Comment est fabriquée une puce informatique (CPU)

O puce ou processeur il est considéré comme le « cœur » de tout appareil électronique, y compris les ordinateurs. Habituellement, nous ne connaissons que les informations essentielles sur ce composant, telles que la vitesse maximale du processeur, le modèle commercial et certaines autres technologies, par exemple. Cependant, avant d'atteindre les consommateurs, il doit faire face à un processus de fabrication rigoureux et complexe.

Pour vous expliquer les détails, le showmetech a été invité par Intel rencontrer le FAB28, l'un des principaux sites de l'entreprise à Kiryat Gat, Israël🇧🇷 Ensuite, nous vous montrerons les étapes nécessaires pour construire une puce informatique.

schéma

La première étape de la fabrication d'une puce informatique consiste à créer le schéma de circuit. Les concepteurs et les ingénieurs établissent une sorte de dessin qui détermine la position de chaque pièce dans le processeur, étant extrêmement important pour décider de la quantité de mémoire cache, des niveaux de mémoire, des fréquences et d'autres détails.

Pour accomplir cette tâche, les personnes impliquées doivent avoir une connaissance avancée des composants/technologies existants qui peuvent être utilisés pour générer un plan fonctionnel et réalisable pour la fabrication. De plus, les ingénieurs doivent également planifier la conception du processeur bien à l'avance, car il se peut qu'il ne soit pas livré avant des mois.

Matière première

Saviez-vous que la matière première du CPU est sable🇧🇷 Avant de passer par plusieurs procédés pour devenir un composant intelligent, ce matériau est collecté par les industriels car il contient 25% de silicium dans sa composition, un élément clé pour la fabrication des puces informatiques.

Autant il est possible d'utiliser d'autres éléments, comme le gallium, par exemple, la plupart des entreprises choisissent ce composant chimique en raison de son faible coût et de sa facilité d'obtention, car le sable peut être trouvé en abondance sur notre planète.

Purification

Après avoir extrait le silicium du sable, il faut le purifier au maximum pour qu'il atteigne sa meilleure qualité et éviter les problèmes lors de la fabrication. Pour que vous ayez une idée de l'importance de ce processus, le niveau de pureté doit être de 99,9999999%. En d'autres termes, sur 1 milliard d'atomes, un seul peut ne pas être constitué de silicium.

La purification s'effectue à l'aide d'une sorte de four, qui soumet l'élément à des températures élevées pour éliminer les impuretés et le laisser dans sa forme la plus pure. Ensuite, le matériau est refroidi et moulé en une forme cylindrique (appelée lingot) d'un poids moyen de 100 kg.

Gaufrettes

Le lingot de silicium est lourd et n'aurait aucune utilité dans ce format. Par conséquent, les fabricants doivent le couper en tranches pour obtenir de petits disques appelés plaquettes🇧🇷 La taille des couches change en fonction des besoins du fabricant. LE Intel, par exemple, il adopte un motif de 30 cm de diamètre.

Après la coupe, ces tranches reçoivent un polissage spécial et quelques traitements chimiques pour les préparer à l'étape suivante. A partir de ce moment, l'environnement doit être parfaitement aseptisé pour empêcher les particules de poussière et autres résidus d'atteindre le plaquettes.

Les laboratoires de fabrication des puces, appelés « salles blanches », sont jusqu'à 10 XNUMX fois plus propres qu'une salle d'opération. Les employés et les visiteurs doivent porter une combinaison spéciale, qui comprend des gants, un masque, des lunettes et des protections pour les pieds, par exemple, le tout pour éviter la contamination des pièces.

Photolithographie

Après s'être assuré que le plaquettes sont dûment « pures », les entreprises entament le processus de photolithographie🇧🇷 Dans cette étape, le disque reçoit un matériau photorésistant qui, lorsqu'il est touché par la lumière ultraviolette, transfère le schéma de circuit à la pièce.

Cela fonctionne comme ceci : la lumière passe sur la « carte » du circuit qui reflète le dessin sur une lentille. Une fois cela fait, ce même objectif réduit la taille du diagramme afin que l'échelle soit réduite avec une extrême perfection et atteigne la taille choisie par le fabricant.

Au final, la lumière réfléchie est enregistrée sur le tranche et les pièces exportées deviennent malléables et peuvent être retirées à l'aide d'un fluide spécifique pour générer de petites rainures pour les transistors. Ce processus de gravure, appelé « masquage », donne à la puce sa forme et sa fonctionnalité.

L'étape suivante consiste à saisir les propriétés électriques des transistors. Grâce à la semi-conductivité du silicium, les entreprises sont capables de changer la conductivité de l'élément pour modifier les atomes et les insérer dans la structure du tranche🇧🇷 Initialement, ces atomes sont disposés de manière aléatoire, mais après avoir été soumis à des températures élevées, ils commencent à adopter une position fixe dans la structure du disque.

Cuivré

Avant que le cuivre ne soit ajouté au tranche, une fine couche de protection est appliquée pour éviter les courts-circuits. Ensuite, ce matériau est inséré pour combler les vides de la pièce et interconnecter les milliards de transistors, assurant ainsi une communication rapide et précise.

Il est à noter que, tout au long du processus de fabrication, une équipe spécialisée analyse chaque étape à l'aide d'un microscope de haute qualité ou de systèmes informatisés. De cette façon, il est possible de vérifier la structure des transistors pour s'assurer qu'ils ne présentent pas de défauts.

Matriz

La dernière étape de la fabrication des puces consiste à insérer des contacts à l'arrière de la puce. tranche et le diviser en petits morceaux appelés matrices, qui après avoir été testés, subissent un processus de découpe final pour générer ensuite des unités de puce individuelles.

Cependant, ces composants ne sont toujours pas exactement un processeur, mais juste un la, qui doivent être « collés » sur une base métallique appelée substrat🇧🇷 La pièce, qui est la partie inférieure de la puce, est chargée d'interconnecter les circuits internes avec les composants de la carte mère. Au sommet, un autre élément métallique sert à dissiper la chaleur — il peut également servir de « panneau d'affichage » pour marquer le modèle et le nom du fabricant, par exemple.

Après l'ensemble du processus d'assemblage, les puces sont testées pour garantir leur fonctionnalité et leur qualité. Si tout se passe comme prévu, ils peuvent déjà être envoyés aux entreprises partenaires du fabricant qui, dans peu de temps, mettront à la disposition des consommateurs des ordinateurs avec du nouveau matériel.

Voir aussi:

Parce que le processeur est le composant le plus important en informatique.

Fontes: Histoire-Informatique, ComputerWorld, MonBroadBand.