Bagaimana prosesor diproduksi?

Banyak yang mendengar tentang pentingnya prosesor di sebagian besar peralatan elektronik yang kita gunakan dalam kehidupan kita sehari-hari — dan, sebanyak kita semua pernah mendengar nama bagian ini, biasanya kita memiliki sedikit pengetahuan tentang bagaimana itu dikembangkan dan diinstal pada perangkat.

Memikirkannya, showmetech mempersiapkan khusus ini yang menjelaskan bagaimana prosesor diproduksi — menjelaskan dari fungsinya hingga pembuatan dan proses manufaktur. Periksa:

Tonton videonya di Saluran Showmetech:

Apa fungsi prosesor?

Dalam jawaban yang objektif, o prosesor adalah komponen komputer yang menjalankan instruksi dan tugas yang membuat peralatan bekerja. Ini bertanggung jawab untuk memproses data dan menjalankan instruksi perangkat lunak, seperti menghitung, menyimpan, dan mengambil informasi.

Dengan kata lain, prosesor setara dengan otak manusia di komputer, karena akan melakukan beberapa fungsi mendasar untuk pengoperasian dan memungkinkan beberapa aktivitas terjadi secara bersamaan. Bagian tersebut bertanggung jawab untuk memproses data yang diterima dalam format biner 0 dan 1, dan menafsirkannya berdasarkan instruksi yang disimpan dalam memori internalnya.

Dulu, prosesor hanya memiliki satu inti. Namun hari ini, mereka dapat memiliki banyak inti untuk lebih efisien menangani banyak masuk secara bersamaan. Misalnya, ada prosesor Dual-Core (2 inti), Quad-Core (4 inti), dan bahkan prosesor dengan 32 inti seperti AMD Ryzen Threadripper 3970X pada komputer berperforma tinggi.

Dengan demikian, komputer dapat melakukan beberapa tugas secara bersamaan, memungkinkan Anda, misalnya, mengedit teks dalam satu program, mendengarkan musik di program lain, dan menjelajahi internet. Konsep ini juga berlaku untuk video game modern, yang tidak hanya memproses game itu sendiri, tetapi juga antarmuka menu konsol, Streaming dan sumber daya lainnya.

Pentingnya Silikon

Anda pasti pernah mendengarnya Bukit silikon dan kamu tahu kan bahwa material itu penting untuk beberapa komponen di dunia teknologi, tapi pernahkah kamu berhenti memikirkan kenapa? Silikon digunakan sebagai komponen utama dalam silikon, kaca, semen, keramik, dan alasan penggunaannya yang melimpah di beberapa daerah justru karena ketersediaannya yang tinggi, karena dianggap sebagai unsur yang paling banyak ditemukan kedua di permukaan bumi, hanya setelah oksigen.

Dalam industri teknologi, alasan mengapa silikon begitu penting adalah terkait dengan transistor, bagian yang berfungsi untuk memperkuat arus listrik atau menghalangi jalannya, tergantung pada konfigurasinya di sirkuit.

Seluruh dasar teknologi modern kita lahir dalam konsep transistor yang diciptakan oleh John Bardeen dan Walter House Brittain pada tahun 1947 di laboratorium Telepon Bel dan, pada gilirannya, perangkat ini dibuat menggunakan silikon.

Selain karakteristik dan ketersediaannya, silikon dianggap sebagai elemen yang mudah untuk dikerjakan dan para ilmuwan telah menemukan cara untuk menumbuhkannya menjadi kristal yang tertata sempurna, dengan produksi kristal silikon yang hampir sempurna, dipotong menjadi bilah kecil yang dikenal sebagai wafer, menjadi dasar untuk pembuatan chip komputer.

Pembuatan prosesor

Seperti disebutkan di atas, kue wafer silikon sangat penting — silikon menjadi komponen dasar untuk pembuatan chip prosesor apa pun. Selain itu, sangat penting untuk diproduksi di lokasi yang dikontrol sepenuhnya, karena harus terdiri dari 99,9999% silikon murni, menuntut proses pembuatan yang mahal dan rumit — dengan masing-masing kue wafer dari 30 sentimeter menelan biaya lebih dari US$ 20 ribu untuk perusahaan seperti Intel.

Selanjutnya, proses pembuatan masing-masing transistor akan direpresentasikan, karena tidak mungkin untuk secara didaktis merepresentasikan konstruksi semua prosedur secara bersamaan. Namun, teknik untuk membangun sebuah prosesor Inti 2 Duo melibatkan pembangunan 291 juta transistor ini.

Bagian pertama dari proses terdiri dari mengoksidasi lapisan atas kue wafer (1), mengubahnya menjadi silikon dioksida (2) dan, dari situ, permukaan ini akan menjadi dasar konstruksi transistor yang akan membentuk prosesor. Selanjutnya, lapisan bahan fotosensitif (3) akan diterapkan dan proses litografi akan dilakukan, yang terdiri dari memancarkan sinar ultraviolet di beberapa area permukaan – pola ini berbeda untuk setiap prosesor karena desainnya yang didapat.

