Как производятся микропроцессоры - реферат

Вам не приходилось бывать в сердечко полупроводниковой промышленности - на фабрике по производству микросхем? Каждое схожее сооружение - творение, способное впечатлить хоть какого, даже непосвященного в производственные процессы человека.

У побывавших там появлялось чувство, как будто совершаешь умопомрачительное путешествие в футуристический муравейник ботов либо вовнутрь самой микросхемы. Там, в стерильном зале размером с Как производятся микропроцессоры - реферат три футбольных поля, снуют боты и 10-ки профессионалов, облаченных в скафандры и защитные шлемы. А высокоточные машины для производства микросхем "парят" на особых платформах, освещенные желто-оранжевым светом...

Этапы производства кристаллов микросхем и фотолитография

Интегральные микросхемы делают на поверхности монокристаллического кремния1 методом поочередного сотворения разных слоев на Как производятся микропроцессоры - реферат узкой (меньше мм) круглой (поперечником до 30 см) кремниевой пластинке, называемой подложкой.2 Слои формируются с помощью разных процессов с внедрением хим реактивов, газов и света. Создание современных процессоров является сложным процессом, состоящим из трехсот с излишним шагов - более 20 слоев "витиевато" соединены меж собой, чтобы сформировать схему процессора с трехмерной структурой. Четкое Как производятся микропроцессоры - реферат число слоев на подложке (вафле) находится в зависимости от дизайн-проекта определенного микропроцессора. Сотки схожих процессоров создаются на одной кремниевой подложке и на финишной стадии разрезаются на отдельные прямоугольные кристаллы - чипы.

Процессы формирования разных слоев и рисунков частей микросхемы на подложке довольно хитроумны (практически это целая область науки), но в Как производятся микропроцессоры - реферат их базе лежит одна обычная мысль: так как соответствующие размеры создаваемого рисунка так малы3, что осаждать те либо другие материалы в подходящих местах просто нереально, поступают проще - материал осаждают сходу на всю поверхность подложки, а потом его аккуратненько убирают из числа тех мест, где он не нужен. Для Как производятся микропроцессоры - реферат этого служит процесс фотолитографии.

Фотолитография является незыблемой основой производства микросхем, и в обозримом будущем ей навряд ли найдется достойная подмена. Потому имеет смысл разглядеть ее подробнее. К примеру, нам необходимо сделать набросок в слое какого-то материала - диоксида кремния либо металла (это более всераспространенные в современном производстве операции Как производятся микропроцессоры - реферат). Сначала, на подложке тем либо другим методом создается узкий (обычно тоньше 1-го микрона) и сплошной, без изъянов, слой подходящего материала. Дальше на нем проводится фотолитография. Для этого сначала на поверхность пластинки наносится узкий слой светочувствительного материала, именуемого фоторезистом.4 Потом пластинка с фоторезистом помещается в прецизионную установку, где нужные участки поверхности Как производятся микропроцессоры - реферат облучаются ультрафиолетом через прозрачные отверстия в фотомаске (ее еще именуют фотошаблоном). Маска содержит соответственный (наносимый на поверхность пластинки) набросок, который разрабатывается для каждого слоя в процессе проектирования микросхемы. Под действием ультрафиолета облученные участки фоторезиста меняют свои характеристики так, что становится вероятным их селективно удалить в определенных хим реактивах Как производятся микропроцессоры - реферат.5 После снятия фоторезиста остаются открытыми только те области поверхности пластинки, над которыми требуется совершить подходящую операцию - к примеру, убрать слой диэлектрика либо металла. Они удачно удаляются (эта процедура именуется травлением - хим либо плазмохимическим), после этого остатки фоторезиста можно совсем убрать с поверхности пластинки, оголив сформированный в слое подходящего материала набросок для Как производятся микропроцессоры - реферат последующих действий. Фотолитография завершена.

При производстве современных процессоров приходится совершать операции фотолитографии до 20-25 раз - всякий раз над новым слоем. В общей трудности это занимает несколько недель! В одних случаях это слои изолирующих материалов, служащих подзатворным диэлектриком транзисторов либо пассивирующими (изолирующими) прослойками меж транзисторами и проводниками. В других - это формирование проводящих Как производятся микропроцессоры - реферат поликремневых затворов транзисторов и соединяющих транзисторы железных проводников.6 В третьих - это формирование селективно легированных областей (приемущественно - стоков и истоков транзисторов), при этом легирование участков поверхности монокристаллической кремниевой пластинки ионизированными атомами разных хим частей (с целью сотворения в кремнии полупроводниковых областей n- либо p-типа) делается не через Как производятся микропроцессоры - реферат окна в фоторезисте (он очень нестоек для этого), а через набросок в довольно большом слое нанесенного диэлектрика (к примеру, такого же оксида кремния). После этого диэлектрик удаляется вкупе с фоторезистом.

