شرکت Intel طرز ساخت یک CPU را توضیح داد Part 1

توضیحات لازم: در این مقاله مراحل کامل ساخت CPU های شرکت Intel گفته می شود. برخی از کلمات در متن نیاز به توضیح و تحقیق دارند و با معنی لغویشان مرتبط نیستند.
سیلیکون: نام تجاری سیلیسم است
Ingot: در متن توضیح داده شده ولی حجم های ساخته شده ی سیلیکونی را Ingot به معنی شمش بکار می گویند.(البته فقط محدود به سیلیکون نمی شود)
Wafer : به معنی لایه ی دایره ای شکل. در متن منظور از کلمه ی Wafer قرص های برش داد ه شده ی Ingot ها است.
Photo Resist: ماده ای که در ساخت این محصولات استفاده می شود که مشابه ماده ی ظهور عکس است.

۱.CPU شما از شن ساخته می شود.

۲۵ درصد از شن را سیلیکون تشکیل می دهد.که بعد از اکسیزن فراوان ترین عنصر در پوسته ی زمین است.به خصوص شن مقدار زیادی سیلیکون به صورت سیلیکون دی اکسید SiO2 در خود دارد که عنصر اصلی برای ساخت اجسام نارسانا است.

۲.پاک سازی و نمو
بعد از بدست آوردن شن خالص و جدا کردن سیلیکون از آن مواد اضافی از آن جدا می شوند و سیلسکون خالص بدست می آید که چند قدم با محصول نیمه رسانا که به آن Electronic Grade Silicon می گویند فاصله دارد. نتیجه ی پاک سازی ماده این است که فقط ممکن است ۱ اتم از میان بیلیون ها اتم ,غیر سیلیکونی باشد. بعد از مرحله ی پاکسازی سیلیکون وارد مرحله ی گداختن می شود. در این تصویر شما می توانید ببینید که چطور یک کریستال از سیلسکون تصفیه شده و گداخته بوجود می آید. محصول بدست آمده ی آن مونو کریستالی به نام INGOT(شمش)است.

3.Ingot بزرگ
یک Ingot مونو کریستال از Electronic Grade Silicon ساخته می شد. وزن هر Ingot حدود ۱۰۰ کیلو گرم(۲۲۰ پوند) و خلوص سیلیکون ۹۹.۹۹۹ درصد است.

4.برش Ingot
Ingot وارد مرحله ی برش می شود که در آن جا به دیسک ها ی سیلیکونی تبدیل می شود.که به آن ها Wafer (قرص) می گویند.-که خیلی باریک بریده شده اند- بعضی از Ingot ها از ۵ فوت هم بلند تر هستند. بسته به Wafer های تولیدی قطرهای مختلفی هم دارند. امروزه CPU ها از Wafer های ۳۰۰ میلیمتری ساخته می شوند.

5.تمیز کردن Wafer ها
وقتی که برش انجام شد, Wafer ها براق می شوند تا هیچ خدشه ای نماند. سطح آن آینده ای و صیقلی است.شرکت Intel خودش Ingot ها و Wafer ها را تهیه نمی کند. در عوض Wafer های آماده را از شرکت های دیگر خریداری می کند. Intel برای فرایند 45mm High-KMetal از Wafer هایی با قطر ۳۰۰ میلیمتر (۱۲ اینچی) استفاده می کند.اولین بار وقتی که Intel شروع به ساخت چیپ ها کرد جریان های الکتریکی بر روی Wafer های ۵۰ میلیمتری(۲اینچی) ایجاد کرد.امروزه Intel از Wafer های ۳۰۰ میلیمتری که که نتیجه ی آن کمتر شدن قیمت است استفاده می کند.

6.Photo Resist Application
مایع آبی که در بالا می بینید.یک Photo Resist (بعدا در مورد این کلمه توضیح داده می شود) مشابه آن هایی که در فیلم های عکاسی استفاده می شود.در این مرحله Wafer شروع به چرخیدن می کند که باعث می شود که لایه ی آغشته شده خیلی باریک و صیقلی بشود.

7.در برابر اشعه ی UV قرار دادن
در این مرحله , Photo Resist در معرض اشعه ی ماورا بنفش قرار می گیرد UV. واکنش شیمیایی که با UV رخ می دهد مشابه همان اتفاقی است که به هنگام فشار دادن دکمه برروی فیلم خام در دوربین می افتد.
قسمت های مقاوم برروی Wafer بعد از اینکه در معرض UV قرار گرفتند به صورت محلول در می آیند.مرحله ی تاباندن پرتو با استفاده از پوشش هایی که مثل نقش و نگار هستند تمام شده . وقتی از اشعه ی UV استفاده می شود, پوششی با طرح های مختلف بروی آن بوجود می آید.ساخت یک CPU نیازمند تکرار این فرایند است تا اینکه چند لایه بروی هم بوجود آید.
یک لنز هم باعث کاهش نقش های رو پوشش می شود و آنها را به یک نقطه ی کانونی جمع کند.نتیجه ی آن برروی Wafer این است که ۴ بار کوچکتر , طولی تر نسبت به نقش و نگار های روی پوشش است.

8.بیشتر در معرض اشعه قرار دادن
در تصویر ما بازنمایی از یک ترانزیستور طوری که با چشم غیر مسلح دیده می شود.یک ترانزیستور مثل سویچ عمل می کند, که جریان الکتریکی را در یک چیپ کامپیوتری کنترل می کند.محققان Intel ترانزیستور ها را خیلی کوچک ساخته ایند که ادعا کرده اند حدود ۳۰ میلیون از آنها می توانند در سر یک سوزن جا شوند.

9.شستشوی Photo resist
بعد از تاباندن UV . تمام Photo Resist ها توسط یک حلال پاک می شوند.این کار باعث آشکار شدن الگوی طرح های Photo Resist که توسط آن پوشش ساخته شده بود می شود. ترانزیستور ها و رابط ها و اتصالات الکتریکی از همین جا شروع می شوند.

10.حک کردن

لایه ی Photo Resit باعث حفاظت از Wafer می شد که نباید روی آن خطی می افتاد. حالا قسمت هایی که اشعه تابیده شده اند با مواد شیمیایی حکاکی می شوند

ادامه ی مطلب به زودی……

قسمت دوم