GUIA: como se fabrica un microprocesador...by brunox

[brunox]

Mi segunda guía hecha por mi en este foro, esta vez mas extensa y que trata de un tema que puede ser mas que interesante para algunos que no saben mucho de hard y que siempre quisieron saber “como es el proceso de fabricación de un microprocesador”


¿Con que se fabrica?

Empecemos por la materia prima, bien, como en casi todo circuito semiconductor el material utilizado es el silicio, que es un elemento muy abundante en la corteza terrestre (el 2º más abundante) y forma parte del carbono, o grupo catorce de la tabla periódica.

¿Dónde se fabrica?

El proceso de fabricación es llevado a cabo en los llamados laboratorios blancos, se los llama así porque el laboratorio debe estar completamente libre de cualquier posible espora de polvo, lo cual podría provocar millones de dólares de pérdidas, pero esto ya lo desarrollare mas adelante. Se estima que una de estas fabricas, pueden llegar a valer algo de 0.2 billones de euros, algo de 200.000.000.000 millones de euros. Por eso mismo son contadas, solo hay una en los EEUU, otra en Alemania, y otra en Japón .

Empecemos con el proceso. Como ya dije anteriormente la materia prima es el silicio en estado puro, el cual se extrae ni mas ni menos que de arena, esta se compacta y se hornea a mas de 300º, formando cilindros, que mas adelante serán cortados en rodajas, dando como resultado los famosos waffers u obleas redondas, de un diámetro aleatorio de 200 o 300 mm.

Luego las obleas se pulen hasta quedar como un espejo y del grosor de menos de 1mm, es vital que la oblea quede perfecta, sin diferencias, manchas, ni brillos.



La primera técnica que vamos a ver es la oxidación, en esta es depositada un capa no conductora de oxido de silicio, llamada dieléctrico, esta se aplica en un horno a 1000º c, junto con oxigeno para provocar la oxidación claro.

Pasemos a la segunda técnica, la fotolitografía.
La fotolitografía es un proceso llevado a cabo mediante el grabado de la oblea por haces de luz, y una resina especial que es fotosensible, osea que reacciona con la luz.
Cronológicamente:
1-Se deposita la resina sobre la oblea.
2-Se hornea para fijar la capa de resina.
3-Se utiliza una mascara como patrón para imprimir, como si tomáramos sol con la remera puesta, nos quedaría todo bronceado, menos la parte de la remera.
4-Se produce la reacción de la resina mediante la luz.
5-Se hornea nuevamente
6-se quitan los restos de las resinas con ácido nítrico.


Durante la fotolitografía se producen transistores, estos son dispositivos semiconductores que tienen la capacidad de “jugar” con las corrientes, cumpliendo funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador.


Estos se forman a través de un complicado proceso químico que no voy a explicar en esta guía para no confundir tanto la comprensión.

La razón por la cual al principio de esta guía mencione que las salas blancas debían estar totalmente limpias, es porque una mínima espora de polvo puede arruinar todo el proceso, así como también la filtración de luz, la luz empleada en estas salas, así como las de los laboratorios fotográficos es roja, en estas debe ser amarilla.

Una vez concluida la fotolitografía, los microprocesadores son cortados, obteniendo su forma redonda, desechando los bordes, ustedes dirán, ¿porque no las hacen cuadradas las obleas?, la razón es que haciéndolas redondas se obtienen obleas mas uniformes y prolijas.

Con el avance de la longitud de honda de las luces, cada vez es más fácil dibujar mas transistores en un mismo espacio, lo que lleva a que entren mas procesadores en cada waffle y abaratar costos de producción, como también los micros serán mas eficientes energéticamente, y en temperatura, de ahí el termino que se utiliza cuando se habla del proceso de fabricación de 0.40 micras por ej. Seria el espacio que existe entre dos canales de comunicación entre transistores (punto medio).

Luego para finalizar el proceso, el núcleo es encapsulado, con un material aislante y termodisipador.

Comienzan las pruebas de resistencia y estabilidad. Es una parte muy interesante.
Legados a esta etapa aunque muchos no lo crean, montones de micros son desechados por fallas en cualquiera de los procesos anteriores.

banco de pruebas

Utilizare un ejemplo: AMD fabrica una oblea de athlon 1.9 ghz, pero después de las pruebas y tests de estabilidad descubren que solo el 50% logra llegar estable a los 1.9 ghz, entonces prueban su limite de clocks, supongamos que llegan a 1.7 ghz estables. Entonces esos micros serán vendidos como athlon 1.7 ghz.

Entonces concluimos que todos los micros de una determinada arquitectura son hijos de una sola madre, algunos han sido mejor fabricados y otros no tanto, esa es la diferencia.

espero que les haya gustado.
saludoss!!

imagenes...1- oblea con fabricación en 45nm
2-vista microscopica de un micro

[Gouky]

Exelente y muy interesante men, pero te hago una pregunta...
vos decis que solo hay una fabrica en EEUU?? pero porque mi procesador dice made in china??

saludos k-po

[brunox]

hasta ahora solo sabia de una en eeuu otra en alemania y otra en japon, debe haber mas ahora

[Crossmetal]

muy buena, si bien sabia basicamente como se fabricaban los micros, me faltaban cosas como la fotolitografía.
muy bueno, esto contribuye mucho a que la gente nueva (y no tanto..) del foro de hard sepa realmente de que esta hablando.
felicidades y seguí así


Crossmetal

[Nano74]

Excelente brunox muy interesante lo tuyo te felicito!!

[Torque]

Mierda que es dficil.

[INTOX]

lindo aporte..
encima me encanta xq el pibe tiene 17 años.. segui asi papa

Salute

[Gouky]

hasta ahora solo sabia de una en eeuu otra en alemania y otra en japon, debe haber mas ahora

que raro, el micro lo compre en el 2005...
la caja debe ser madie in china entonces XD

[brunox]

http://www.eleconomista.es/empresas-...-en-China.html

es que la tendencia es poner las fábricas en donde la mano de obra y los impuestos sean económicos, china, vietnam, etc. El diseño de la arquitectura no creo que se haga ahi mismo

menos amd que creo que tiene todas sus fabricas en alemania, me olvidaba la de intel en israel tambien

[Nano74]

con razon cuando salen nuevos los micros te rompen el culo con el precio jajaja, con lo que sale montar una fabrica de esas tienen que amortizar rapidito!! jaja, igualmente ellos ya tienen el estudio de mercado hecho 3 modelos antes!!