Как создаются процессоры для вычислительной техники?

Процессор – основной элемент вычислительной машины. Современная промышленность производит разнообразные процессорные блоки, с учетом количества выполняемых операций в единицу времени и других характеристик данного оборудования. Об особенностях производства этих деталей пойдет речь в предлагаемом материале.

Технология изготовления

Процессор – деталь, выполняющая вычисления в компьютере, мобильном телефоне или другом устройстве. Современные условия требуют выпуска микроскопических элементов, с применением сложной, многоступенчатой технологии, предполагающей такие шаги:

• заготовку подложек;
• изготовление масок;
• печать процессорных чипов;
• завершающую обработку и проверку;
• разделение отпечатанной платы на отдельные детали;
• тестирование и упаковку.

Этапы производства процессоров

Подложка

Все начинается с изготовления подложки – основы, на которую нанесут микросхему процессорного чипа. В емкости с расплавленным кремнием выращивают монокристалл. Процедура проходит в условиях герметичного объекта, чтобы исключить негативное влияние окислительных процессов.

Выращенный монокристалл алмазной пилой разрезают на пластины. Заготовки тщательно шлифуют, чтобы обеспечить идеально ровную поверхность. Допустимая высота неровностей – не более 0,002 мм (2 000 нм). Обрабатывают кромки, для предупреждения отслоения материала. Дополнительное выравнивание плоскости выполняют химическим травлением кислотными составами.

По завершении обработки, шероховатость поверхности не должна превышать 3 нм. Диаметр одной такой заготовки составляет до 300 нм.

Маска

Для нанесения на поверхность изготовленного диска необходимой электронной схемы применяется установка фотолитографии. Технология предполагает облучение заготовки через специальную маску, формирующую необходимую интенсивность излучения на определенные участки поверхности.

Маска подобна черно-белому негативу. Интегральные схемы изготавливают с многослойной структурой. Для каждого из слоев требуется изготовление отдельной маски.

На кварцевую подложку наносят слой хрома, создавая лазерным излучением шаблон необходимой конфигурации. Технология очень сложная и дорогостоящая. Поэтому на создание каждой новой маски уходит значительное время.

Печать

Через изготовленную маску, подложку подвергают интенсивному излучению. Процедуру повторяют многократно, с учетом необходимого количества слоев. Такая обработка изменяет характеристики электропроводности разных участков, формируя схему. Отдельные места могут соединяться микроскопическими проводниками. Может потребоваться легирование слоев.

При подготовке к фотолитографии, поверхность заготовки тщательно очищают и нагревают, чтобы удалить возможные загрязнения и частицы воды.

Под воздействием жесткого излучения, на «блине» формируют заданную микросхему, многократно дублируя одинаковые элементы по всей площади.

Завершающая обработка, проверка

По окончании фотолитографии, поверхность проверяют, тестируя каждое из ядер. Достаточно попадания микроскопической частицы пыли, влаги, незначительного смещения, чтобы испортить схему. Специальными зондами проверяют характеристики процессоров по всей площади подложки.

Разделение

Подложку делят на отдельные процессоры, разрезая на фрагменты. Убирают ядра, в которых выявлены дефекты по результатам тестирования.

Упаковка

Ядро наклеивают на основу упаковки из пластика или керамики специальным клеящим составом. Для вывода контактов, выполняют проводные соединения, с использованием нитей золота, меди или алюминия. Такой способ размещения исключает механические повреждения обработанной пластины кристалла.

На завершающем этапе продукцию тестируют, проверяя соответствие фактических характеристик заданным условиям.

Современные технологии обеспечивают производство микроскопических деталей, позволяя добиваться высоких эксплуатационных характеристик процессоров. Процесс постоянно развивается, что повышает требования к точности обработки, с выпуском все более сложных элементов.

Различное оборудование для фотолитографии можно заказать на сайте компании «Диполь». Там же представлен большой выбор другого оборудования для производства электроники и микроэлектроники.