Hlavní stránka Hardware Procesory, paměti Od písku k procesoru — výroba křemíkového waferu
Od písku k procesoru — výroba křemíkového waferu
autor: Tomáš Šulc , publikováno 22.6.2012
Od písku k procesoru — výroba křemíkového waferu

Procesor a další integrované obvody má ve svém počítači každý z nás. Jen málokdo však ví, jak složitá je výroba miniaturních obvodů s až miliardami tranzistorů, která často zabere i několik měsíců. V první části seriálu vám umožníme nahlédnout do procesu výroby moderního procesoru od křemenného písku až k dokonale čistému křemíkovému waferu.


Od písku k procesoru — výroba křemíkového waferu
stroje k leštění waferů

Ačkoliv by se mohlo zdát, že po lapování a leptání je již povrch křemíkových desek dostatečně rovný, ve skutečnosti se ještě dále zarovnává a vyhlazuje leštěním. Při leštění se wafery přisáté k podložce pohybují po kotouči s leštící podložkou. Prostor mezi wafery a leštící podložkou je naplněn vodní emulzí s částicemi oxidu křemičitého a čistidly. Dochází k chemicko-mechanickému čištění, kdy je povrch waferu vyleštěn do dokonale zrcadlového lesku.

Od písku k procesoru — výroba křemíkového waferu
vyleštěný wafer v muzeu společnosti Intel

Na povrchu vyleštěného waferu zůstává množství nečistot. Ty všechny je nutné postupně odstranit, provádí se proto postupně několik chemických čištění, během kterých se na křemíkové desky působí zvukem o frekvenci okolo 1 MHz (pomáhá uvolnit usazeniny). První čištění je směsí kyseliny sírové a peroxidu vodíku, které odstraní organické zbytky. Následuje leptání kyselinou fluorovodíkovou, které povrchu odnese usazené oxidy a zbytky leštící vodní emulze. Třetí čištění probíhá v roztoku hydroxidu amonného a peroxidu vodíku, které odnese prachové částice a zabraňuje jejich opětovnému usazování. Poslední čištění je směsí kyseliny chlorovodíkové s peroxidem vodíku a z povrchu waferu odnese usazené částice kovů.

Od písku k procesoru — výroba křemíkového waferu Od písku k procesoru — výroba křemíkového waferu
vlevo vizuální kontrola waferu, vpravo technika mechanického čištění

Připravené wafery je potřeba před výrobou samotných integrovaných obvodů zkontrolovat. Měření probíhají bezkontaktně a měří se jak elektrické parametry waferů (měrný odpor), tak mechanické vlastnosti jako je deformace (zakřivení desky) nebo tloušťka desky a její proměnnost. Protože po měření mohou být na desce opět nečistoty, probíhá poslední čištění, kdy desku oplachuje roztok hydroxidu amonného a současně ji mechanicky čistí jemné kartáče z polyvinylalkoholu (PVA). Po následné optické kontrole jsou wafery připraveny k případnému zabalení a přepravě do jiné továrny, kde na nich jsou vyrobeny vlastní integrované obvody.

Od písku k procesoru — výroba křemíkového waferu

Dostali jsme se na konec první části článku o výrobě procesorů. V té jsme podrobně prošli výrobu křemíkových waferů z písku a jejich následné úpravy. Wafery jsou základním prvkem pro výrobu všech integrovaných obvodů. Příští týden vám přineseme druhou část článku, ve které projdeme samotnou výrobu procesoru na těchto křemíkových deskách. 

Poděkování

Od písku k procesoru — výroba křemíkového waferu

V článku byly použity materiály společnosti On Semiconductor, která se zabývá návrhem a výrobou integrovaných obvodů.



