Zamonaviy mikroprotsessorlar dunyodagi eng tezkor va eng aqlli mikrosxemalardir. Ular soniyada 4 milliard operatsiyani bajarishi mumkin va ko'plab turli texnologiyalar yordamida ishlab chiqariladi. 20-asrning 90-yillari boshidan, protsessorlar ommaviy foydalanishga kirganidan beri, ular rivojlanishning bir necha bosqichlarini bosib o'tdi. 6-avlod mikroprotsessorining mavjud texnologiyalaridan foydalangan holda mikroprotsessor konstruksiyalarini ishlab chiqishning apogeysi 2002 yil bo'lib, u ishlab chiqarish va mantiqiy sxemalarni yaratishda eng kam yo'qotishlar bilan yuqori chastotalarni olish uchun kremniyning barcha asosiy xususiyatlaridan foydalanish mumkin bo'ldi. Endilikda, yangi protsessorlarning samaradorligi kristallar chastotasining doimiy o'sishiga qaramay, biroz pasayib bormoqda, chunki kremniy texnologiyalari ularning imkoniyatlari chegarasiga yaqinlashmoqda.
Mikroprotsessorkichik kremniy kristalida hosil qilingan integral sxemadir. Kremniy mikrosxemalarda yarimo'tkazgich xossalariga ega bo'lganligi sababli qo'llaniladi: uning elektr o'tkazuvchanligi dielektriklarnikidan katta, lekin metallarnikidan kamroq. Kremniyni elektr zaryadlarining harakatlanishiga to'sqinlik qiluvchi izolyator ham, o'tkazgich ham qilish mumkin - keyin elektr zaryadlari u orqali erkin o'tadi. Yarimo'tkazgichning o'tkazuvchanligini aralashmalarni kiritish orqali nazorat qilish mumkin.
Mikroprotsessor alyuminiy yoki misdan yasalgan va ma'lumotlarni qayta ishlash uchun ishlatiladigan eng nozik o'tkazgichlar orqali bir-biriga ulangan millionlab tranzistorlarni o'z ichiga oladi. Ichki shinalar shunday shakllanadi. Natijada, mikroprotsessor ko'plab funktsiyalarni bajaradi - matematik va mantiqiy operatsiyalardan tortib boshqa mikrosxemalarning va butun kompyuterning ishlashini boshqarishgacha.
Mikroprotsessorning asosiy parametrlaridan biri vaqt birligidagi operatsiyalar sonini, tizim shinasi chastotasini, ichki kesh xotira hajmini aniqlaydigan kristall chastotasi hisoblanadi. SRAM . Protsessor kristall chastotasi bilan belgilanadi. Kristalning chastotasi tranzistorlarni yopiqdan ochiqga o'tkazish chastotasi bilan belgilanadi. Transistorning tezroq o'tish qobiliyati chiplar ishlab chiqarilgan kremniy gofretlarni ishlab chiqarish texnologiyasi bilan belgilanadi. Texnologik jarayonning o'lchami tranzistorning o'lchamlarini (uning qalinligi va eshik uzunligi) aniqlaydi. Misol uchun, 2004 yil boshida joriy qilingan 90 nm jarayonidan foydalanib, tranzistor o'lchami 90 nm va eshik uzunligi 50 nm.
Barcha zamonaviy protsessorlar dala effektli tranzistorlardan foydalanadi. Yangi texnologik texnologiyaga o'tish sizga yuqori kommutatsiya chastotasi, kamroq qochqin oqimlari va kichik o'lchamlarga ega tranzistorlarni yaratishga imkon beradi. Hajmining kichrayishi bir vaqtning o'zida chip maydonini va shuning uchun issiqlik tarqalishini kamaytirishga imkon beradi va ingichka eshik kommutatsiya uchun kamroq kuchlanishni qo'llash imkonini beradi, bu esa quvvat sarfini va issiqlik tarqalishini kamaytiradi.
90 nm texnologik norma ko'plab chip ishlab chiqaruvchilari uchun juda jiddiy texnologik to'siq bo'lib chiqdi. Bu kompaniya tomonidan tasdiqlangan TSMC , bozorning ko'plab gigantlari, masalan, kompaniyalar uchun chiplar ishlab chiqarish bilan shug'ullanadi AMD, nVidia, ATI, VIA . Uzoq vaqt davomida u 0,09 mikron texnologiyasidan foydalangan holda chiplar ishlab chiqarishni yo'lga qo'ya olmadi, bu esa mos kristallarning past rentabelligiga olib keldi. Buning sabablaridan biri AMD uzoq vaqt davomida texnologiya bilan protsessorlarini chiqarishni kechiktirdi SOI (izolyatorda kremniy) ). Buning sababi shundaki, aynan shu element o'lchamida ilgari unchalik sezilmaydigan salbiy omillar, masalan, oqish oqimlari, parametrlarning katta tarqalishi va issiqlik chiqishining eksponentsial o'sishi o'zini kuchli namoyon qila boshladi.
Ikkita qochqin oqimi mavjud: darvoza qochqin oqimi va chegara ostidagi qochqin. Birinchidan kanalning kremniy substrati va polisilikon eshigi orasidagi elektronlarning o'z-o'zidan harakatlanishi natijasida yuzaga keladi. Ikkinchi - elektronlarning tranzistor manbasidan drenajga o'z-o'zidan harakatlanishi. Bu ikkala ta'sir ham issiqlik tarqalishiga salbiy ta'sir ko'rsatadigan tranzistordagi oqimlarni boshqarish uchun besleme kuchlanishini oshirish zarurligiga olib keladi. Shunday qilib, tranzistorning hajmini kamaytirish orqali, birinchi navbatda, uning eshigi va silikon dioksid qatlami kamayadi ( SiO2 ), bu darvoza va kanal o'rtasidagi tabiiy to'siqdir.
Bir tomondan, bu tranzistorning tezlik ish faoliyatini yaxshilaydi (o'tish vaqti), biroq boshqa tomondan, qochqinni oshiradi. Ya'ni, bu yopiq tsiklning bir turiga aylanadi. Shunday qilib, 90 nm ga o'tish dioksid qatlamining qalinligining yana bir pasayishi va ayni paytda qochqinlarning ko'payishi. Oqishga qarshi kurash yana nazorat kuchlanishlarining oshishi va shunga mos ravishda issiqlik hosil bo'lishining sezilarli darajada oshishi hisoblanadi. Bularning barchasi mikroprotsessorlar bozoridagi raqobatchilar tomonidan yangi texnik jarayonni joriy etishning kechikishiga olib keldi - Intel va AMD.
Muqobil echimlardan biri texnologiyadan foydalanishdir SHUNDAY QILIB MEN (izolyatordagi kremniy), kompaniya yaqinda amalga oshirdi AMD ularning 64-bitli protsessorlarida. Biroq, bu unga ko'p kuch sarfladi va ko'plab tasodifiy qiyinchiliklarni engdi. Ammo texnologiyaning o'zi nisbatan kam sonli kamchiliklar bilan juda ko'p afzalliklarni beradi.
Texnologiyaning mohiyati, umuman olganda, juda mantiqiy - tranzistor kremniy substratdan boshqa yupqa izolyator qatlami bilan ajratilgan. Plyuslar - vazn. Tranzistor kanali ostida elektronlarning nazoratsiz harakati yo'q, uning elektr xususiyatlariga ta'sir qiladi - yana. Darvozaga qulfni ochish tokini qo'llaganingizdan so'ng, ish oqimi u orqali o'tgunga qadar kanalning ish holatiga ionlash vaqti kamayadi, ya'ni tranzistor ishlashining ikkinchi asosiy parametri yaxshilanadi, uni yoqish / o'chirish. vaqt ikki. Yoki xuddi shu tezlikda siz qulfni ochish oqimini shunchaki tushirishingiz mumkin - uchta. Yoki ish tezligini oshirish va kuchlanishni kamaytirish o'rtasida qandaydir murosani toping. Bir xil qulfni ochish oqimini saqlab turganda, tranzistor ishlashining o'sishi 30% gacha bo'lishi mumkin, agar siz chastotani bir xil qoldirsangiz, energiya tejashga e'tibor qaratsangiz, plyus yanada kattaroq bo'lishi mumkin - 50% gacha.
Nihoyat, kanalning xarakteristikalari oldindan bashorat qilinadigan bo'ladi va tranzistorning o'zi kanalning substratiga kirib, uni kutilmaganda ionlashtiradigan kosmik zarralar sabab bo'lgan sporadik xatolarga nisbatan chidamli bo'ladi. Endi izolyator qatlami ostida joylashgan substratga kirib, ular tranzistorning ishlashiga hech qanday ta'sir qilmaydi. SOI ning yagona kamchiliklari shundaki, siz emitent/kollektor hududining chuqurligini kamaytirishingiz kerak, bu esa qalinligi pasayganda uning qarshiligini oshirishga bevosita va bevosita ta'sir qiladi.
Va nihoyat, uchinchi chastota o'sishining sekinlashishiga sabab bo'lgan bozordagi raqobatchilarning past faolligi. Aytish mumkinki, har kim o'z ishi bilan band edi. AMD uchun 64-bitli protsessorlarni keng joriy etish bilan shug'ullanadi Intel bu yangi texnik jarayonni takomillashtirish, mos kristallar hosildorligini oshirish uchun disk raskadrovka davri edi.
