Автор работы: Пользователь скрыл имя, 28 Января 2015 в 14:20, реферат
Целью данной работы:
анализ функций и строения современных микропроцессоров;
характеристика деятельности AMD и Intel;
описание технологии производства микропроцессоров.
Монокристалл разрезается на «блины» с помощью кольцевой алмазной пилы. В процессе чего, поверхность подложек не идеально плоская, поэтому в дальнейшем будут выполняться дополнительные операции.
Сначала с помощью вращающихся стальных пластин и абразивного материала, снимается толстый слой с подложек. В результате устраняются неровности размером от 0,05 мм до, примерно, 0,002 мм (2 000 нм). Затем следует закруглить края каждой подложки, поскольку при острых кромках могут отслаиваться слои. Далее используется процесс травления, когда с помощью разных химикатов поверхность сглаживается ещё примерно на 50 мкм.
Последний шаг - полировка, которая сглаживает поверхность до неровностей, максимум, 3 нм. Полировка выполняется с помощью смеси гранулированного диоксида кремния и гидроксида натрия.
Следующим шагом будут 450-мм подложки. В целом, чем больше диаметр подложки, тем больше можно произвести чипов одинакового размера. На 300-мм подложке можно разместить более чем в два раза больше процессоров, чем 200-мм.
Легирование выполняется и с готовой подложкой, и во время процессов фотолитографии позднее. Это необходимо для изменения электрических свойств определённых слоёв и областей, а не всей структуры кристалла
Добавление легирующего вещества может происходить через диффузию. Атомы легирующего вещества заполняют свободное пространство внутри кристаллической решётки, между структурами кремния. Диффузия осуществляется с помощью твёрдых веществ или с помощью газов других источников легирующего вещества.
Чтобы создать участки интегральной схемы, используется процесс фотолитографии. Поскольку при этом нужно облучать не всю поверхность подложки, то необходимо использовать маски, которые пропускают излучение высокой интенсивности только на необходимые участки. Интегральные схемы имеют множество слоёв (21 и более), и для каждого из них необходима своя маска. Графическое представление использования маски, рисунок 5.
Рисунок 5 - Графическое представление использования маски.
Структура из тонкой хромовой плёнки наносится на поверхность пластины из кварцевого стекла, для создания шаблона.
С помощью фотолитографии на кремниевой подложке формируется специальная структура. Процесс повторяется несколько раз, пока не будет создано множество слоёв (более 21).
Затем через маску обложка облучается квантовым лазером, жёстким ультрафиолетовым излучением, рентгеновским излучением, пучками электронов или ионов - могут использоваться все эти источники света или энергии. Жёсткое УФ-излучение, длинна волны 13,5 нм облучает специальный материал, проходя через маску, Рисунок 6.
Рисунок 6 - УФ-излучение (длинна волны 13,5 нм) облучает фоторезистивный материал
Далее, удаляется ослабленный фоторезистивный материал, для получения доступа к диоксиду кремния. После травления и очистки происходит осмотр подложки, для принятия решения о переходе на новый этап производства.
Готовые подложки тестируются на установках зондового контроля. На контакты всех кристаллов наносятся контакты зонда, для проведения электрических тестов. С помощью специального программного обеспечения выполняется тестирование всех функций каждого ядра.
С помощью разрезания подложки получается множество отдельных ядер. На данном этапе установки зондового контроля будут выявлены, негодные кристаллы, рисунок 7.
Рисунок 7 - Разрезание подложек
Затем ядро связывается с процессорной упаковкой, в процессе чего используется специальный клейкий материал.
Далее создаются проводные соединения, которые связывают контакты и кристалл. Для чего, используются медные, алюминиевые или золотые соединения.
В большинстве случаев ядро заключается в пластиковую или керамическую упаковку, для предотвращения повреждений. В основном процессоры комплектуются распределителями тепла, которые обеспечивают защиту кристалла, и большую контактную поверхность с устанавливаемым кулером, рисунок 8.
Рисунок 8 - Упаковка процессора с распределителем тепла
На последнем этапа выполняется тестирование полученного процессора, что выполняется при повышенных температурах, с учетом спецификаций данного процессора. Процессор в автоматическом режиме устанавливают в тестовый сокет, для выполнения анализа всех функций созданного процессора.
Производство современных микропроцессоров состоит из двух основных этапов. Первый этап заключается в производстве специальной подложки, что осуществляют на своих заводах AMD и Intel. Второй этап представляет собой тестирование подложек, сборка и упаковка процессора. Последнюю операцию обычно выполняют в других странах, например, Коста-Рика, Малайзия, Филиппины. Это связано с малой стоимостью трудовых ресурсов.
На современном рынке AMD и Intel занимают лидирующие позиции. AMD и Intel выпускают продукты для максимального числа сегментов рынка, при этом используя минимальный набор кристаллов. Например, линейка процессоров Intel Core 2 Duo, в которой используется три процессора с кодовыми названиями: Merom (мобильный), Conroe (настольный), Woodcrest (серверный). Все три процессора построены на одной технологической основе, что позволяет производителю принимать решения на последних этапах производства о выборе необходимой технологии завершения производства.
В процессе выполнения работы был проведен: анализ функций и строения современных микропроцессоров, дана характеристика деятельности AMD и Intel, описана технология производства микропроцессоров.
Екатеринбург
2014