Tagy: procesor  vyroba  jak se dela  cpu  ingot  wafer  technologie  


 
Komentáře k článku
RSS
Pouze registrovaní uživatelé mohou přidat komentář!
22.6.2012 01:25:36   94.112.157.xxx 1095
Pěkná recenze a pěkné vysvětlení
22.6.2012 03:41:30   90.179.65.xxx 464
Pěkné ráno a pěkně děkuju za pěknou, pěkně vysvětlenou recenzí..
22.6.2012 05:29:54   192.88.166.xxx 283
Konečně něco s jiného soudku a a pořád k tématu . Chtělo by to pokračování něco ve stylu jak s waferu udělat součástku, pokud ne přímo složitý procesor tak aspoň nějaký spínaný zdroj co určitě v OnSemi dělajů. Mimochodem, ty fotky jsou pořízené v Roznově p.R.?
22.6.2012 05:58:34   93.185.5.xxx 157
Odprášení leštiček waferů pomocí hajzl trubek - jo to určitě musí být v ČR.
22.6.2012 09:08:00   83.208.167.xxx 32
Některé fotky jsou z Rožnova.
22.6.2012 05:53:50   78.99.61.xxx 184
Skvelé čítanie k raňajkám Už sa teším na ďalšiu časť
22.6.2012 07:35:59   195.122.195.xxx 41
díky
22.6.2012 08:19:23   77.48.99.xxx 512
Vždy, když čtu takové články, tak přemýšlím, jak to někdo dokázal vymyslet, když i na přecťení je to složité
22.6.2012 08:44:33   194.48.241.xxx 452
"Jde si takhle magor po poušti a počítá zrnka písku. Pak ho napadne, že ty zrnka písku naučí počítat taky". A pak někomu tvrďte, že z hovna hrad nepostaví
22.6.2012 08:23:33   195.88.164.xxx 823
"na křemíkové desky působí zvukem o frekvenci okolo 1 MHz" ... zvuk 1Mhz? určitě?

jinak super článek, těšim se na další část...
22.6.2012 16:41:44   88.100.93.xxx 113
ano, jde o zvuk. Slyšel jste někdy pojem ultrazvuk? Např. diagnostické ultrazvuky pracují s frekvencemi 3–10 MHz. http://www.wikiskripta.eu/index.php/Ultrazvuk
23.6.2012 07:22:27   213.81.191.xxx 418
Rozbalit komentářPříspěvek byl automaticky zabalen pro velké množství negativních hlasů.
23.6.2012 08:38:58   88.100.93.xxx 183
Tak to pozor. Zvuk je mechanické vlnění. Rádiové vlny jsou elektromagnetické záření.
22.6.2012 08:53:28   151.88.22.xxx 01
https://www.onsemi.com/PowerSolutions/content.do?id=15031
22.6.2012 09:02:01   90.176.216.xxx 193
Díky za parádní článek. Už se těším na pokračování. Výroba je opravdu složitá, jak ze sci-fi Sice jsem měl o výrobě waferů nějaké informace, ale tento článek mi vše perfektně osvětlil.
22.6.2012 09:03:16   83.208.167.xxx 172
Výborně napsaný článek a to říkám na základě toho, že jsem si výrobou křemíku prošel od začátku do konce (a ano, bylo to v oné zmiňované firmě On Semiconductor).

Jen by se slušelo podotknout, že řezání pomocí kotoučové pily se už moc neprovádí, ale používají se tvz. drátořezy. V principu jde o to, že ingot se řeže osnovou drátu na který je nanášeno abrazivo. Ono vlastně nedochází k řezání, ale k probrušování ingotu. Ingot je takto nařezán v jednom kroku.
Tady je názorný obrázek: http://goo.gl/S5A0p
22.6.2012 16:44:38   88.100.93.xxx 162
krása, připomnělo mi to řezač na vajíčka, i když jde o úplně jiný princip
22.6.2012 09:15:47   109.80.23.xxx 22
diky!
22.6.2012 11:29:23   212.55.244.xxx 73
snejdy napsal:
"na křemíkové desky působí zvukem o frekvenci okolo 1 MHz" ... zvuk 1Mhz? určitě?


A čo je na tom divné?
Aj na gynekologii sa bežne používa ultrazvuk cca 1 MHz kvôli rozmeru zvkovej vlny, ktorá samozrejme musí byť čo najmenšia aby sa dosiahlo čo najvyššie rozlíšenie.
22.6.2012 12:23:31   109.80.200.xxx 92
Luxusní článek. Nemužu se dočkat na další díl...
22.6.2012 12:36:44   82.113.54.xxx 61
snejdy napsal:
"na křemíkové desky působí zvukem o frekvenci okolo 1 MHz" ... zvuk 1Mhz? určitě?

jinak super článek, těšim se na další část...


