремниевые пластины необходимо перенести структуру будущего процессора, то есть внедрить в определенные участки кремниевой пластины примеси, которые в итоге и образуют транзисторы. Это реализуется с помощью технологии фотолитографии — процесса избирательного травления поверхностного слоя с использованием защитного фотошаблона. Технология построена по принципу «свет-шаблон-фоторезист» и проходит следующим образом: В отшлифованные кремниевые пластины необходимо перенести структуру будущего процессора, то есть внедрить в определенные участки кремниевой пластины примеси, которые в итоге и образуют транзисторы. Это реализуется с помощью технологии фотолитографии — процесса избирательного травления поверхностного слоя с использованием защитного фотошаблона. Технология построена по принципу «свет-шаблон-фоторезист» и проходит следующим образом: — На кремниевую подложку наносят слой материала, из которого нужно сформировать рисунок. На него наносится фоторезист — слой полимерного светочувствительного материала, меняющего свои физико-химические свойства при облучении светом. — Производится экспонирование (освещение фотослоя в течение точно установленного промежутка времени) через фотошаблон — Удаление отработанного фоторезиста.
Весь отработанный фоторезист (изменивший свою растворимость под действием облучения) удаляется специальным химическим раствором – вместе с ним растворяется и часть подложки под засвеченным фоторезистом. Часть подложки, которая была закрыта от света маской, не растворится. Она образует проводник или будущий активный элемент – результатом такого подхода становятся различные картины замыканий на каждом слое микропроцессора. Весь отработанный фоторезист (изменивший свою растворимость под действием облучения) удаляется специальным химическим раствором – вместе с ним растворяется и часть подложки под засвеченным фоторезистом. Часть подложки, которая была закрыта от света маской, не растворится. Она образует проводник или будущий активный элемент – результатом такого подхода становятся различные картины замыканий на каждом слое микропроцессора.
Собственно говоря, все предыдущие шаги были нужны для того, чтобы создать в необходимых местах полупроводниковые структуры путем внедрения донорной (n-типа) или акцепторной (p-типа) примеси. Допустим, нам нужно сделать в кремнии область концентрации носителей p-типа, то есть зону дырочной проводимости. Для этого пластину обрабатывают с помощью устройства, которое называется имплантер — ионы бора с огромной энергией выстреливаются из высоковольтного ускорителя и равномерно распределяются в незащищенных зонах, образованных при фотолитографии. Собственно говоря, все предыдущие шаги были нужны для того, чтобы создать в необходимых местах полупроводниковые структуры путем внедрения донорной (n-типа) или акцепторной (p-типа) примеси. Допустим, нам нужно сделать в кремнии область концентрации носителей p-типа, то есть зону дырочной проводимости. Для этого пластину обрабатывают с помощью устройства, которое называется имплантер — ионы бора с огромной энергией выстреливаются из высоковольтного ускорителя и равномерно распределяются в незащищенных зонах, образованных при фотолитографии.
Логические элементы, которые образовались в процессе фотолитографии, должны быть соединены друг с другом. Для этого пластины помещают в раствор сульфата меди, в котором под действием электрического тока атомы металла «оседают» в оставшихся «проходах» — в результате этого гальванического процесса образуются проводящие области, создающие соединения между отдельными частями процессорной «логики». Излишки проводящего покрытия убираются полировкой. Логические элементы, которые образовались в процессе фотолитографии, должны быть соединены друг с другом. Для этого пластины помещают в раствор сульфата меди, в котором под действием электрического тока атомы металла «оседают» в оставшихся «проходах» — в результате этого гальванического процесса образуются проводящие области, создающие соединения между отдельными частями процессорной «логики». Излишки проводящего покрытия убираются полировкой.
Когда обработка пластин завершена, пластины передаются из производства в монтажно-испытательный цех. Там кристаллы проходят первые испытания, и те, которые проходят тест (а это подавляющее большинство), вырезаются из подложки специальным устройством и упаковываются в керамическую или пластиковую упаковку, что позволяет предотвратить повреждение. Современные процессоры оснащаются так называемым распределителем тепла, который обеспечивает дополнительную защиту кристалла, а также большую контактную поверхность с кулером. Когда обработка пластин завершена, пластины передаются из производства в монтажно-испытательный цех. Там кристаллы проходят первые испытания, и те, которые проходят тест (а это подавляющее большинство), вырезаются из подложки специальным устройством и упаковываются в керамическую или пластиковую упаковку, что позволяет предотвратить повреждение. Современные процессоры оснащаются так называемым распределителем тепла, который обеспечивает дополнительную защиту кристалла, а также большую контактную поверхность с кулером.
Читайте также: