Bagaimana sebuah chip komputer (CPU) dibuat

O keping ou prosesor itu dianggap sebagai "jantung" dari perangkat elektronik apa pun, termasuk komputer. Biasanya kita hanya mengetahui informasi penting tentang komponen ini, seperti kecepatan maksimum prosesor, model bisnis, dan beberapa teknologi lainnya, misalnya. Namun, sebelum sampai ke konsumen, harus menghadapi proses manufaktur yang ketat dan kompleks.

Untuk menjelaskan detailnya kepada Anda, the showmetech diundang oleh Intel untuk memenuhi FAB28, salah satu situs utama perusahaan di Kiryat Gat, Israel. Selanjutnya, kami akan menunjukkan kepada Anda langkah-langkah yang diperlukan untuk membuat chip komputer.

diagram sirkuit

Langkah pertama dalam pembuatan chip komputer adalah membuat diagram sirkuit. Desainer dan insinyur menyusun semacam gambar yang menentukan posisi setiap bagian dalam CPU, menjadi sangat penting untuk menentukan jumlah memori cache, level memori, frekuensi, dan detail lainnya.

Untuk menyelesaikan tugas ini, mereka yang terlibat perlu memiliki pengetahuan lanjutan tentang komponen/teknologi yang ada yang dapat digunakan untuk menghasilkan cetak biru manufaktur yang fungsional dan dapat diterapkan. Selain itu, teknisi juga harus merencanakan desain CPU jauh-jauh hari, karena mungkin baru akan dikirimkan beberapa bulan kemudian.

Bahan baku

Tahukah anda bahwa bahan baku dari CPU adalah pasir? Sebelum melalui beberapa proses untuk menjadi komponen cerdas, bahan ini dikumpulkan oleh pabrikan karena mengandung 25% silikon dalam komposisinya, elemen kunci pembuatan chip komputer.

Sebisa mungkin untuk menggunakan elemen lain, seperti galium, misalnya, sebagian besar perusahaan memilih komponen kimia ini karena biayanya yang murah dan kemudahan mendapatkannya, karena pasir dapat ditemukan berlimpah di planet kita.

Pemurnian

Setelah mengekstraksi silikon dari pasir, silikon harus dimurnikan sebanyak mungkin agar mencapai kualitas terbaiknya dan menghindari masalah selama pembuatan. Agar Anda memiliki gambaran tentang pentingnya proses ini, tingkat kemurniannya harus 99,9999999%. Dengan kata lain, dari setiap 1 miliar atom, hanya satu yang tidak boleh terbuat dari silikon.

Pemurnian terjadi dengan menggunakan sejenis oven, yang membuat elemen tersebut terkena suhu tinggi untuk menghilangkan kotoran dan membiarkannya dalam bentuk paling murni. Kemudian bahan didinginkan dan dicetak menjadi bentuk silinder (disebut ingot) dengan berat rata-rata 100 kg.

Wafer

Ingot silikon berat dan tidak akan berguna dalam format ini. Oleh karena itu, pabrikan perlu memotongnya menjadi irisan untuk mendapatkan cakram kecil yang disebut wafer. Ukuran lapisan berubah sesuai dengan kebutuhan pabrikan. A intel, misalnya mengadopsi pola berdiameter 30 cm.

Setelah dipotong, irisan ini diberi polesan khusus dan beberapa perawatan kimia agar siap untuk langkah selanjutnya. Mulai saat ini, lingkungan perlu disterilkan dengan sempurna untuk mencegah partikel debu dan residu lainnya mencapai wafer.

Laboratorium pembuatan chip, yang dikenal sebagai "kamar bersih", 10 kali lebih bersih daripada ruang operasi. Karyawan dan pengunjung harus mengenakan pakaian khusus, yang mencakup sarung tangan, masker, kaca mata, dan pelindung kaki, misalnya, semuanya untuk menghindari kontaminasi pada bagian-bagian tersebut.

Fotolitografi

Setelah memastikan bahwa wafer sepatutnya "murni", perusahaan memulai proses fotolitografi. Pada langkah ini, disk menerima bahan tahan-foto yang, ketika terkena sinar ultraviolet, mentransfer diagram sirkuit ke bagian tersebut.

Cara kerjanya seperti ini: cahaya melewati “peta” sirkuit yang mencerminkan desain ke lensa. Setelah ini selesai, lensa yang sama ini memperkecil ukuran diagram sehingga skalanya diperkecil dengan sangat sempurna dan mencapai ukuran yang dipilih oleh pabrikan.

Pada akhirnya, cahaya yang dipantulkan direkam pada kue wafer dan bagian yang diekspor menjadi lunak dan dapat dilepas menggunakan cairan khusus untuk menghasilkan alur kecil untuk transistor. Proses etsa ini, yang disebut "masking", memberikan bentuk dan fungsionalitas pada chip.

Langkah selanjutnya adalah memasukkan sifat kelistrikan transistor. Berkat semikonduktivitas silikon, perusahaan dapat mengubah konduktivitas elemen untuk memodifikasi atom dan memasukkannya ke dalam struktur kue wafer. Awalnya, atom-atom ini tersusun secara acak, tetapi setelah terkena suhu tinggi, mereka mulai mengambil posisi tetap dalam struktur cakram.

Tembaga

Sebelum tembaga ditambahkan ke kue wafer, lapisan tipis perlindungan diterapkan untuk mencegah korsleting. Kemudian, bahan ini dimasukkan untuk mengisi kekosongan pada bagian tersebut dan menghubungkan milyaran transistor, sehingga memastikan komunikasi yang cepat dan akurat.

Perlu disebutkan bahwa, selama proses pembuatan, terdapat tim khusus yang menganalisis setiap langkah menggunakan mikroskop berkualitas tinggi atau sistem terkomputerisasi. Dengan cara ini, dimungkinkan untuk memeriksa struktur transistor untuk memastikan tidak ada cacat.

Matriks

Langkah terakhir dalam pembuatan chip adalah memasukkan kontak ke bagian belakang chip. kue wafer dan membaginya menjadi potongan-potongan kecil yang dikenal sebagai matriks, yang setelah diuji, menjalani proses pemotongan akhir untuk kemudian menghasilkan unit chip individual.

Namun, komponen ini sebenarnya bukan CPU, tetapi hanya a itu, yang perlu "direkatkan" ke dasar logam yang disebut substrat. Bagian yang merupakan bagian bawah chip bertanggung jawab untuk menghubungkan sirkuit internal dengan komponen motherboard. Di bagian atas, ada benda logam lain yang berfungsi untuk menghilangkan panas — bisa juga digunakan sebagai "papan reklame" untuk mencap model dan nama pabrikan, misalnya.

Setelah seluruh proses perakitan, chip diuji untuk memastikan fungsionalitas dan kualitasnya. Jika semuanya berjalan seperti yang diharapkan, mereka sudah dapat dikirim ke perusahaan mitra pabrikan yang, dalam waktu singkat, akan membuat komputer dengan perangkat keras baru tersedia untuk konsumen.

Lihat juga:

Karena prosesor merupakan komponen terpenting dalam komputasi.

Fontes: Sejarah-Komputer, Computerworld, BroadBand Saya.