Říká se tomu megasonic agitation a používají se i jiné frekvence, třeba 800kHz.
22.6.2012 13:23:35   84.42.146.xxx 91
pekny clanek a dosti lidem urcite pomuze pochopit narocnost vyroby.
Pro doplnení - posany zpusob vyroby ingotu se jmenuje Czochralskiho metody a existuji i dalsi. Dalsi vec, kterou si mnoho lidi neuvedomuje je, ze pri rezani ingotu na wafery dochazi ke ztrate materialu a z puvodniho ingotu zbyde pouze 50% a zbytek jsou ztraty - nejlepsi technologie pro rezani maji ztraty kolem 37%.
22.6.2012 13:44:35   194.228.164.xxx 410
Lumpik.Honzik napsal:
snejdy napsal:
"na křemíkové desky působí zvukem o frekvenci okolo 1 MHz" ... zvuk 1Mhz? určitě?

jinak super článek, těšim se na další část...


Říká se tomu megasonic agitation a používají se i jiné frekvence, třeba 800kHz.

ono v clanku nemelo byt pouzito slovo "zvuk", pac "zvuk" lidske ucho slysi...., jinak souhlas
22.6.2012 15:48:55   88.103.171.xxx 75
Jenom aby sis uvědomil jakou kravinu si napsal, tak ti uvedu příklad, že pes slyší jiný rozsah frekvencí, než člověk.
http://cs.wikipedia.org/wiki/Zvuk
22.6.2012 16:22:44   212.96.188.xxx 86
Nenapsal kravinu, jen zde nevhodně použil slovo "lidské" a ty z toho máš vánoce. Vysvětlím ti, co tím chtěl zřejmě říci: Slovo zvuk je totiž spojováno obvykle se sluchovým vjemem, a to především člověka. Takže zvuk slyšíme my, ale pes slyší zvuk a část frekvenčního spektra označovaného jako ultrazvuk. Při výrobě polovodičů se používají frekvence o dva řády vyšší, takže vhodnější výraz by byl ultrazvuk. "Těhulky" chodí taky na vyšetření ultrazvukem a ne na vyšetření zvukem, i když se jedná o téže vlnění.
22.6.2012 16:36:30   194.228.164.xxx 36

bavime se snad o lidech, nebo tvuj pes je schopen precist a pochopit tento clanek, muj teda ne?
BTW: on ten rozsah je presne stanoven / nevim presne cisla z hlavy / a pokud je to mimo rozsah, tak jde o infra/ultra zvuk, ci ne?>
22.6.2012 16:49:11   88.100.93.xxx 217
světlo máš taky infra/ultra, ale pořád je to světlo i bez toho přívlastku. Pokud někdo použije termín zvuk o frekvenci 1MHz, tak je snad jasné, že jde o ultrazvuk. Řešíte tady kraviny
22.6.2012 17:01:14   212.96.188.xxx 712
Tak víš co? Běž sousedovi pomoct naladit rádio na dlouhých vlnách a neustále si mumlej, že to světlo na tu feritku ne a ne chytit.
23.6.2012 07:34:10   213.81.191.xxx 02
Maphish napsal:
Tak víš co? Běž sousedovi pomoct naladit rádio na dlouhých vlnách a neustále si mumlej, že to světlo na tu feritku ne a ne chytit.
http://cs.wikipedia.org/wiki/Rádiové_vlny
Nie svetlo ale ten "zatracenej" zvuk...hihi
podľa tohoto rozdelenia je vlastne všetko rádiové spektrum
>
23.6.2012 07:34:56   213.81.191.xxx 02
http://cs.wikipedia.org/wiki/Rádiové_vlny
23.6.2012 08:41:15   88.100.93.xxx 102
viz výše: Zvuk je mechanické vlnění. Rádiové vlny jsou elektromagnetické záření.
22.6.2012 16:53:09   212.96.188.xxx 78
Ano, rozsah slyšitelnosti je u člověka 16 Hz - 20 kHz. Ovšem s rostoucím věkem se škála zužuje, a to významněji shora.