Demak, yangi texnik jarayonlarga o'tish zarurati aniq, lekin u har safar texnologlarga katta qiyinchilik bilan beriladi. Birinchi mikroprotsessorlar Pentium (1993) 0,8 mikron, keyin 0,6 mikron texnologik texnologiyasi bo'yicha ishlab chiqarilgan. 1995 yilda 6-avlod protsessorlari uchun birinchi marta 0,35 mikronli texnologik texnologiya qo'llanildi. 1997 yilda 0,25 mikronga, 1999 yilda esa 0,18 mikronga o'zgardi. Zamonaviy protsessorlar 0,13 va 0,09 mikronli texnologiyalar yordamida ishlab chiqariladi, ikkinchisi 2004 yilda joriy etilgan. Ko'rib turganingizdek, ushbu texnik jarayonlar uchun Mur qonuni amal qiladi, unda har ikki yilda bir marta kristallarning chastotasi ulardan tranzistorlar sonining ko'payishi bilan ikki barobar ortadi. Texnologik jarayon bir xil sur'atda o'zgarib bormoqda. To'g'ri, kelajakda "chastota poygasi" bu qonundan oshib ketadi. 2006 yilga kelib kompaniya Intel 65 nm texnologik texnologiyani o'zlashtirishni rejalashtirmoqda va 2009 yil - 32 nm.
Bu erda tranzistorning tuzilishini, ya'ni kremniy dioksidning yupqa qatlamini, darvoza va kanal o'rtasida joylashgan izolyatorni va mutlaqo tushunarli vazifani bajaradigan - elektronlar uchun to'siq oqimining oqib ketishini oldini olish uchun to'siqni eslash vaqti keldi.
Shubhasiz, bu qatlam qanchalik qalinroq bo'lsa, u o'zining izolyatsion funktsiyalarini shunchalik yaxshi bajaradi, lekin u kanalning ajralmas qismidir va agar biz kanal uzunligini (tranzistor o'lchamini) qisqartirmoqchi bo'lsak, unda biz buni qilishimiz kerakligi aniq. uning qalinligini kamaytirish va bundan tashqari, juda tez sur'atlar bilan. Aytgancha, so'nggi bir necha o'n yilliklarda bu qatlamning qalinligi kanalning butun uzunligining o'rtacha 1/45 qismini tashkil etdi. Ammo bu jarayonning oxiri bor - Intel besh yil oldin aytganidek, agar siz so'nggi 30 yil ichida bo'lgani kabi SiO 2 dan foydalanishni davom ettirsangiz, qatlamning minimal qalinligi 2,3 nm bo'ladi, aks holda eshik oqimining oqib chiqishi shunchaki haqiqiy bo'lmaydi. qadriyatlar.
Yaqin vaqtgacha sub-kanal oqishini kamaytirish uchun hech narsa qilinmadi, ammo hozir vaziyat o'zgara boshladi, chunki ish oqimi, eshikning javob vaqti bilan birga tranzistor tezligini tavsiflovchi ikkita asosiy parametrdan biridir va o'chirilgan holatda oqish unga bevosita ta'sir qiladi - tranzistorning kerakli samaradorligini tejash uchun, shunga mos ravishda, barcha yuzaga keladigan sharoitlar bilan ish oqimini ko'tarish kerak.
Ishlab chiqarish mikroprotsessor 300 dan ortiq bosqichlarni o'z ichiga olgan murakkab jarayondir. Mikroprotsessorlar kimyoviy moddalar, gazlar va ultrabinafsha nurlanishdan foydalangan holda turli xil ishlov berish jarayonlarining ma'lum ketma-ketligi natijasida yupqa dumaloq kremniy gofretlari - substratlar yuzasida hosil bo'ladi.
Substratlar odatda 200 millimetr yoki 8 dyuym diametrga ega. Biroq, Intel allaqachon 300 mm yoki 12 dyuymli gofretlarga o'tdi. Yangi plitalar deyarli 4 barobar ko'proq kristallarni olish imkonini beradi va hosil ancha yuqori. Gofretlar kremniydan tayyorlanadi, u tozalanadi, eritiladi va uzun silindrsimon kristallarga aylanadi. Keyin kristallar yupqa plitalarga kesiladi va ularning sirtlari oyna silliq va nuqsonsiz bo'lguncha parlatiladi. Keyin, ketma-ket takrorlangan holda, termal oksidlanish amalga oshiriladi (plyonka hosil bo'lishi). SiO2 ), fotolitografiya, nopoklikning tarqalishi (fosfor), epitaksiya (qatlamning to'planishi).
Mikrosxemalarni ishlab chiqarish jarayonida materiallarning eng nozik qatlamlari ehtiyotkorlik bilan hisoblangan naqshlar shaklida bo'sh plitalarga qo'llaniladi. Bir plastinada bir necha yuzgacha mikroprotsessorlar joylashtiriladi, ularni ishlab chiqarish 300 dan ortiq operatsiyalarni talab qiladi. Protsessorlarni ishlab chiqarishning butun jarayonini bir necha bosqichlarga bo'lish mumkin: kremniy dioksidini etishtirish va o'tkazuvchan hududlarni yaratish, sinovdan o'tkazish, paketni ishlab chiqarish va etkazib berish.
Mikroprotsessor ishlab chiqarish jarayoni " bilan boshlanadi. yetishtirish "Kremniy dioksidning izolyatsion qatlamining sayqallangan plastinka yuzasida. Bu bosqich juda yuqori haroratda elektr pechida amalga oshiriladi. Oksid qatlamining qalinligi plastinka o'choqda o'tkazadigan harorat va vaqtga bog'liq. .
Keyin ergashadi fotolitografiya - plastinka yuzasida naqsh hosil bo'ladigan jarayon. Birinchidan, plastinkaga yorug'likka sezgir materialning vaqtinchalik qatlami - fotorezist qo'llaniladi, uning ustiga shablonning shaffof qismlari yoki fotomaskaning tasviri ultrabinafsha nurlanish yordamida proektsiyalanadi. Niqoblar protsessorni loyihalash jarayonida ishlab chiqariladi va har bir protsessor qatlamida sxemalarni yaratish uchun ishlatiladi. Nurlanish ta'sirida fotoqatlamning ochiq joylari eruvchan bo'lib qoladi va ular erituvchi (gidroflorik kislota) bilan olib tashlanadi, ularning ostida yotgan kremniy dioksidi ochiladi.
Ochiq kremniy "deb nomlangan jarayon bilan chiqariladi. oyma "Keyin qolgan fotoqatlam olib tashlanadi, buning natijasida yarimo'tkazgich plitasida kremniy dioksid namunasi qoladi. Bir qator qo'shimcha fotolitografiya va o'yma operatsiyalari natijasida o'tkazgich xususiyatiga ega bo'lgan polikristal kremniy ham. gofretga qo'llaniladi.
Keyingi operatsiya davomida "deb nomlangan. doping ", kremniy gofretning ochiq joylari turli xil kimyoviy elementlarning ionlari bilan bombardimon qilinadi, ular kremniyda manfiy va musbat zaryadlar hosil qiladi va bu joylarning elektr o'tkazuvchanligini o'zgartiradi.
Yangi qatlamlarni qo'ying kontaktlarning zanglashiga olib kelishi bilan u bir necha marta amalga oshiriladi, qatlamlarda qatlamlar orasidagi ulanishlar uchun "derazalar" qoldirilgan bo'lib, ular metall bilan to'ldirilgan bo'lib, qatlamlar orasidagi elektr aloqalarini hosil qiladi. Intel o'zining 0,13 mikron texnologik texnologiyasida mis o'tkazgichlardan foydalangan. 0,18 mikron ishlab chiqarish jarayonida va oldingi avlod jarayonlarida Intel alyuminiydan foydalangan. Mis ham, alyuminiy ham elektr tokining ajoyib o'tkazgichlari. 0,18 mikronli texnologik texnologiyadan foydalanganda 6 qatlam ishlatilgan, 2004 yilda 90 nm texnologik texnologiyani joriy qilishda 7 qatlam kremniy ishlatilgan.
Protsessorning har bir qatlami o'z naqshiga ega, bu qatlamlarning barchasi birgalikda uch o'lchovli elektron sxemani hosil qiladi. Qatlamlarni qo'llash bir necha hafta davomida 20-25 marta takrorlanadi.
Kremniy gofretlari dastlab qatlamlarni qatlamlash jarayonida yuzaga keladigan stresslarga bardosh berish uchun etarlicha qalin bo'lishi kerak. Shuning uchun, plastinkani alohida mikroprotsessorlarga kesishdan oldin, uning qalinligi maxsus jarayonlar yordamida 33% ga kamayadi va teskari tomondan axloqsizlik chiqariladi. Keyinchalik, "nozik" plastinkaning teskari tomoniga maxsus material qatlami qo'llaniladi, bu esa kristallning korpusga keyingi mahkamlanishini yaxshilaydi. Bunga qo'shimcha ravishda, bu qatlam yig'ilgandan keyin integral mikrosxemaning orqa yuzasi va paket o'rtasida elektr aloqasini ta'minlaydi.
Shundan so'ng, plitalar barcha ishlov berish operatsiyalarining sifatini tekshirish uchun sinovdan o'tkaziladi. Protsessorlarning to'g'ri ishlashini aniqlash uchun ularning alohida komponentlari sinovdan o'tkaziladi. Agar nosozliklar aniqlansa, ular qayta ishlashning qaysi bosqichida buzilish sodir bo'lganligini tushunish uchun tahlil qilinadi.
Keyin har bir protsessorga elektr problari ulanadi va quvvat beriladi. Protsessorlar kompyuter tomonidan sinovdan o'tkaziladi, bu esa ishlab chiqarilgan protsessorlarning xarakteristikalari belgilangan talablarga javob beradimi yoki yo'qligini aniqlaydi.
Sinovdan so'ng, gofretlar yig'ish zavodiga yuboriladi, u erda ular kichik to'rtburchaklar shaklida kesiladi, ularning har birida integral sxema mavjud. Plitani ajratish uchun maxsus nozik arra ishlatiladi. Ishlamaydigan kristallar rad etiladi.
Keyin har bir kristall alohida qutiga joylashtiriladi. Koson kristallni tashqi ta'sirlardan himoya qiladi va keyinchalik u o'rnatiladigan taxta bilan elektr aloqasini ta'minlaydi. Kristalning ma'lum nuqtalarida joylashgan kichik lehim sharlari paketning elektr terminallariga lehimlanadi. Endi elektr signallari taxtadan chipga va aksincha oqishi mumkin.