Setelah terpapar cahaya dalam litografi, bagian-bagian akan berubah menjadi zat agar-agar yang akan dihilangkan dengan penangas kimia, sisa lapisan daerah yang terpapar silikon dioksida dan bagian lainnya yang tetap tertutup oleh lapisan fotosensitif yang tersisa (4). Langkah selanjutnya adalah penangas kimia baru dari berbagai senyawa untuk menghilangkan bagian silikon dioksida yang tidak terlindungi, hanya menyisakan lapisan yang melewati litografi di atasnya (5) dan, akhirnya, bagian fotosensitif yang tersisa dihilangkan , hanya tersisa bagian lapisan silikon dioksida yang dibutuhkan dalam desain struktur.

Dalam proses sejauh ini, lapisan transistor telah dibuat. Namun, biasanya transistor memiliki beberapa lapisan tergantung pada kerumitannya, sehingga konstruksi lapisan kedua (7) dimulai, ditutupi lagi oleh silikon dioksida dan mempertahankan desain yang sebelumnya dibuat di bawahnya. Proses sebelumnya diulangi untuk proses gambar dalam teks pada 8, 9, 10 dan 11 dengan penerapan lapisan fotosensitif dan penghilangan dengan rendaman kimia, tersisa silikon dioksida yang diperlukan.

Di tengah proses ini, ada langkah memasukkan pengotor (12), yaitu ion. Ini akan diperlukan untuk kue wafer silikon menjadi bahan konduktif dan ion-ion ini hanya akan melekat pada lapisan yang terpapar pada proses sebelumnya ke lapisan silikon dioksida. Langkah selanjutnya adalah penerapan lapisan ketiga menggunakan konsep yang sama sebelumnya pada gambar 13, 14, 15 dan 16.

Akhirnya, prosesnya hampir selesai setelah lapisan ketiga Anda dengan struktur yang rumit. Kemudian dilakukan pelapisan logam tipis dengan teknik lanjutan yang memiliki ketebalan hanya 3 atom (17) dan sebagai penutup dilakukan proses litografi lagi untuk menghilangkan bagian yang tidak diinginkan pada akhir proses (18).

Semua proses rumit ini dilakukan secara bersamaan untuk ribuan transistor yang akan menyusun struktur internal prosesor kami, dan dalam produksi nyata, topeng digunakan yang berisi semua komponen prosesor dengan konstruksi lapisannya dan, pada akhirnya, tugas, prosesor akan lengkap dengan segala kerumitannya.

miniaturisasi

Industri teknologi telah berhasil meningkatkan kapasitas prosesor tanpa menambah ukuran fisiknya, berkat nanoteknologi. Nanoteknologi adalah cabang ilmu yang berfokus pada benda berukuran nanometer. Satu nanometer sama dengan sepersejuta milimeter, sedangkan a mikron sama dengan seperseribu milimeter.

Dengan bantuan nanoteknologi, transistor pada chip dapat dibuat semakin kecil. Misalnya prosesor Intel 486 itu memiliki sekitar 1 juta transistor berukuran sekitar 1 mikron. Prosesor terbaru, seperti Intel Core Duo 2, memiliki sekitar 291 juta transistor dengan teknologi manufaktur 0,045 mikron (45 nanometer).

Industri teknologi akan menghadapi batas fisik, di mana tidak mungkin lagi mereduksi transistor, yang sudah dibentuk oleh beberapa atom. Namun, sudah ada penelitian yang dilakukan untuk mencari solusi dari masalah ini. Salah satunya adalah komputasi kuantum, yang tidak hanya mengatasi batasan fisik prosesor klasik, tetapi juga dapat merevolusi komputasi secara keseluruhan.

Enkapsulasi dan definisi model

Setelah proses litografi dan konstruksi prosesor selesai, masing-masing bagian akan diuji menggunakan probe listrik, yang memungkinkan setiap inti diberi energi. HAI kue wafer maka akan dipotong dalam proses yang dikenal sebagai "dadu” terjadi enkapsulasi masing-masing prosesor dengan label dan model serta famili yang berbeda.

Keingintahuan adalah bahwa secara umum, produsen suka AMD e Intel mempertahankan jalur produksi untuk setiap prosesor dan perbedaannya di antara mereka sebagai a Duo inti 2.4 GHz dan a Duo inti 2.96 GHz disebabkan oleh variasi yang dapat terjadi pada lini produksi. Kemudian, dilakukan proses identifikasi perbedaan tersebut untuk mengadaptasikan masing-masing prosesor pada sebuah identifikasi dengan spesifikasinya masing-masing.

Dan dengan itu, prosesor akhirnya selesai. Apakah menurut Anda prosesnya menarik? Beri tahu kami di komentar!

Koreksi teks oleh: Dacio Castelo Branco

Lihat juga

Cara melacak aktivitas kontak di WhatsApp

Sumber: Perangkat keras, Semikonduktor: Dasar, Teknik dan Aplikasi e Organisasi dan Desain Komputer: Antarmuka Perangkat Keras/Perangkat Lunak.