Pro matematiky: infrazvuk < 16 Hz ≤ zvuk ≤ 20 kHz < ultrazvuk
22.6.2012 18:57:23   212.96.188.xxx 157
No, nevím, co je na tom příspěvku špatně, že mi někdo dal palec dolů. Asi z principu. Tím končím v této diskuzi se zakomplexovanými chudáky nezvládající základy fyziky.
22.6.2012 18:08:15   194.228.164.xxx 412
Rozbalit komentářPříspěvek byl automaticky zabalen pro velké množství negativních hlasů.
22.6.2012 19:36:15   194.228.164.xxx 83

jsme snad na technickem serveru, tudiz by se mely pouzivat spravne technicke terminy...
BTW ultrazvuk sice clovek "neslysi", ale vnima jej, proto byly v kinech spesl menice, kdy clovek nic "neslysel", ale bal se / pouzivano prevazne u horroru, mozna to funguje dodnes, nevim /
22.6.2012 20:07:56   194.228.164.xxx 52
johnn napsal:

jsme snad na technickem serveru, tudiz by se mely pouzivat spravne technicke terminy...
BTW ultrazvuk sice clovek "neslysi", ale vnima jej, proto byly v kinech spesl menice, kdy clovek nic "neslysel", ale bal se / pouzivano prevazne u horroru, mozna to funguje dodnes, nevim /

sem se skarede sekl, v tech kinech slo samozrejme o infrazvuk v pasmu cca 3-5Hz, uz mi z tech infra/ultra asi sibe...
22.6.2012 20:52:11   89.24.55.xxx 11
johnn napsal:
Dan8 napsal:
světlo máš taky infra/ultra, ale pořád je to světlo i bez toho přívlastku. Pokud někdo použije termín zvuk o frekvenci 1MHz, tak je snad jasné, že jde o ultrazvuk. Řešíte tady kraviny

toz ted jsi me dostal
vis alespon jaky je zakladni rozdil mezi zvukem a svetlem....


Mne se zda, ze je mu to celkem jasne, spis tady ma nekdo problem s pochopenim principu odvozovani pribuznych slov.
22.6.2012 21:02:10   89.24.55.xxx 71
johnn napsal:

bavime se snad o lidech, nebo tvuj pes je schopen precist a pochopit tento clanek, muj teda ne?
BTW: on ten rozsah je presne stanoven / nevim presne cisla z hlavy / a pokud je to mimo rozsah, tak jde o infra/ultra zvuk, ci ne?


Pojem zvuk neni nikde autoritativne definovan jako treba jednotky SI. Kdyby ses alespon obtezoval precist si clanek, na ktery odkazujes, mohl by ses docist, cituji: „Mechanické vlnění mimo tento frekvenční rozsah sluchový vjem nevyvolává, přesto se někdy také označuje jako zvuk.”.>
23.6.2012 00:55:49   84.242.66.xxx 41
Díky.
19.7.2012 15:11:40   147.33.10.xxx 13
Opravte prosím rovnici na čistění křemíku (kapitola 4). A) SiHCl2 není trichloristan. B) Rovnice je špatně vyčíslena, správně vyjde SiHCl3 (v textu nesedí počet Cl atomů na levé a pravé straně). A SiHCl3 je trichlor silan. Tak to prosím přepište.
6.12.2017 19:30:09   188.167.253.xxx 00
Článok som nečítal mal som technológiu 450mm oplátky je hlavný problém zbrzdenia vývoja nm ešte tak idú ale musí sa na jeden fawer vyrobiť aj viac CPU ak zostane na stálo 300mm procesory budu drahšie a drahšie

Redakce si vyhrazuje právo odstranit neslušné a nevhodné příspěvky. Případné vyhrady na diskuze(zavináč)pctuning.cz

248 čtenářů navrhlo autorovi prémii: 121.6Kč Prémie tohoto článku jsou již uzavřené, děkujeme za váš zájem.
Tento web používá k poskytování služeb soubory cookie.