Kelajakdagi protsessorlarda kompaniya Intel texnologiyani qo'llash BBUL , bu esa oyoqlar orasidagi issiqlik tarqalishi va sig'imi kamroq bo'lgan printsipial jihatdan yangi holatlar yaratishga imkon beradi Markaziy protsessor.
O'ram paketga o'rnatilgandan so'ng, protsessor uning ishlashini aniqlash uchun yana sinovdan o'tkaziladi. Noto'g'ri protsessorlar rad etiladi va xizmat ko'rsatishga yaroqli bo'lganlar stress sinovlaridan o'tkaziladi: har xil harorat va namlik sharoitlariga ta'sir qilish, shuningdek, elektrostatik zaryadsizlanishlar. Har bir stress testidan so'ng protsessor uning funktsional holatini aniqlash uchun sinovdan o'tkaziladi. Keyin protsessorlar turli xil soat tezligi va ta'minot kuchlanishlarida xatti-harakatlariga qarab tartiblanadi.
Sinovdan o'tgan protsessorlar yakuniy nazoratga o'tadilar, uning vazifasi oldingi barcha sinovlar natijalari to'g'ri ekanligini va integral mikrosxemalar parametrlari belgilangan standartlarga mos kelishini yoki hatto ulardan oshib ketishini tasdiqlashdir. Chiqish nazoratidan o'tgan barcha protsessorlar mijozlarga yetkazib berish uchun etiketlanadi va qadoqlanadi.
Raqamli turmush tarzimizning ildizlari, shubhasiz, yarimo'tkazgichlardan kelib chiqadi, ular tranzistorga asoslangan murakkab hisoblash chiplarini yaratishga imkon berdi. Ular zamonaviy mikroprotsessorlarning asosi bo'lgan ma'lumotlarni saqlaydi va qayta ishlaydi. Bugungi kunda qumdan yasalgan yarimo'tkazgichlar deyarli har bir elektron qurilmaning asosiy komponenti bo'lib, kompyuterlardan noutbuklar va uyali telefonlar. Hatto avtomobillar ham yarimo'tkazgichlar va elektronikasiz ishlay olmaydi, chunki yarimo'tkazgichlar konditsioner tizimini, yonilg'i quyish jarayonini, ateşleme, lyuk, nometall va hatto rul boshqaruvini (BMW Active Steering) boshqaradi. Bugungi kunda energiya iste'mol qiladigan deyarli har qanday qurilma yarim o'tkazgichlarga qurilgan.
Mikroprotsessorlar, shubhasiz, eng murakkab yarimo'tkazgichli mahsulotlar qatoriga kiradi, chunki tranzistorlar soni tez orada milliardga etadi va bugungi kunda funksionallik diapazoni allaqachon hayratlanarli. Ikki yadroli Core 2 protsessorlari yaqin orada deyarli tugallangan 45nm Intel protsessorida chiqariladi va ular allaqachon 410 million tranzistorni o'z ichiga oladi (garchi ularning aksariyati 6MB L2 kesh uchun ishlatiladi). 45 nanometrlik jarayon bitta tranzistorning o'lchami sharafiga nomlangan bo'lib, u hozirda inson sochining diametridan taxminan 1000 marta kichikdir. Ma'lum darajada, shuning uchun elektronika hayotimizda hamma narsani boshqara boshlaydi: tranzistorning o'lchami kattaroq bo'lganda ham, unchalik murakkab bo'lmagan mikrosxemalarni ishlab chiqarish juda arzon edi, tranzistorlar byudjeti juda katta edi.
Ushbu maqolada biz mikroprotsessorlarni ishlab chiqarish asoslarini ko'rib chiqamiz, shuningdek, protsessorlar tarixi, arxitekturasi va bozordagi turli mahsulotlarni ko'rib chiqamiz. Internetda siz juda ko'p qiziqarli ma'lumotlarni topishingiz mumkin, ulardan ba'zilari quyida keltirilgan.
- Vikipediya: Mikroprotsessor. Ushbu maqolada har xil turdagi protsessorlar muhokama qilinadi va ishlab chiqaruvchilarga havolalar va protsessorlarda qo'shimcha viki-sahifalar mavjud.
- Vikipediya: Mikroprotsessorlar (turum). Qo'shimcha havolalar va ma'lumotlar uchun mikroprotsessor bo'limiga qarang.
Kompyuter raqobatchilari: AMD va Intel
1969-yilda tashkil etilgan Advanced Micro Devices Inc bosh qarorgohi Kaliforniyaning Sunniveyl shahrida joylashgan bo'lsa, bundan bir yil avval tashkil etilgan Intelning yuragi Santa Klara shahridan bir necha mil uzoqlikda joylashgan. Bugungi kunda AMD ikkita zavodga ega: Ostinda (Texas, AQSh) va Drezdenda (Germaniya). Yangi zavod tez orada ishga tushadi. Bundan tashqari, AMD protsessor texnologiyasi va ishlab chiqarishni rivojlantirishda IBM bilan kuchlarni birlashtirdi. Albatta, bularning barchasi Intel hajmining faqat bir qismidir, chunki bugungi kunda bozor rahbari to'qqizta joyda deyarli 20 ta zavodga ega. Ularning qariyb yarmi mikroprotsessorlar ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Shunday qilib, AMD va Intelni solishtirganda, Dovud va Go'liyotni solishtirayotganingizni unutmang.
Intel katta ishlab chiqarish quvvati ko'rinishida inkor etilmaydigan afzalliklarga ega. Ha, kompaniya bugungi kunda ilg'or texnologik jarayonlarni joriy etishda yetakchi hisoblanadi. Intel bu borada AMDdan taxminan bir yil oldinda. Natijada, Intel o'z protsessorlarida ko'proq tranzistorlar va ko'proq keshdan foydalanishi mumkin. AMD, Inteldan farqli o'laroq, raqobatchi bilan qolish va munosib protsessorlarni chiqarish uchun texnik jarayonni iloji boricha samarali optimallashtirishi kerak. Albatta, protsessorlarning dizayni va ularning arxitekturasi juda farq qiladi, ammo texnik ishlab chiqarish jarayoni bir xil asosiy tamoyillar asosida qurilgan. Garchi, albatta, unda juda ko'p farqlar mavjud.
Mikroprotsessor ishlab chiqarish
Mikroprotsessorlarni ishlab chiqarish ikki muhim bosqichdan iborat. Birinchisi, AMD va Intel o'z zavodlarida qiladigan substrat ishlab chiqarishda. Bu substratga o'tkazuvchanlik xususiyatlarini berishni o'z ichiga oladi. Ikkinchi bosqich - substratlarni sinovdan o'tkazish, protsessorni yig'ish va qadoqlash. Oxirgi operatsiya odatda arzonroq mamlakatlarda amalga oshiriladi. Agar siz Intel protsessorlariga qarasangiz, qadoqlash Kosta-Rika, Malayziya, Filippin va boshqalarda ishlab chiqarilganligini ko'rasiz.
AMD va Intel hozirda kristallarning minimal assortimenti asosida bozor segmentlarining maksimal soni uchun mahsulot ishlab chiqarishga harakat qilmoqdalar. Intel Core 2 Duo protsessorlari qatori mukammal misoldir. Turli bozorlar uchun uchta kod nomidagi protsessorlar mavjud: mobil ilovalar uchun Merom, ish stoli versiyasi uchun Conroe, server versiyasi uchun Woodcrest. Barcha uchta protsessor bir xil texnologik asosda qurilgan, bu esa ishlab chiqaruvchiga ishlab chiqarishning oxirgi bosqichlarida qaror qabul qilish imkonini beradi. Xususiyatlarni yoqish yoki o'chirib qo'yish mumkin va joriy soat tezligi Intelga chipning ajoyib rentabelligini beradi. Agar bozorda mobil protsessorlarga talab oshsa, Intel kompaniyasi asosiy e’tiborini Socket 479 modellarini chiqarishga qaratishi mumkin.Agar ish stoli modellariga talab ortib ketsa, kompaniya Socket 775 uchun chiplarni sinab ko‘radi, tasdiqlaydi va paketlaydi, server protsessorlari esa ular uchun paketlanadi. Socket 771. Shunday qilib, hatto to'rt yadroli protsessorlar yaratilmoqda: ikkita ikki yadroli kristallar bir paketga o'rnatiladi, shuning uchun biz to'rt yadro olamiz.
Chipslar qanday tayyorlanadi
Chiplarni ishlab chiqarish kremniy substratlarga murakkab "naqsh" bilan yupqa qatlamlarni qo'yishdan iborat. Birinchidan, elektr panjur vazifasini bajaradigan izolyatsion qatlam yaratiladi. Keyin ustiga fotorezist material qo'llaniladi va keraksiz joylar niqoblar va yuqori intensiv nurlanish yordamida olib tashlanadi. Nurlangan joylar olib tashlanganida, kremniy dioksidining joylari ochiladi, bu esa etching orqali chiqariladi. Shundan so'ng, fotorezistent material ham chiqariladi va biz kremniy yuzasida ma'lum bir tuzilishga ega bo'lamiz. Keyin istalgan uch o'lchamli struktura olinmaguncha, turli materiallar bilan qo'shimcha fotolitografiya jarayonlari amalga oshiriladi. Har bir qatlam elektr xususiyatlarini o'zgartirib, ma'lum bir modda yoki ionlar bilan qo'llanilishi mumkin. Metall ulanishlarni olib kelish uchun har bir qatlamda derazalar yaratilgan.
Substratlarni ishlab chiqarishga kelsak, ular keyinchalik alohida protsessor kristallariga osonlik bilan kesilishi uchun bitta kristalli silindrdan nozik "pancakes" ga kesilishi kerak. Sifatni baholash uchun ishlab chiqarishning har bir bosqichida murakkab sinovlar o'tkaziladi. Substratdagi har bir chipni sinash uchun elektr problari ishlatiladi. Nihoyat, substrat alohida yadrolarga kesiladi, ishlamaydigan yadrolar darhol yo'q qilinadi. Xususiyatlarga qarab, yadro u yoki bu protsessorga aylanadi va protsessorni anakartga o'rnatishni osonlashtiradigan paketga kiritilgan. Barcha funktsional bloklar intensiv stress testlaridan o'tadi.
Hammasi pedlardan boshlanadi
Protsessor ishlab chiqarishdagi birinchi qadam toza xonada amalga oshiriladi. Aytgancha, shuni ta'kidlash kerakki, bunday texnologik ishlab chiqarish kvadrat metrga katta kapital to'planishi hisoblanadi. Barcha asbob-uskunalar bilan jihozlangan zamonaviy zavod qurilishi 2-3 milliard dollarni osonlikcha “uchib ketadi” va yangi texnologiyalarni sinovdan o‘tkazish uchun bir necha oy vaqt ketadi. Shundagina zavod protsessorlarni ommaviy ishlab chiqarishi mumkin.
Umuman olganda, chip ishlab chiqarish jarayoni bir nechta substratni qayta ishlash bosqichlaridan iborat. Bunga substratlarning o'zlari yaratilishi kiradi, ular oxir-oqibat individual kristallarga bo'linadi.
Hammasi bitta kristalni etishtirishdan boshlanadi, buning uchun urug 'kristal polikristalli kremniyning erish nuqtasi ustida joylashgan erigan kremniy vannasiga kiritilgan. Atomlarning to'g'ri joylashishini ta'minlash uchun kristallar sekin (taxminan bir kun) o'sishi muhimdir. Polikristalli yoki amorf kremniy ko'plab turli kristallardan iborat bo'lib, yomon elektr xususiyatlariga ega bo'lgan kiruvchi sirt tuzilmalariga olib keladi. Kremniy eritilgach, uning elektr xususiyatlarini o'zgartiradigan boshqa moddalar bilan qo'shilishi mumkin. Butun jarayon kremniy oksidlanmasligi uchun maxsus havo tarkibiga ega bo'lgan yopiq xonada amalga oshiriladi.
Yagona kristall dumaloq olmosli arra yordamida "pancakes" ga kesiladi, bu juda aniq va substratlar yuzasida katta nosimmetrikliklar yaratmaydi. Albatta, bu holda, substratlarning yuzasi hali ham mukammal tekis emas, shuning uchun qo'shimcha operatsiyalar kerak.
Birinchidan, aylanadigan po'lat plitalar va abraziv material (masalan, alyuminiy oksidi) yordamida substratlardan qalin qatlam chiqariladi (bu jarayon lapping deb ataladi). Natijada 0,05 mm dan taxminan 0,002 mm (2000 nm) gacha bo'lgan o'lchamdagi nosimmetrikliklar yo'q qilinadi. Keyin har bir substratning chekkalari yumaloq bo'lishi kerak, chunki o'tkir qirralar qatlamlarning tozalanishiga olib kelishi mumkin. Keyinchalik, turli xil kimyoviy moddalar (gidroflorik kislota, sirka kislotasi, nitrat kislota) qo'llanilganda, sirt yana 50 mikronga tekislanadi. Sirtning jismoniy buzilishi yo'q, chunki butun jarayon butunlay kimyoviy hisoblanadi. Bu kristall tuzilishdagi qolgan xatolarni olib tashlashga imkon beradi, buning natijasida sirt idealga yaqin bo'ladi.
Oxirgi bosqich - silliqlash bo'lib, sirtni pürüzlülük darajasiga qadar tekislaydi, maksimal 3 nm. Jilo natriy gidroksid va granüler silika aralashmasi bilan amalga oshiriladi.
Bugungi kunda mikroprotsessorli gofretlarning diametri 200 yoki 300 mm bo'lib, chip ishlab chiqaruvchilarga har bir gofretdan ko'plab protsessorlarni olish imkonini beradi. Keyingi qadam 450 mm substratlar bo'ladi, lekin 2013 yilgacha ular kutilmasligi kerak. Umuman olganda, substrat diametri qanchalik katta bo'lsa, bir xil o'lchamdagi chiplar ishlab chiqarilishi mumkin. Misol uchun, 300 mm gofret 200 mm gofretga qaraganda ikki baravar ko'proq protsessor ishlab chiqaradi.
Biz allaqachon doping haqida gapirgan edik, bu bitta kristalning o'sishi paytida amalga oshiriladi. Ammo doping ham tayyor substrat bilan, ham keyinchalik fotolitografiya jarayonida amalga oshiriladi. Bu kristalning butun tuzilishini emas, balki ma'lum maydonlar va qatlamlarning elektr xususiyatlarini o'zgartirishga imkon beradi.
Dopant qo'shilishi diffuziya orqali sodir bo'lishi mumkin. Dopant atomlari kristall panjara ichidagi, kremniy tuzilmalar orasidagi bo'sh joyni to'ldiradi. Ba'zi hollarda, mavjud tuzilma ham doping bo'lishi mumkin. Diffuziya gazlar (azot va argon) yordamida yoki qattiq moddalar yoki boshqa dopant manbalari yordamida amalga oshiriladi.
Dopingga yana bir yondashuv ion implantatsiyasi bo'lib, u doping qilingan substratning xususiyatlarini o'zgartirishda juda foydali, chunki ion implantatsiyasi oddiy haroratda amalga oshiriladi. Shuning uchun mavjud aralashmalar tarqalmaydi. Substratga niqob qo'llanilishi mumkin, bu sizga faqat ma'lum joylarni qayta ishlash imkonini beradi. Albatta, ion implantatsiyasi haqida uzoq vaqt gapirish mumkin va penetratsiya chuqurligi, yuqori haroratda qo'shimcha faollashuvi, kanal ta'siri, oksid darajasiga kirib borishi va hokazolarni muhokama qilish mumkin, ammo bu bizning maqolamiz doirasidan tashqarida. Ishlab chiqarish jarayonida protsedura bir necha marta takrorlanishi mumkin.
Integral mikrosxemaning bo'limlarini yaratish uchun fotolitografiya jarayoni qo'llaniladi. Bunday holda, substratning butun yuzasini nurlantirish kerak emasligi sababli, yuqori intensiv nurlanishni faqat ma'lum joylarga o'tkazadigan niqoblardan foydalanish muhimdir. Maskalarni qora va oq salbiy bilan solishtirish mumkin. Integratsiyalashgan sxemalar ko'p qatlamlarga ega (20 yoki undan ortiq) va ularning har biri o'z niqobini talab qiladi.
Naqsh yaratish uchun kvarts shisha plastinka yuzasiga yupqa xrom plyonka tuzilishi qo'llaniladi. Shu bilan birga, elektron nur yoki lazer yordamida qimmatbaho asboblar integral mikrosxemaning kerakli ma'lumotlarini yozadi, buning natijasida biz kvarts substratining yuzasida xrom naqshini olamiz. Shuni tushunish kerakki, integral mikrosxemaning har bir modifikatsiyasi yangi niqoblar ishlab chiqarish zarurligiga olib keladi, shuning uchun o'zgarishlarni amalga oshirishning butun jarayoni juda qimmatga tushadi. Juda murakkab sxemalar uchun niqoblar juda uzoq vaqt davomida yaratiladi.
Fotolitografiya yordamida kremniy substratda struktura hosil bo'ladi. Jarayon ko'p qatlamlar (20 dan ortiq) yaratilmaguncha bir necha marta takrorlanadi. Qatlamlar turli materiallardan iborat bo'lishi mumkin, bundan tashqari, siz mikroskopik simlar bilan ulanishlar orqali ham o'ylashingiz kerak. Barcha qatlamlar qotishma bo'lishi mumkin.
Fotolitografiya jarayoni boshlanishidan oldin, substrat tozalanadi va yopishqoq zarralar va suvni olib tashlash uchun isitiladi. Keyin substrat maxsus qurilma yordamida silikon dioksid bilan qoplangan. Keyinchalik, substratga biriktiruvchi vosita qo'llaniladi, bu keyingi bosqichda qo'llaniladigan fotorezist materialning substratda qolishini ta'minlaydi. Fotorezist material taglikning o'rtasiga qo'llaniladi, keyinchalik u yuqori tezlikda aylana boshlaydi, shunda qatlam substratning butun yuzasiga teng ravishda taqsimlanadi. Keyin substrat yana isitiladi.
Keyin qopqoq kvant lazeri, qattiq ultrabinafsha nurlanish, rentgen nurlari, elektron nurlar yoki ion nurlari bilan niqob orqali nurlanadi - bu yorug'lik yoki energiya manbalarining barchasidan foydalanish mumkin. Elektron nurlar asosan niqoblar, rentgen nurlari va ion nurlari uchun tadqiqot maqsadlarida qo'llaniladi va sanoat ishlab chiqarishida bugungi kunda qattiq ultrabinafsha nurlanish va gaz lazerlari ustunlik qiladi.
To'lqin uzunligi 13,5 nm bo'lgan qattiq UV nurlanishi fotorezist materialni niqobdan o'tayotganda nurlantiradi.
Istalgan natijaga erishish uchun proektsiya vaqti va diqqat markazida bo'lish juda muhimdir. Noto'g'ri fokuslanish fotorezist materialning qo'shimcha zarralari qolishiga olib keladi, chunki niqobdagi ba'zi teshiklar to'g'ri nurlanmaydi. Agar proektsiya vaqti juda qisqa bo'lsa, xuddi shunday bo'ladi. Keyin fotorezist tuzilishi juda keng bo'ladi, teshiklar ostidagi joylar kam ta'sir qiladi. Boshqa tomondan, haddan tashqari proyeksiya vaqti teshiklar ostida juda katta maydonlarni va juda tor fotorezist strukturani yaratadi. Qoida tariqasida, jarayonni sozlash va optimallashtirish juda ko'p vaqt talab qiladi va qiyin. Muvaffaqiyatsiz sozlash ulanish o'tkazgichlarida jiddiy og'ishlarga olib keladi.
