Πως κατασκευάζεται μια CPU, μέρος Γ ...και τελευταίο :-)

Μετά το χάραγμα το «φωτο-αντιστατικό» βερνίκι αφαιρείται και το επιθυμητό σχέδιο γίνεται ορατό.

Περισσότερο «φωτο-αντιστατικό» βερνίκι (μπλε) τοποθετείται και ξαναεκτίθεται στο υπεριώδες φως. Οι εκτιθέμενες περιοχές «ξεπλένονται» πριν το επόμενο βήμα που λέγεται «εμπλουτισμός ιόντων». Στο στάδιο αυτό ιόντα, δηλ. φορτισμένα σωματίδια προστίθενται στο wafer, επιτρέποντας στο πυρίτιο να αλλάξει τις χημικές του ιδιότητες κατά τέτοιο τρόπο, ώστε να επιτρέπει στην CPU να ελέγχει την ποή του ηλεκτρισμού (περνά- δεν περνά ρεύμα).

Μέσα από μια διαδικασία με το όνομα «εμφύτευση ιόντων» οι εκτεθειμένες  περιοχές του πυριτίου, βομβαρδίζονται με ιόντα (φορτισμένα σωματίδια). Έτσι αλλάζουν στις συγκεκριμένες περιοχές την αγωγιμότητά τους. Στην διαδικασία αυτή τα ιόντα πέφτουν στην επιφάνεια του wafer, με την βοήθεια ενός ηλεκτρικού πεδίου με ταχύτητες πάνω από 300.000 km/ώρα !!

Μετά την εμφύτευση αφαιρείται το «φωτο-αντιστατικό» βερνίκι και το «εμπλουτισμένο» με ιόντα υλικό φαίνεται με πράσινο χρώμα.

Το τρανζίστορ είναι σχεδόν έτοιμο. Τρεις τρυπούλες δημιουργούνται στο μονωτικό υλικό (με ματζέντα-φούξια χρώμα), στο πάνω μέρος του. Σε αυτές θα τοποθετηθεί ο χαλκός που θα αποτελέσει τις συνδέσεις του τρανζίστορ.

Με ηλεκτρόλυση ιόντα χαλκού τοποθετούνται στην επιφάνεια μέσα από ένα διάλυμα θειικού χαλκού. Τα ιόντα του χαλκού ρέουν από την άνοδο (+) στην κάθοδο (-) που είναι το wafer.

Τα ιόντα χαλκού δημιούργησαν ένα λεπτό στρώμα πάνω στην επιφάνεια του wafer.

Το υλικό που περισσεύει «γυαλίζεται» αφήνοντας ότι χρειάζεται.

Πολλαπλά μεταλλικά επίπεδα δημιουργούνται για τις διασυνδέσεις (σαν τα κλασικά καλώδια) μεταξύ των τρανζίστορ. Το τι συνδέουν αυτές οι διασυνδέσεις καθορίζεται από το «αρχιτεκτονικό» σχέδιο του συγκεκριμένου επεξεργαστή. Παρόλο που φαίνεται στα ολοκληρωμένα κυκλώματα να έχουν επίπεδη επιφάνεια, στην πραγματικότητα έχουν πάνω από 20 επίπεδα. Κοιτάζοντας ένα τέτοιο τσιπ με μικροσκόπιο, βλέπεις ένα τεράστιο δίκτυο από καλωδιακές γραμμές, σαν ένα πολύ-επίπεδο σύστημα αυτοκινητόδρομων.

Πλέον το wafer περιέχει πολλαπλά ξεχωριστά τσιπ (ολοκληρωμένα κυκλώματα), τα οποία υποβάλλονται ξεχωριστά σε διαγνωστικά τεστ. Τροφοδοτούνται με συγκεκριμένα δεδομένα και τα αποτελέσματα συγκρίνονται με τις σωστές «απαντήσεις».

Αφού με βάση το τεστ το wafer έχει ένα καλό ποσοστό από λειτουργικούς επεξεργαστές, κόβεται σε κομμάτια που ονομάζονται «dies» (κύβοι).

Τα dies που λειτουργούν σωστά προωθούνται στο επόμενο επίπεδο, της συσκευασίας. Τα προβληματικά πετάγονται.

Αυτός είναι ένας κύβος, όπως κόπηκε στο προηγούμενο  στάδιο. Είναι ο κύβος μιας Intel Core i7 CPU.

Το υπόστρωμα, ο κύβος και ο διασπορέας θερμότητας (καπάκι), ενώνονται και σχηματίζουν μια ΚΜΕ. Το υπόστρωμα χτίζει την ηλεκτρική και μηχανική διεπαφή για την ΚΜΕ ώστε να μπορεί να επικοινωνεί με το υπόλοιπο PC. To ασημί καπάκι στην ουσία είναι μια θερμική διεπαφή με το σύστημα ψύξης που θα χρησιμοποιήσουμε (πχ. ανεμιστηράκι κλπ.), ώστε να ψύχεται η ΚΜΕ κατά την λειτουργία της.

Μια ΚΜΕ είναι το πιο πολύπλοκο βιομηχανικό προϊόν στη Γη. Χρειάζεται χιλιάδες διαφορετικά στάδια για να κατασκευαστεί και εδώ δείχτηκαν ελάχιστα…

Σε ένα τελικό τέστ ελέγχονται τα βασικά χαρακτηριστικά της ΚΜΕ. Ανάμεσα σε αυτά είναι και η κατανάλωση ισχύος αλλά και η ψηλότερη συχνότητα λειτουργίας του.

Με βάση τα αποτελέσματα των τελικών τεστ οι CPU με παρόμοιες επιδόσεις τοποθετούνται στις θήκες (trays) μεταφοράς. Αυτή είναι μια διαδικασία γνωστή σε αρκετούς (σίγουρα όχι σε όλους), κατά την οποία CPUs που κατασκευάστηκαν η μία δίπλα στην άλλη, μαρκάρονται ως CPU διαφορετικών ταχυτήτων (αφού η μία πέτυχε κι η άλλη απετυχε κάποια τεστ ταχύτητας) και ...πουλιούνται με διαφορετικές τιμές!!! Πχ. η μία ως Core i7 920 και η άλλη ως Core i7 980...
Ελπιζω να πήρατε μια ιδέα για το πως κατασκευάζεται μια CPU και του πόσο πολύπλοκη διαδικασία είναι. Ας είναι καλά η Intel για το άρθρο και τις φωτογραφίες που παρείχε...