Время от времени применяется и таковой увлекательный способ, как взрывная фотолитография. Другими словами сначала формируется набросок (вытравливаются окна Как производятся микропроцессоры - реферат в фоторезисте либо временном слое диэлектрика), потом на поверхность пластинки наносится сплошной слой нового материала (к примеру, металла), и, в конце концов, пластинка помещается в реактив, удаляющий остатки фоторезиста либо временный диэлектрик. В итоге удаляемый слой вроде бы "взрывается" изнутри, унося с собой лежащие на нем кусочки нанесенного последним металла, а Как производятся микропроцессоры - реферат в за ранее "открытых" участках (окнах) металл остался и сформировал подходящий нам многофункциональный набросок (проводников либо затворов). И это только вершина айсберга, именуемого микроэлектронной технологией, в базе которой лежит принцип фотолитографии.

Межсоединения - другими словами электронные соединения меж транзисторами в микросхемах (объединяющие несколько транзисторов в отдельные многофункциональные ячейки Как производятся микропроцессоры - реферат, а ячейки - в сложные блоки) - создаются с помощью нескольких железных слоев, подобно тому, как на сложных интегральных схемах (материнских платах, видеоплатах, модулях памяти и пр.) отдельные микросхемы, транзисторы, резисторы и конденсаторы соединяются воединыжды в законченные схемы. Только тут это происходит на микромасштабах. В качестве металла для межсоединений в современных процессорах, изготавливаемых по Как производятся микропроцессоры - реферат 130-нм и 90-нм технологиям, обычно, выступает медь7. Новые процессоры насчитывают от 7 до 10 слоев межсоединений8, при этом у различных производителей число слоев может различаться: для 0,13-микронного и 90-нм техпроцессов Intel Pentium 4 имеет семь либо восемь слоев соответственно, тогда как AMD Athlon 64 - девять слоев в обоих случаях, а микропроцессоры Как производятся микропроцессоры - реферат IBM - еще более (до одиннадцати слоев). И это не предел - в будущих более сложных чипах число слоев межсоединений наверное вырастет. Для уменьшения паразитных связей меж слоями металлизации сегодня употребляется уже не обычный диоксид кремния, а особый материал (low-k) с более низкой диэлектрической проницаемостью (это понижает емкости меж слоями).

Таким Как производятся микропроцессоры - реферат макаром на поверхности кремниевой пластинки создается непростая трехмерная структура шириной в несколько микрон, которая, фактически, и является электрической схемой. Сверху схема покрывается толстым (микроны) слоем пассивирующего диэлектрика, защищающего узкую структуру от наружных воздействий. В нем только открываются окна для огромных, стороной в 10-ки микрон, квадратных железных контактных площадок, через Как производятся микропроцессоры - реферат которые на схему подаются снаружи питающие напряжения и электронные сигналы. А снизу механической основой микросхемы служит кремниевая пластинка шириной в сотки микрон. На теоретическом уровне, такую схему можно было бы сделать очень узкой (10-30 мкм) и при желании даже "свернуть в трубочку" без утраты функциональности. И подобные работы Как производятся микропроцессоры - реферат уже некое время ведутся в отдельных направлениях, хотя классические кристаллы микросхем (чипы) как и раньше остаются "несгибаемыми".

После окончания технологических процедур любой из кристаллов на пластинке тестируется (подробнее об этом - в последующей статье), а позже пластинка разрезается на отдельные кристаллы (прямоугольные чипы) с помощью алмазной пилы.9 Дальше каждый чип упаковывается Как производятся микропроцессоры - реферат в собственный корпус, что позволяет подключать его к другим устройствам. Тип упаковки находится в зависимости от типа микросхемы и от того, как она будет употребляться. В итоге все упакованные чипы тестируются снова (негожие отбраковываются, пригодные проходят особые стресс-тесты при разных температурах и влажности, также проверку на электростатический разряд), сортируются Как производятся микропроцессоры - реферат по чертам и соответствию тем либо другим спецификациям и отгружаются заказчику.

Полупроводниковые фабрики

На данный момент в индустрии по производству чипов подходит к окончанию одна из числа тех революций, которые раз в десятилетие меняют вид промышленности. Изготовители перебегают от подложек поперечником 200 мм к подложкам поперечником 300 мм (см. фото справа Как производятся микропроцессоры - реферат), в итоге чего возникает возможность приметно удешевить создание микросхем, а вкупе с этим - всей электрической полупроводниковой продукции. Дело в том, что подложка поперечником 300 мм обеспечивает 225-процентное повышение площади кремниевой пластинки и 240-процентное повышение полезного выхода чипов с каждой подложки. Не считая того, существенно улучшаются и экологические свойства Как производятся микропроцессоры - реферат производства, которое просит наименьшего расхода хим реактивов и энергии в пересчете на каждый микропроцессор, делает меньше отходов. По данным Intel, по сопоставлению с заводом, работающим на 200-миллиметровых подложках, новенькая фабрика выбрасывает на 48% меньше летучих органических веществ, расходует на 42% меньше сверхчистой воды и приблизительно на 40% меньше энергии. На 50% сокращаются издержки Как производятся микропроцессоры - реферат труда.