Maxsus qadamli proyeksiya bloki substratni kerakli joyga o'tkazadi. Keyinchalik, ko'pincha bitta protsessor chipiga to'g'ri keladigan chiziq yoki bitta qismni loyihalash mumkin. Qo'shimcha mikro sozlamalar qo'shimcha o'zgarishlar kiritishi mumkin. Ular mavjud texnologiyani tuzatishi va jarayonni optimallashtirishi mumkin. Mikro-qurilmalar odatda 1 kvadrat metrdan kam maydonlarda ishlaydi. mm, an'anaviy o'rnatish esa katta maydonlarni qamrab oladi.
Keyin substrat yangi bosqichga o'tadi, unda zaiflashtirilgan fotorezist material chiqariladi, bu silikon dioksidga kirish imkonini beradi. Kremniy dioksidining joylarini davolaydigan ho'l va quruq o'tlash jarayonlari mavjud. Nam jarayonlar kimyoviy birikmalardan, quruq jarayonlarda esa gazdan foydalaniladi. Alohida jarayon - fotorezist materialning qoldiqlarini olib tashlash. Ishlab chiqaruvchilar ko'pincha nam va quruq olib tashlashni birlashtiradi, shunda fotorezist material butunlay chiqariladi. Bu juda muhim, chunki fotorezist material organik bo'lib, agar olib tashlanmasa, substratda nuqsonlar paydo bo'lishi mumkin. Oshlama va tozalashdan so'ng, siz odatda har bir muhim bosqichda sodir bo'ladigan substratni tekshirishga o'tishingiz yoki substratni fotolitografiyaning yangi tsikliga o'tkazishingiz mumkin.
Substrat sinovi, yig'ish, qadoqlash
Tayyor substratlar prob boshqaruv bloklari deb ataladigan qurilmalarda sinovdan o'tkaziladi. Ular butun substrat bilan ishlaydi. Prob kontaktlari har bir kristallning kontaktlariga o'rnatiladi, bu esa elektr sinovlarini o'tkazishga imkon beradi. Dastur har bir yadroning barcha funksiyalarini sinovdan o'tkazadi.
Substratdan kesish orqali alohida yadrolarni olish mumkin. Hozirgi vaqtda probni boshqarish moslamalari qaysi kristallarda xatolik borligini allaqachon aniqlagan, shuning uchun kesishdan keyin ularni yaxshilardan ajratish mumkin. Ilgari shikastlangan kristallar jismonan belgilangan edi, endi bu shart emas, barcha ma'lumotlar yagona ma'lumotlar bazasida saqlanadi.
Kristal o'rnatish
Keyin funktsional yadroni protsessor paketiga yopishtiruvchi material yordamida yopishtirish kerak.
Keyin paketning kontaktlarini yoki oyoqlarini va kristalning o'zini bog'laydigan simli ulanishlarni amalga oshirishingiz kerak. Oltin, alyuminiy yoki mis birikmalaridan foydalanish mumkin.
Ko'pgina zamonaviy protsessorlar issiqlik tarqatuvchi bilan plastik qadoqlashdan foydalanadilar.
Odatda, yadro shikastlanmaslik uchun keramika yoki plastik qadoqlarga o'ralgan. Zamonaviy protsessorlar kristall uchun qo'shimcha himoya, shuningdek, sovutgich bilan katta aloqa yuzasini ta'minlaydigan issiqlik tarqatuvchi deb ataladigan qurilma bilan jihozlangan.
Protsessor sinovi
Oxirgi bosqich protsessorning texnik xususiyatlariga muvofiq yuqori haroratlarda yuzaga keladigan protsessorni sinovdan o'tkazishni o'z ichiga oladi. Protsessor avtomatik ravishda sinov rozetkasiga o'rnatiladi, shundan so'ng barcha kerakli funktsiyalar tahlil qilinadi.
Markaziy protsessor bu har qanday zamonaviy kompyuterning yuragi. Har qanday mikroprotsessor mohiyatan tranzistorlar joylashgan katta integral sxemadir. Elektr tokini o'tkazib, tranzistorlar ikkilik mantiqiy (yoqish - o'chirish) hisoblarini yaratishga imkon beradi. Zamonaviy protsessorlar 45 nm texnologiyasiga asoslangan. 45nm (nanometr) - protsessor gofretidagi bitta tranzistorning o'lchami. Yaqin vaqtgacha 90 nm texnologiyasi asosan ishlatilgan.
Plitalar kremniydan yasalgan bo'lib, u yer qobig'idagi 2-o'rinda turadi.
Kremniy kimyoviy ishlov berish orqali olinadi, uni iflosliklardan tozalaydi. Shundan so'ng u eritila boshlaydi, diametri 300 millimetr bo'lgan kremniy tsilindrni hosil qiladi. Ushbu silindr qo'shimcha ravishda olmos simli plitalarga kesiladi. Har bir plastinkaning qalinligi taxminan 1 mm. Plitaning ideal yuzaga ega bo'lishi uchun, ip bilan kesilgandan so'ng, u maxsus maydalagich bilan silliqlanadi.
Shundan so'ng, silikon gofretning yuzasi mukammal tekis bo'ladi. Aytgancha, ko'plab ishlab chiqarish kompaniyalari allaqachon 450 mm plitalar bilan ishlash imkoniyatini e'lon qilishgan. Sirt qanchalik katta bo'lsa - joylashtirish uchun tranzistorlar soni qanchalik ko'p bo'lsa va protsessorning ishlashi shunchalik yuqori bo'ladi.
Markaziy protsessor silikon plitadan iborat bo'lib, uning yuzasida izolyatsiyalash uchun oksid qatlamlari bilan ajratilgan to'qqiz darajagacha tranzistorlar mavjud.
Protsessor ishlab chiqarish texnologiyasini ishlab chiqish
Intel kompaniyasi asoschilaridan biri, jahon protsessorlarini ishlab chiqarish bo‘yicha yetakchilardan biri Gordon Mur 1965 yilda o‘z kuzatishlari asosida protsessor va mikrosxemalarning yangi modellari muntazam ravishda paydo bo‘ladigan qonunni kashf etdi. Protsessorlardagi tranzistorlar sonining o'sishi 2 yil ichida taxminan 2 barobar o'smoqda. 40 yildan beri Gordon Mur qonuni buzilmagan holda ishlamoqda. Kelajakdagi texnologiyalarning rivojlanishi uzoq emas - 32 nm va 22 nm protsessor ishlab chiqarish texnologiyalari asosida ishlaydigan prototiplar allaqachon mavjud. 2004 yilning o'rtalariga qadar protsessor quvvati birinchi navbatda protsessor chastotasiga bog'liq edi, lekin 2005 yildan boshlab protsessor chastotasi amalda o'sishni to'xtatdi. Yangi ko'p yadroli protsessor texnologiyasi mavjud. Ya'ni, bir xil soat chastotasi bilan bir nechta protsessor yadrolari yaratiladi va ish paytida yadrolarning quvvati umumlashtiriladi. Bu protsessorning umumiy quvvatini oshiradi.
Quyida protsessorlarni ishlab chiqarish haqida video tomosha qilishingiz mumkin.
Mikrochiplar qanday ishlab chiqariladi
Ushbu ikki texnologiya o'rtasidagi asosiy farq nima ekanligini tushunish uchun zamonaviy protsessorlar yoki integral mikrosxemalar ishlab chiqarish texnologiyasining o'ziga qisqacha to'xtalib o'tish kerak.
Maktab fizikasi kursidan ma'lumki, zamonaviy elektronikada integral mikrosxemalarning asosiy komponentlari p-tipli va n-tipli yarimo'tkazgichlar (o'tkazuvchanlik turiga qarab). Yarimo'tkazgich o'tkazuvchanligi bo'yicha dielektriklardan ustun bo'lgan, ammo metallardan past bo'lgan moddadir. Yarimo'tkazgichlarning ikkala turi ham kremniyga (Si) asoslanishi mumkin, u o'zining sof shaklida (ichki yarimo'tkazgich deb ataladi) elektr tokini yomon o'tkazuvchidir, ammo kremniyga ma'lum bir nopoklikning qo'shilishi (qo'shilishi) uning o'tkazuvchanlik xususiyatlarini tubdan o'zgartiradi. Ikki xil aralashmalar mavjud: donor va qabul qiluvchi. Donor nopokligi o'tkazuvchanlikning elektron turiga ega bo'lgan n-tipli yarimo'tkazgichlarning hosil bo'lishiga olib keladi, akseptor nopokligi esa teshik tipidagi o'tkazuvchanlikka ega p-tipli yarimo'tkazgichlarning shakllanishiga olib keladi. P- va n-yarimo'tkazgichlarning kontaktlari zamonaviy mikrosxemalarning asosiy strukturaviy elementlari bo'lgan tranzistorlarni shakllantirishga imkon beradi. CMOS tranzistorlari deb ataladigan bunday tranzistorlar ikkita asosiy holatda bo'lishi mumkin: ochiq, ular elektr tokini o'tkazganda va elektr tokini o'tkazmasa, qulflangan. CMOS tranzistorlari zamonaviy mikrosxemalarning asosiy elementlari bo'lganligi sababli, keling, ular haqida batafsilroq gaplashamiz.
