A CPU-d a homokból származik
Homok. 25 százalékban szilíciumból áll, az oxigén után a második leggyakoribb kémiai elem, amely a földkéregben található. A homok, különösen a kvarc, nagy százalékban tartalmaz szilíciumot szilícium-dioxid (SiO2) formájában, és a félvezetőgyártás alapanyaga.
Tisztítás és termesztés
A nyers homok beszerzése és a szilícium leválasztása után a felesleges anyagot kidobják, és a szilíciumot több lépésben tisztítják, hogy végül elérje a félvezetőgyártási minőséget, amelyet elektronikus minőségű szilíciumnak neveznek. Az így kapott tisztaság olyan nagy, hogy az elektronikus minőségű szilíciumban egymilliárd szilíciumatomra csak egy idegen atom juthat. A tisztítási folyamat után a szilícium az olvasztási fázisba kerül. Ezen a képen látható, ahogy a tisztított szilíciumolvadékból egy nagy kristály nő. Az így keletkező egykristályt ingotnak nevezik.
Egy nagy ingot
Egy egykristályos ingot elektronikus minőségű szilíciumból készül. Egy ingot körülbelül 100 kilogramm (vagy 220 font) súlyú, és 99,9999 százalékos szilíciumtisztaságú.
Ingot szeletelése
Az ingot ezután a szeletelési fázisba kerül, ahol az egyes szilíciumkorongokat, az úgynevezett ostyákat vékonyra szeletelik. Egyes ingotok öt lábnál is magasabbak lehetnek. A kívánt ostyamérettől függően többféle átmérőjű ingot létezik. Manapság a CPU-kat általában 300 mm-es ostyákon készítik.
A szeletek polírozása
A vágás után az ostyákat addig polírozzák, amíg hibátlan, tükörsima felületet kapnak. Az Intel nem gyárt saját ingotokat és ostyákat, ehelyett gyártásra kész ostyákat vásárol harmadik féltől. Az Intel fejlett 45 nm-es High-K/Metal Gate eljárása 300 mm (vagy 12 hüvelyk) átmérőjű ostyákat használ. Amikor az Intel először kezdett chipeket gyártani, az áramköröket 50 mm-es (2 hüvelykes) ostyákra nyomtatta. Napjainkban az Intel 300 mm-es ostyákat használ, ami az egy chipre jutó költségek csökkenését eredményezi.
Fotóellenállás alkalmazása
A fent ábrázolt kék folyadék a fényképezéshez használt filmekhez hasonló fotóellenállás. Az ostyát ebben a lépésben megpörgetik, hogy egyenletesen eloszló, sima és egyben nagyon vékony bevonat jöjjön létre.
UV fényexpozíció
Ebben a fázisban a fényálló bevonatot ultraibolya (UV) fénynek teszik ki. Az UV-fény által kiváltott kémiai reakció hasonló ahhoz, ami a fényképezőgép filmanyagával történik abban a pillanatban, amikor megnyomja az exponáló gombot.
A reziszt UV-fénynek kitett területei az ostyán oldódni fognak. Az expozíciót sablonként működő maszkok segítségével végezzük. Az UV-fénnyel együtt használva a maszkok hozzák létre a különböző áramköri mintákat. A CPU építése lényegében ezt a folyamatot ismétli meg újra és újra, amíg több réteg egymásra nem rakódik.
A lencse (középen) a maszk képét egy kis fókuszpontra csökkenti. Az így kapott “lenyomat” az ostyán jellemzően négyszer kisebb, lineárisan, mint a maszk mintázata.
Még több expozíció
A képen azt ábrázoljuk, hogyan nézne ki egyetlen tranzisztor, ha szabad szemmel láthatnánk. A tranzisztor kapcsolóként működik, és egy számítógépes chipben szabályozza az elektromos áram áramlását. Az Intel kutatói olyan kicsi tranzisztorokat fejlesztettek ki, hogy állításuk szerint nagyjából 30 millió darab elférne egy gombostű fején.
Fotóellenállás mosás
Az UV-fénynek való kitettség után az exponált kék fotóellenállás-területeket egy oldószer teljesen feloldja. Ezáltal láthatóvá válik a maszk által készített fotóreziszt mintázata. A tranzisztorok, összeköttetések és egyéb elektromos érintkezők kezdete ettől a ponttól kezdődik.
Vésés
A fotoreziszt réteg védi az ostya azon anyagát, amelyet nem szabad elmarni. Azokat a területeket, amelyek szabadon maradtak, vegyszerekkel marják el.
Fotóreziszt eltávolítása
A maratás után a fotórezisztet eltávolítják, és láthatóvá válik a kívánt forma.
Újabb hírek