Современные "300-мм" фабрики - это огромные промышленные предприятия ценой около 2 миллиардов. баксов и площадью более сотки тыщ квадратных метров. Только немногие из современных компаний-производителей чипов могут позволить для себя вложения в такие дорогие фабрики. Ведь для постройки и предстоящей эксплуатации схожих компаний требуется достигнуть уровня каждогодних продаж в Как производятся микропроцессоры - реферат размере как минимум 6 миллиардов. баксов в расчете на каждую фабрику. Подобные фабрики принято именовать "foundry" - один из переводов этого термина на российский язык значит "литейное создание". Заглавие олицетворяет колоссальный промышленный масштаб: ювелирный процесс производства сверхтехнологичных частей процессоров становится на промышленный поток, масштаб которого сравним разве что с масштабом производства Как производятся микропроцессоры - реферат продукции большущими металлургическими цехами. В 2000 году, когда реализации чипов были на подъеме, всего 10 компаний в мире имели объемы продаж выше 6 миллиардов. баксов. Из "старенькой гвардии" сейчас только Intel, IBM, Infineon, AMD, Texas Instruments и Самсунг обладают своими действующими фабриками по производству микросхем на 300-мм подложках. Другие создаются и управляются вместе Как производятся микропроцессоры - реферат объединениями компаний - к примеру, "Motorola - Philips - STMicroelectronics - Taiwan Semiconductor". Бесспорным фаворитом в планах постройки новых фабрик является Тайвань. Уже в 2001 году на полуострове была сделана 5-ая часть всего мирового производства подложек, а к 2010 году эта толика может достигнуть 40%. На пятки Тайваню наступают Китай, Малайзия и Сингапур - они планируют Как производятся микропроцессоры - реферат выстроить 15 фабрик, 5 из которых будут работать на 300-мм пластинках.

У компании Intel таких действующих в промышленном масштабе фабрик уже четыре: F11X в Рио-Ранчо (штат Нью-Мексико), две - D1C и D1D - в Хиллсборо (штат Орегон) и не так давно введенная в строй Fab 24 в ирландском городе Лейкслип (Leixlip Как производятся микропроцессоры - реферат). Они все могут выпускать микропроцессоры по 90-нм технологии; 5-ая же, Fab 12 в Чандлере (штат Аризона) для 65-нм техпроцесса, будет переведена на 300-мм пластинки к 2005 году. А, к примеру, у AMD ввод в строй первой 300-мм фабрики Fab 36 планируется только в будущем году (см. обзор на www.terralab Как производятся микропроцессоры - реферат.ru/system/33692). Как считают специалисты, имеющиеся фабрики с 200-мм подложками сумеют выдержать "на плаву" до 2005 года, после этого они уже не сумеют выдержать ценовой конкуренции с 300-мм процессом. К 2005 году чипы будут делаться по технологии 65 нм, а на процессорах будет интегрировано по млрд транзисторов! Чипы станут так крохотными, что позволят встраивать Как производятся микропроцессоры - реферат мобильники с голосовым набором номера в авторучку.

Почему фабрики для производства микросхем так дороги (до 5 миллиардов. баксов)? Полупроводниковые фабрики делают более сложные задачки посреди всех фабрик в мире. Они употребляют только спец материалы, болты, конструктивные элементы, оборудование и пр. Не считая того, интеловские фабрики, к примеру, практически в Как производятся микропроцессоры - реферат два раза больше, чем средний размер схожих заводов в мире. Само здание стоит приблизительно 25% от общей цены фабрики и еще лет 10 после постройки остается сооружением, применимым для решения самых современных задач. Оборудование (установки для фотолитографии, газофазного осаждения, ионной имплантации) и автоматы на этаже стоят другие 75%. Дополнительные измерения проводятся для того Как производятся микропроцессоры - реферат, чтоб убедиться в виброустойчивости фундамента и установок. Даже если фабрика - снаружи одно здание, по сути это несколько построек, отделенных друг от друга набольшими (до 10 см) промежутками, и каждое здание имеет свой фундамент. Это помогает гасить разные вибрации - как от наружных источников (автотранспорта, поездов), так и собственных вибраций оборудования Как производятся микропроцессоры - реферат.



kak-razvivat-obshenie-s-rebenkom-i-podgotavlivat-ego.html
kak-razvivat-uverennost-v-sebe.html
kak-razzhech-koster-bez-spichek.html