CMOS tranzistori qanday ishlaydi
Eng oddiy n-tipli CMOS tranzistorida uchta elektrod mavjud: manba, eshik va drenaj. Transistorning o'zi teshik o'tkazuvchanligi bo'lgan p-tipli yarimo'tkazgichda ishlab chiqariladi va drenaj va manba hududlarida elektron o'tkazuvchanlikka ega n-tipli yarimo'tkazgichlar hosil bo'ladi. Tabiiyki, teshiklarning p-mintaqadan n-mintaqaga tarqalishi va elektronlarning n-mintaqadan p-mintaqaga teskari tarqalishi tufayli kamayib ketgan qatlamlar (asosiy zaryad tashuvchilari bo'lmagan qatlamlar) hosil bo'ladi. p- va n-mintaqalarining o'tish chegaralarida. Oddiy holatda, ya'ni darvozaga kuchlanish qo'llanilmaganda, tranzistor "qulflangan" holatda bo'ladi, ya'ni oqimni manbadan drenajga o'tkaza olmaydi. Drenaj va manba o'rtasida kuchlanish qo'llanilsa ham, vaziyat o'zgarmaydi (biz hosil bo'lgan elektr maydonlari ta'siri ostida kichik zaryad tashuvchilarning harakati natijasida yuzaga keladigan qochqin oqimlarini hisobga olmaymiz, ya'ni elektr toki uchun teshiklar). n-mintaqa va p-mintaqa uchun elektronlar).
Biroq, agar darvozaga ijobiy potentsial qo'llanilsa (1-rasm), unda vaziyat tubdan o'zgaradi. Darvozaning elektr maydoni ta'sirida teshiklar p-yarimo'tkazgichga chuqur suriladi va elektronlar, aksincha, darvoza ostidagi hududga tortilib, manba va drenaj o'rtasida elektronga boy kanal hosil qiladi. Darvozaga ijobiy kuchlanish qo'llanilsa, bu elektronlar manbadan drenajga o'ta boshlaydi. Bunday holda, tranzistor oqim o'tkazadi, ular tranzistor "ochiladi" deyishadi. Agar kuchlanish darvozadan olib tashlansa, elektronlar manba va drenaj o'rtasidagi hududga tushishni to'xtatadi, o'tkazgich kanali vayron bo'ladi va tranzistor oqimdan o'tishni to'xtatadi, ya'ni u "qulflanadi". Shunday qilib, eshik kuchlanishini o'zgartirib, siz kontaktlarning zanglashiga olib keladigan oqim oqimini boshqarib, an'anaviy o'tish tugmachasini yoqish yoki o'chirish kabi tranzistorni ochishingiz yoki yopishingiz mumkin. Shuning uchun tranzistorlar ba'zan elektron kalitlar deb ataladi. Biroq, an'anaviy mexanik kalitlardan farqli o'laroq, CMOS tranzistorlari deyarli hech qanday inersiyaga ega emas va soniyada trillionlab marta yoqishdan o'chirishga qodir! Aynan shu xususiyat, ya'ni bir zumda o'tish qobiliyati pirovardida o'n millionlab shunday oddiy tranzistorlardan tashkil topgan protsessor tezligini belgilaydi.
Shunday qilib, zamonaviy integral mikrosxemalar o'n millionlab eng oddiy CMOS tranzistorlaridan iborat. Keling, mikrosxemalarni ishlab chiqarish jarayoniga batafsil to'xtalib o'tamiz, uning birinchi bosqichi silikon substratlarni tayyorlashdir.
1-qadam. Blankalarni o'stirish
Bunday substratlarni yaratish silindrsimon silikon monokristalning o'sishi bilan boshlanadi. Keyinchalik, qalinligi taxminan 1/40 dyuym va diametri 200 mm (8 dyuym) yoki 300 mm (12 dyuym) bo'lgan bunday bitta kristalli blankalardan (blankalardan) yumaloq plitalar (gofretlar) kesiladi. Bu mikrosxemalar ishlab chiqarish uchun ishlatiladigan silikon substratlar.
Kremniy monokristallaridan gofretlarni hosil qilishda ideal kristall tuzilmalar uchun fizik xususiyatlar ko'p jihatdan tanlangan yo'nalishga (anizotropiya xususiyati) bog'liqligi hisobga olinadi. Masalan, kremniy substratning qarshiligi uzunlamasına va ko'ndalang yo'nalishlarda har xil bo'ladi. Xuddi shunday, kristall panjaraning yo'nalishiga qarab, kremniy kristalli uni keyingi qayta ishlash bilan bog'liq bo'lgan har qanday tashqi ta'sirlarga (masalan, qirqish, püskürtme va boshqalar) boshqacha munosabatda bo'ladi. Shuning uchun plastinkani bitta kristalldan shunday kesib olish kerakki, kristall panjaraning sirtga nisbatan yo'nalishi ma'lum bir yo'nalishda qat'iy saqlanadi.
Yuqorida aytib o'tilganidek, silikon monokristal blankasining diametri 200 yoki 300 mm. Bundan tashqari, 300 mm diametrli nisbatan yangi texnologiya bo'lib, biz quyida muhokama qilamiz. Bunday diametrli plastinka bir nechta chiplarni sig'dira olishi aniq, hatto Intel Pentium 4 protsessori haqida gapiradigan bo'lsak ham.Haqiqatan ham, bitta bunday substrat plitasida bir necha o'nlab mikrosxemalar (protsessorlar) hosil bo'ladi, ammo soddaligi uchun biz faqat bitta kelajakdagi mikroprotsessorning kichik maydonida sodir bo'ladigan jarayonlarni ko'rib chiqadi.
2-qadam. Dielektrikning (SiO2) himoya plyonkasini qo'llash
Silikon substrat hosil bo'lgandan so'ng, eng murakkab yarimo'tkazgich strukturasini yaratish bosqichi boshlanadi.
Buning uchun kremniyga donor va akseptor deb ataladigan aralashmalarni kiritish kerak. Biroq, aniq berilgan naqsh-naqsh bo'yicha aralashmalarni kiritishni qanday amalga oshirish kerakligi haqida savol tug'iladi? Buni amalga oshirish uchun aralashmalar talab qilinmaydigan joylar maxsus kremniy dioksid plyonkasi bilan himoyalangan bo'lib, faqat keyingi ishlov berishga duchor bo'lgan joylar qoladi (2-rasm). Istalgan naqshning bunday himoya plyonkasini shakllantirish jarayoni bir necha bosqichlardan iborat.
Birinchi bosqichda butun kremniy gofreti butunlay yupqa kremniy dioksidi (SiO2) plyonkasi bilan qoplangan, bu juda yaxshi izolyator bo'lib, kremniy kristalini keyingi qayta ishlash jarayonida himoya plyonka vazifasini bajaradi. Gofretlar kameraga joylashtiriladi, u erda yuqori harorat (900 dan 1100 ° C gacha) va bosim ostida kislorod gofretning sirt qatlamlariga tarqaladi, bu kremniyning oksidlanishiga va kremniy dioksidining sirt plyonkasi hosil bo'lishiga olib keladi. Silikon dioksid plyonkasi aniq belgilangan qalinlikka ega bo'lishi va nuqsonlarni o'z ichiga olmaydi, oksidlanish jarayonida plastinkaning barcha nuqtalarida doimiy haroratni qat'iy saqlash kerak. Agar butun gofret kremniy dioksid plyonkasi bilan qoplanmagan bo'lsa, unda kiruvchi oksidlanishni oldini olish uchun silikon substratga oldindan Si3N4 niqobi qo'llaniladi.
3-qadam Fotorezistni qo'llang
Silikon substrat kremniy dioksidning himoya plyonkasi bilan qoplanganidan so'ng, ushbu plyonkani keyingi ishlov beriladigan joylardan olib tashlash kerak. Plyonka silliqlash orqali olib tashlanadi va qolgan joylarni qirqishdan himoya qilish uchun plastinka yuzasiga fotorezist deb ataladigan qatlam qo'llaniladi. "Fotorezist" atamasi yorug'likka sezgir va tajovuzkor omillarga chidamli kompozitsiyalarni anglatadi. Amaldagi kompozitsiyalar, bir tomondan, ma'lum fotografik xususiyatlarga ega bo'lishi kerak (ultrabinafsha nurlar ta'sirida eriydi va qirqish jarayonida yuviladi), ikkinchi tomondan, kislotalar va ishqorlarda o'qlanishga chidamli bo'lishi kerak. , isitish va boshqalar. Fotorezistlarning asosiy maqsadi - kerakli konfiguratsiyaning himoya relefini yaratishdir.
Процесс нанесения фоторезиста и его дальнейшее облучение ультрафиолетом по заданному рисунку называется фотолитографией и включает следующие основные операции: формирование слоя фоторезиста (обработка подложки, нанесение, сушка), формирование защитного рельефа (экспонирование, проявление, сушка) и передача изображения на подложку (травление, напыление va hokazo.).
Fotorezist qatlamini (3-rasm) substratga qo'llashdan oldin, ikkinchisi oldindan ishlov berishdan o'tkaziladi, buning natijasida uning fotorezist qatlamiga yopishishi yaxshilanadi. Fotorezistning yagona qatlamini qo'llash uchun santrifugalash usuli qo'llaniladi. Substrat aylanadigan diskka (tsentrifuga) joylashtiriladi va markazdan qochma kuchlar ta'sirida fotorezist substrat yuzasiga deyarli bir xil qatlamda taqsimlanadi. (Amalda bir xil qatlam haqida gap ketganda, markazdan qochma kuchlar ta'sirida hosil bo'lgan plyonkaning qalinligi markazdan qirralarga ko'tarilishi hisobga olinadi, ammo fotorezistni qo'llashning bu usuli fotorezistning tebranishlariga bardosh berishga imkon beradi. qatlam qalinligi ± 10% ichida.)
