Новейшие инновации

Экскурсия на заводы Intel — от микрометров к нанометрам

Процесс создания усовершенствованных процессоров довольно сложен. В этом материале мы заглянем на завод Intel и узнаем, как же именно все происходит.

Подготовка

Intel и другие производители микросхем закупают сырье у специализированных предприятий, которые занимаются поставками кварцевого песка для кремниевых пластин. Кремний является вторым по распространенности веществом на планете после кислорода.

Цилиндрические слитки из монокристаллического кремния диаметром около 30 см подвергаются очистке, после которой в них остается менее одного атома примесей на миллиард атомов кремния. Такая чистота достигается путем постепенной плавки цилиндра и своеобразного вытягивания посторонних веществ снизу вверх.

Представьте себе восковую свечу, помещенную в спираль нагревательного элемента. Так же помещают кремний в погружной нагреватель. Спираль перемещается вверх и вниз по всей длине свечи, постепенно расплавляя ее, чтобы удалить из воска все примеси. Это похоже на то, как мы снимаем пенку при приготовлении супа.

Когда цилиндр снова застывает, его разрезают на пластины диаметром 30 см. Затем пластины подвергают механическому испытанию в вибрационной камере. Это позволяет убедиться, что они не разобьются при транспортировке как по воздуху, так и по суше до начала следующего этапа производства.

Производство

Затем на каждый слой кремниевых пластин накладывается фотолитографическая маска. После этого выполняется экспонирование и травление. При этом процесс травления повторяется множество раз, пока на кремниевой пластине не появится процессор с миллионами или даже миллиардами транзисторов.

Каждый транзистор составляет собственную триггерную схему. Эти схемы объединяются в одну логическую. На следующем этапе получаются программируемые процессоры с высоким уровнем самоанализа. В процессе производства кремниевых пластин они по-прежнему называются заготовками. По сути, это процессоры без ядер и контактных областей.

Процессоры, размещенные на кремниевой пластине, проходят дальнейшие испытания. Создание кремниевой подложки — процесс настолько тонкий, что если в каком-либо процессоре допущена ошибка, ее можно заметить сразу.

Высокий уровень чистоты на производстве

Производство полупроводников требует соблюдения жестких требований к чистоте помещений. Например, на производстве Intel Fab 24 в 10 000 раз чище, чем в операционной. Уровень давления в помещениях не позволяет загрязнениям проникать внутрь. Вся пыль выдувается наружу через небольшие отверстия, в особенности в дверях.

Единственное производство, где сотрудникам не нужно было носить защитные костюмы, — завод Fab 10, работники которого участвовали в ряде процессов производства.

Когда процент ошибок превысил обычный уровень (тогда на этом производстве еще использовалась субмикронная технология), анализ показал, что это произошло из-за проникновения пыльцы в зону производства во время сезона весеннего цветения.

Исключительно в целях перестраховки корпорация Intel даже ввела новое правило для курящих сотрудников: обрабатывать рот после каждого «перекура», поскольку даже частички дыма могут гипотетически увеличить процент ошибок.

А вот на производстве Fab 24 людей нет вообще. Там все полностью автоматизировано. Единственный живой человек — тестировщик с ноутбуком и в защитном костюме, который иногда проверяет устройства.

https://www.youtube.com/watch?v=QVQZWt7lNpI

Также для производства полупроводников необходимо разделение завода на две половины, на одной из которых медь используется, а на другой — нет. В производстве полупроводников медь считается «ядовитым» веществом, поскольку может вызвать повреждение p-n-переходов (границ между различными материалами) внутри полупроводников.

Сравнение размеров

Диаметр человеческого волоса: 75–100 микрометров (100 000 нанометров). Размер самого мелкого объекта, который может увидеть человеческий глаз, не превышает 50 микрометров. Чтобы получить возможность использовать 45-нанометровую технологию, заводу было необходимо пройти сертификацию на точность производства с погрешностью 0,5 микрометров. Ширина p-n-перехода внутри полупроводника при использовании 45-нанометровой технологии составляет 20 нанометров, что меньше вируса гриппа (в том числе свиного).

На пути к ПК

После выборочной проверки ядер кремниевые пластины снова подвергаются механическому испытанию на прочность. Затем их помещают в специальный контейнер и отправляют в Сингапур, где начинается очередной этап производства. Здесь из них вырезают процессоры, вновь тестируют, упаковывают и отправляют непосредственно производителям ПК.

Заготовка

Новые 10-нанометровые технологии и трехмерные транзисторы

Для производства процессоров Core 6-го поколения 2015 года корпорацией Intel уже используется 14-нанометровая технология, так что и появление 10-нанометровых микросхем с трехмерными транзисторами — не за горами. Intel продолжит усовершенствование процесса производства. Для этого будут либо построены новые заводы, либо переоборудованы имеющиеся.

Заводы Intel расположены по всему миру. Это значит, что в случае природного катаклизма в одном из регионов производство микросхем не прервется. Intel не запускает производство на своих новых заводах, пока они не достигнут высоких показателей в отношении прибыли, производительности и т д.


Другие интересные материалы на Intel iQ:

Процессоры Intel Core 6-го поколения: новая орбита производительности

50-летие закона Мура: от транзистора до глобальных научных открытий и частных изобретений

Intel Compute Stick: крошечный компьютер для больших дел

Поделиться этой статьей

Другие темы

Наука

Читать эту статью следующей