Вмготовлення прцесорів

Виготовлення процесорів. 
Корпуса та гнізда процесора. 
Проблеми нагрівання

Виготовлення процесорів

Перше, про що варто  згадати – будівельний матеріал для процесорів. Кремній (англ. silicon) – другий після кисню найбільш поширений елемент на планеті. Він є природним напівпровідником і використовується як основний матеріал для виробництва чіпів будь-яких мікросхем. Найбільше кремнію міститься в звичайному піску (особливо кварці) у вигляді діоксиду кремнію (SiO2). 
Втім, кремній – не єдиний матеріал. Найближчий його родич і замінник – германій, проте в процесі вдосконалення виробництва вчені виявляють хороші напівпровідникові властивості у сполук інших елементів і готуються випробувати їх на практиці, або вже це роблять. 
 

Циліндрична кремнієва заготовка  створюється при великій температурі  і високому  тиску 

1. Кремній проходить багатоступеневий процес очищення: сировина для мікросхем не може містити більше домішок ніж один чужорідний атом на мільярд.

2. Кремній розплавляють у спеціальній ємності і, опустивши всередину постійно охолоджуючий стержень що обертається, «намотують» на нього речовину завдяки силам поверхневого натягу.

3. У підсумку виходять поздовжні заготовки (монокристали) круглого перерізу, кожна масою близько 100 кг.

 

 

                                 

1-3

 

4. Заготовку нарізають на окремі кремнієві диски – пластини, на яких будуть розташовані сотні мікропроцесорів. Для цих цілей використовуються верстати з алмазними ріжучими дисками, або дротово-абразивні установки.

5. Диски полірують до дзеркального блиску, щоб усунути всі дефекти на поверхні. Наступний крок – нанесення найтоншого фото-полімерного шару.

6. Оброблений диск піддається впливу жорсткого ультрафіолетового випромінювання. У фотополімерному шарі відбувається хімічна реакція: світло проходячи через численні трафарети, повторює малюнки шарів CPU.

7. Реальний розмір зображення що наноситься в кілька разів менше власного трафарету.

 

8. Ділянки, «протравлені» випромінюванням, вимиваються. На кремнієвій підкладці виходить малюнок, який потім піддається закріпленню.

9. Наступний етап виготовлення одного шару – іонізація, в процесі якої вільні від полімеру ділянки кремнію бомбардуються іонами.

10. В місцях їх потрапляння змінюються властивості електричної провідності.

 

 

 

11. Полімер що залишився видаляють, і транзистор майже готовий. У ізолюючих шарах робляться отвори, які завдяки хімічній реакції заповнюються атомами міді, що використовуються в якості контактів

 

 

 

11

 

12. З’єднання транзисторів являє собою багаторівневу сітку. Якщо поглянути в мікроскоп, на кристалі можна помітити безліч металевих провідників і розміщених між ними атомів кремнію, або його сучасних замінників.

 

13. Частина готової підкладки проходить перший тест на функціональність. На цьому етапі на кожен з вибраних транзисторів подається струм, і автоматизована система перевіряє параметри роботи напівпровідника.

14. Підкладка за допомогою найтонших ріжучих дисків розрізається на окремі частини.

15. Придатні кристали, отримані в результаті цієї операції, використовуються у виробництві процесорів, а браковані йдуть у відходи

 

 

                                 

 

16. Окремий кристал, з якого буде зроблений процесор, поміщають між основою (підкладкою) CPU і теплорозподільною кришкою і «упаковують».

 

 

 

 

16

 

17. В ході остаточного тестування готові процесори перевіряються на відповідність необхідним параметрам і лише потім сортуються. На підставі отриманих даних у них прошивається мікрокод, що дозволяє системі належним чином визначити CPU

При виготовленні процесора  заготовку  розрізають алмазною пилою  більш ніж на тисячу кругових підкладок 

Корпуса та гнізда процесора

Intel 80486DX2 в керамическом корпусе PGA

 Pentium 66 в корпусі PGA (ліворуч) і Pentium Pro в корпусі SPGA, на якому штирі розташовані за подвійним шаблоном (праворуч)

корпус FC-PGA

Intel Celeron 1100 Socket 370 в корпусе FC-PGA2, вид снизу

Intel Celeron 1100 Socket 370 в корпусе FC-PGA2, вид сверху.

 

Гнізда

Гнізда Socket 370

Socket-T.Перемикач зліва дозволяє підняти пластину і поставити  процесор на контакти

Роз’єми процесора

Гніздо Slot 2 (SC330)

Проблеми нагрівання

Активний теплоотвод, який використовується з процесором Pentium 4

Пасивні тепловідвід прикріплюються до процесора кількома способами

Елементи охолодження  процесорів Pentium II / III

Пасивний теплоотвід процесорів Pentium II / III і спосіб його кріплення

Виконала студентка групи  І-31 Ковалик Руслана

Дякую за увагу