4-qadam. Litografiya
Fotorezist qatlamini qo'llash va quritishdan so'ng, kerakli himoya relyefini shakllantirish bosqichi boshlanadi. Relyef ultrabinafsha nurlanish ta'sirida fotorezist qatlamning ma'lum joylariga tushishi natijasida hosil bo'ladi, ikkinchisi eruvchanlik xususiyatlarini o'zgartiradi, masalan, yoritilgan joylar erituvchida erishni to'xtatadi, bu joylarni olib tashlaydi. yorug'likka ta'sir qilmagan qatlamning yoki aksincha - yoritilgan joylar eriydi. Relyefning hosil bo'lish usuliga ko'ra, fotorezistlar salbiy va ijobiy bo'linadi. Ultraviyole nurlanish ta'sirida salbiy fotorezistlar relyefning himoya zonalarini hosil qiladi. Ijobiy fotorezistlar, aksincha, ultrabinafsha nurlanish ta'sirida suyuqlik xususiyatiga ega bo'lib, erituvchi bilan yuviladi. Shunga ko'ra, ultrabinafsha nurlanishiga ta'sir qilmaydigan joylarda himoya qatlami hosil bo'ladi.
Fotorezist qatlamining kerakli joylarini yoritish uchun maxsus niqob shablonidan foydalaniladi. Ko'pincha, bu maqsadda fotografik yoki boshqa usul bilan olingan shaffof bo'lmagan elementlarga ega optik shisha plitalar ishlatiladi. Aslida, bunday shablon kelajakdagi mikrosxema qatlamlaridan birining chizilgan rasmini o'z ichiga oladi (jami bir necha yuzta shunday qatlamlar bo'lishi mumkin). Ushbu naqsh mos yozuvlar bo'lganligi sababli, u juda aniqlik bilan amalga oshirilishi kerak. Bundan tashqari, bitta fotomaska yordamida ko'plab fotoplastinkalar tayyorlanishini hisobga olsak, u bardoshli va shikastlanishga chidamli bo'lishi kerak. Bundan ko'rinib turibdiki, fotomaska juda qimmat narsa: mikrosxemaning murakkabligiga qarab, u o'n minglab dollarga tushishi mumkin.
Bunday naqsh orqali o'tadigan ultrabinafsha nurlanish (4-rasm) faqat fotorezist qatlam yuzasining kerakli joylarini yoritadi. Nurlanishdan so'ng, fotorezist rivojlanishga duchor bo'ladi, buning natijasida qatlamning keraksiz qismlari chiqariladi. Bu silikon dioksid qatlamining mos keladigan qismini ochadi.
Fotolitografik jarayonning ko'rinib turgan soddaligiga qaramay, mikrochip ishlab chiqarishning aynan shu bosqichi eng qiyin hisoblanadi. Gap shundaki, Murning bashoratiga ko'ra, bitta chipdagi tranzistorlar soni eksponent ravishda o'sib bormoqda (har ikki yilda ikki baravar ko'payadi). Tranzistorlar sonining bunday ko'payishi faqat ularning hajmining pasayishi tufayli mumkin, ammo litografiya jarayoniga aynan pasayish "tayanadi". Transistorlarni kichikroq qilish uchun fotorezist qatlamiga qo'llaniladigan chiziqlarning geometrik o'lchamlarini kamaytirish kerak. Ammo hamma narsaning chegarasi bor - lazer nurini bir nuqtaga qaratish unchalik oson emas. Gap shundaki, to'lqin optikasi qonunlariga ko'ra, lazer nurlari yo'naltirilgan minimal nuqta o'lchami (aslida, bu shunchaki nuqta emas, balki diffraktsiya naqshidir) boshqa omillar bilan bir qatorda aniqlanadi. yorug'likning to'lqin uzunligi. 70-yillarning boshlarida ixtiro qilinganidan beri litografik texnologiyaning rivojlanishi yorug'lik to'lqin uzunligini qisqartirish yo'nalishida bo'ldi. Bu integral mikrosxemalar elementlarining hajmini kamaytirishga imkon berdi. 1980-yillarning oʻrtalaridan boshlab lazer yordamida hosil boʻlgan ultrabinafsha nurlanish fotolitografiyada qoʻllanila boshlandi. Fikr oddiy: ultrabinafsha nurlanishning to'lqin uzunligi ko'rinadigan yorug'likning to'lqin uzunligidan qisqaroq, shuning uchun fotorezist yuzasida nozik chiziqlarni olish mumkin. Yaqin vaqtgacha litografiya uchun to'lqin uzunligi 248 nm bo'lgan chuqur ultrabinafsha nurlanish (Deep Ultra Violet, DUV) ishlatilgan. Biroq, fotolitografiya 200 nm chegarasini kesib o'tganida, jiddiy muammolar paydo bo'lib, birinchi marta ushbu texnologiyadan keyingi foydalanish imkoniyatini shubha ostiga qo'ydi. Misol uchun, to'lqin uzunligi 200 mkm dan kam bo'lsa, juda ko'p yorug'lik fotosensitiv qatlam tomonidan so'riladi, shuning uchun sxema shablonini protsessorga o'tkazish jarayoni murakkablashadi va sekinlashadi. Bu kabi muammolar tadqiqotchilar va ishlab chiqaruvchilarni an'anaviy litografik texnologiyaga alternativa izlashga undamoqda.
EUV litografiyasi (Ekstremal ultrabinafsha ultrabinafsha nurlanish) deb nomlangan yangi litografiya texnologiyasi 13 nm to‘lqin uzunligiga ega ultrabinafsha nurlanishdan foydalanishga asoslangan.
DUV dan EUV litografiyasiga o'tish to'lqin uzunligini 10 baravardan ko'proq qisqartirishni va faqat bir necha o'nlab atomlarning o'lchami bilan taqqoslanadigan diapazonga o'tishni ta'minlaydi.
Amaldagi litografik texnologiya o'tkazgichning minimal kengligi 100 nm bo'lgan shablonni qo'llash imkonini beradi, EUV litografiyasi esa ancha kichikroq - 30 nm gacha bo'lgan chiziqlarni chop etish imkonini beradi. Ultrashort nurlanishni nazorat qilish ko'rinadigan darajada oson emas. EUV nurlanishi shisha tomonidan yaxshi so'rilganligi sababli, yangi texnologiya niqobni qo'llashdan keyin olingan tasvirni kamaytiradigan va fokuslaydigan to'rtta maxsus konveks nometall seriyasidan foydalanishni o'z ichiga oladi (5-rasm, , ). Har bir bunday oyna qalinligi taxminan 12 atomga teng 80 ta alohida metall qatlamni o'z ichiga oladi.
5-qadam Chizma
Fotorezist qatlami yoritilgandan so'ng, o'yma bosqichi kremniy dioksid plyonkasini olib tashlashni boshlaydi (8-rasm).
Tuzlash jarayoni ko'pincha kislotali vannalar bilan bog'liq. Kislota bilan ishlov berishning bu usuli bosma platalarni mustaqil ravishda yasagan radio havaskorlariga yaxshi ma'lum. Buning uchun kelajakdagi taxtaning izlari namunasi folga tekstolitiga lak bilan qo'llaniladi, u himoya qatlami sifatida ishlaydi, so'ngra plastinka nitrat kislotasi bilan hammomga tushiriladi. Folga keraksiz bo'laklari toza tekstolitni ochib, o'yib tashlanadi. Ushbu usul bir qator kamchiliklarga ega, ularning asosiysi qatlamni olib tashlash jarayonini to'g'ri nazorat qilishning imkoni yo'q, chunki ishlov berish jarayoniga juda ko'p omillar ta'sir qiladi: kislota konsentratsiyasi, harorat, konveksiya va boshqalar. Bundan tashqari, kislota barcha yo'nalishlarda material bilan o'zaro ta'sir qiladi va asta-sekin fotorezist niqobining chetiga kirib boradi, ya'ni fotorezist bilan qoplangan qatlamlarni yon tomondan yo'q qiladi. Shuning uchun, protsessorlarni ishlab chiqarishda plazma deb ham ataladigan quruq qirqish usuli qo'llaniladi. Ushbu usul qirqish jarayonini aniq nazorat qilish imkonini beradi va o'yilgan qatlamning yo'q qilinishi qat'iy vertikal yo'nalishda sodir bo'ladi.
Quruq ishlov berishda kremniy dioksidini gofret yuzasidan olib tashlash uchun ionlangan gaz (plazma) ishlatiladi, u kremniy dioksidi yuzasi bilan reaksiyaga kirishib, uchuvchi yon mahsulotlar hosil qiladi.
Oshlama protsedurasidan so'ng, ya'ni sof kremniyning kerakli joylari ochilganda, fotoqatlamning qolgan qismi olib tashlanadi. Shunday qilib, silikon dioksid namunasi silikon substratda qoladi.
6-qadam. Diffuziya (ion implantatsiyasi)
Eslatib o'tamiz, kremniy substratida kerakli naqshni shakllantirishning oldingi jarayoni donor yoki qabul qiluvchi nopoklikni kiritish orqali to'g'ri joylarda yarimo'tkazgichli tuzilmalarni yaratish uchun talab qilingan. Nopoklarni kiritish jarayoni diffuziya yo'li bilan amalga oshiriladi (9-rasm) nopoklik atomlarini kremniyning kristall panjarasiga bir xilda kiritish. N tipidagi yarimo'tkazgichni olish uchun odatda surma, mishyak yoki fosfor ishlatiladi. P tipidagi yarimo'tkazgichni olish uchun nopoklik sifatida bor, galyum yoki alyuminiy ishlatiladi.
Dopant diffuziya jarayoni uchun ion implantatsiyasi qo'llaniladi. Implantatsiya jarayoni shundan iboratki, kerakli nopoklik ionlari yuqori voltli tezlatgichdan "otib tashlanadi" va etarli energiyaga ega bo'lib, kremniyning sirt qatlamlariga kirib boradi.
Shunday qilib, ion implantatsiyasi bosqichining oxirida yarimo'tkazgich strukturasining zarur qatlami yaratildi. Biroq, mikroprotsessorlarda bunday qatlamlar bir nechta bo'lishi mumkin. Olingan sxemada keyingi qatlamni yaratish uchun kremniy dioksidning qo'shimcha yupqa qatlami o'stiriladi. Shundan so'ng, polikristalli kremniy qatlami va boshqa fotorezist qatlami qo'llaniladi. Ultraviyole nurlanish ikkinchi niqob orqali o'tadi va fotosurat qatlamida mos keladigan naqshni ta'kidlaydi. Keyin yana fotoqatlamni eritish, qirqish va ion implantatsiyasi bosqichlari davom etadi.
7-qadam Tozalash va joylashtirish
Yangi qatlamlarni o'rnatish bir necha marta amalga oshiriladi, metall atomlari bilan to'ldirilgan qatlamlarda qatlamlararo ulanishlar uchun "derazalar" qoldiriladi; natijada kristall - o'tkazuvchan hududlarda metall chiziqlar hosil bo'ladi. Shunday qilib, zamonaviy protsessorlarda murakkab uch o'lchovli sxemani tashkil etuvchi qatlamlar o'rtasida aloqalar o'rnatiladi. Barcha qatlamlarni o'stirish va qayta ishlash jarayoni bir necha hafta davom etadi va ishlab chiqarish tsiklining o'zi 300 dan ortiq bosqichlardan iborat. Natijada kremniy plitasida yuzlab bir xil protsessorlar hosil bo'ladi.
Gofretlar qatlamlash jarayonida duch keladigan ta'sirlarga dosh berish uchun dastlab silikon substratlar etarlicha qalin bo'ladi. Shuning uchun, plastinkani alohida protsessorlarga kesishdan oldin uning qalinligi 33% ga kamayadi va axloqsizlik teskari tomondan chiqariladi. Keyinchalik, substratning orqa tomoniga maxsus material qatlami qo'llaniladi, bu kristalning kelajakdagi protsessor korpusiga mahkamlanishini yaxshilaydi.
8-qadam. Yakuniy bosqich
Shakllanish tsiklining oxirida barcha protsessorlar to'liq sinovdan o'tkaziladi. Keyin, sinovdan o'tgan o'ziga xos kristallar maxsus qurilma yordamida substrat plitasidan kesiladi (10-rasm).
Har bir mikroprotsessor himoya korpusiga o'rnatilgan bo'lib, u mikroprotsessor chipining tashqi qurilmalar bilan elektr ulanishini ham ta'minlaydi. Paket turi mikroprotsessor turiga va mo'ljallangan qo'llanilishiga bog'liq.
Korpusga muhrlangandan so'ng, har bir mikroprotsessor qayta sinovdan o'tkaziladi. Noto'g'ri protsessorlar rad etiladi va xizmat ko'rsatadiganlar stress testlaridan o'tkaziladi. Keyin protsessorlar turli xil soat tezligi va ta'minot kuchlanishlarida xatti-harakatlariga qarab tartiblanadi.
Istiqbolli texnologiyalar
Mikrosxemalarni (xususan, protsessorlarni) ishlab chiqarishning texnologik jarayoni biz tomonidan juda soddalashtirilgan tarzda ko'rib chiqildi. Ammo bunday yuzaki taqdimot ham tranzistorlar hajmini kamaytirishda duch keladigan texnologik qiyinchiliklarni tushunishga imkon beradi.
Biroq, yangi istiqbolli texnologiyalarni ko'rib chiqishdan oldin, maqolaning boshida berilgan savolga javob beraylik: texnologik jarayonning dizayn normasi nima va aslida 130 nm dizayn normasi 180 nm me'yordan qanday farq qiladi? ? 130 nm yoki 180 nm - bu mikrosxemaning bir qatlamidagi ikkita qo'shni element orasidagi xarakterli minimal masofa, ya'ni mikrosxema elementlari bog'langan bir turdagi panjara qadamidir. Shu bilan birga, bu xarakterli o'lcham qanchalik kichik bo'lsa, xuddi shu chip maydoniga ko'proq tranzistorlar joylashtirilishi aniq.
Hozirgi vaqtda Intel protsessorlari 0,13 mikron ishlab chiqarish jarayonidan foydalanadi. Ushbu texnologiya Northwood yadroli Intel Pentium 4 protsessorini, Tualatin yadroli Intel Pentium III protsessorini va Intel Celeron protsessorini ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Bunday texnologik jarayonni qo'llashda tranzistor kanalining foydali kengligi 60 nm, eshik oksidi qatlamining qalinligi esa 1,5 nm dan oshmaydi. Umuman olganda, Intel Pentium 4 protsessorida 55 million tranzistor mavjud.
Protsessor chipidagi tranzistorlar zichligini oshirish bilan bir qatorda 0,18 mikron o‘rnini bosgan 0,13 mikronli texnologiya boshqa yangiliklarga ham ega. Birinchidan, u alohida tranzistorlar orasidagi mis ulanishlardan foydalanadi (0,18 mikronli texnologiyada ulanishlar alyuminiy edi). Ikkinchidan, 0,13 mikron texnologiyasi kam quvvat sarfini ta'minlaydi. Masalan, mobil texnologiyalar uchun bu mikroprotsessorlarning quvvat sarfi kamroq bo'lishini va batareyaning ishlash muddatini uzaytiradi.
Xo'sh, 0,13 mikronli texnologik jarayonga o'tishda o'z ifodasini topgan so'nggi yangilik - bu diametri 300 mm bo'lgan kremniy gofretlardan (gofret) foydalanish. Eslatib o'tamiz, bundan oldin ko'pchilik protsessorlar va mikrosxemalar 200 mm gofretlar asosida ishlab chiqarilgan.
Gofret diametrini oshirish har bir protsessorning narxini pasaytiradi va tegishli sifatdagi mahsulotlarning hosildorligini oshiradi. Darhaqiqat, diametri 300 mm bo'lgan gofretning maydoni mos ravishda diametri 200 mm bo'lgan gofret maydonidan 2,25 baravar va diametri 300 diametrli bitta gofretdan olingan protsessorlar sonidan 2,25 baravar katta. mm ikki baravar kattaroqdir.
2003 yilda dizayn standarti yanada pastroq, ya'ni 90 nanometrli yangi texnologik jarayonni joriy etish kutilmoqda. Intel o'z mahsulotlarining aksariyat qismini, jumladan protsessorlar, chipsetlar va aloqa uskunalarini ishlab chiqaradigan yangi texnologik texnologiya Intelning Oregon shtatidagi Hillsboro shahridagi D1C 300 mm gofretli pilot zavodida ishlab chiqilgan.
2002 yil 23 oktyabrda Intel korporatsiyasi Nyu-Meksiko shtatining Rio-Rancho shahrida 2 milliard dollarlik yangi ob'ekt ochilishini e'lon qildi. F11X deb nomlangan yangi zavod 0,13 mikron dizayn jarayonidan foydalangan holda 300 mm gofretlarda protsessorlar ishlab chiqarish uchun eng zamonaviy texnologiyalardan foydalanadi. 2003 yilda zavod 90 nm dizayn standarti bilan texnologik jarayonga o'tkaziladi.
Bundan tashqari, Intel Irlandiyaning Leixlip shahridagi Fab 24 da 90 nm dizayn qoidasiga ega 300 mm silikon plastinalarda yarimo'tkazgich komponentlarini ishlab chiqarishga mo'ljallangan yana bir ishlab chiqarish ob'ekti qurilishini qayta boshlashini allaqachon e'lon qildi. Umumiy maydoni 1 million kvadrat metrdan ortiq bo'lgan yangi korxona. 160 ming kvadrat metr maydonga ega bo'lgan ayniqsa toza xonalar bilan oyoqlari. fut 2004 yilning birinchi yarmida ishga tushirilishi kutilmoqda va mingdan ortiq kishi ish bilan ta'minlanadi. Ob'ektning qiymati taxminan 2 milliard dollarni tashkil qiladi.
90nm jarayon bir qator ilg'or texnologiyalardan foydalanadi. Bular qatoriga 50 nm eshik uzunligiga ega dunyodagi eng kichik ommaviy ishlab chiqarilgan CMOS tranzistorlari kiradi (11-rasm), bu quvvat sarfini kamaytirish bilan bir qatorda yuqori ishlashni ta'minlaydi va hozirgacha ishlab chiqarilgan har qanday tranzistorning eng nozik eshik oksidi qatlami atigi 1,2 nm (12-rasm), yoki 5 dan kam atom qatlamlari va sanoatning yuqori mahsuldorligini birinchi marta amalga oshirish kremniy texnologiyasini ta'kidladi.
Ro'yxatga olingan xususiyatlardan, ehtimol, faqat "stressli kremniy" tushunchasini sharhlash kerak (13-rasm). Bunday kremniyda atomlar orasidagi masofa an'anaviy yarimo'tkazgichga qaraganda kattaroqdir. Bu, o'z navbatida, oqimning yanada erkin o'tishiga imkon beradi, xuddi kengroq yo'laklarga ega bo'lgan transport vositalarining erkin va tezroq harakatlanishiga o'xshaydi.
Barcha yangiliklar natijasida tranzistorlarning ishlashi 10-20% ga yaxshilanadi, shu bilan birga ishlab chiqarish xarajatlari faqat 2% ga oshadi.
Bundan tashqari, 90 nm jarayon har bir chip uchun ettita qatlamdan (14-rasm), 130 nm jarayonidan bir ko'proq qatlamdan va mis ulanishlardan foydalanadi.
Bu xususiyatlarning barchasi 300 mm silikon gofretlar bilan birgalikda Intelga ishlash, hajm va xarajat afzalliklarini beradi. Iste'molchilar ham foyda ko'radi, chunki Intelning yangi texnologik texnologiyasi sanoatga Mur qonuniga muvofiq rivojlanishda davom etish imkonini beradi, bu esa protsessor ish faoliyatini qayta-qayta yaxshilaydi.
