Πως κατασκευάζεται ένας επεξεργαστής

Δεκάλεπτη περιγραφή των σταδίων κατασκευής ενός ολοκληρωμένου κυκλώματος σε εργοστάσιο κατασκευής ολοκληρωμένων
κυκλωμάτων στην Δρέσδη. Κατάλληλο για να αποκτήσει κάποιος
μια πρώτη ιδέα για την πολυπλοκότητα και την ακρίβεια της σύγχρονης τεχνολογίας κατασκευής ολοκληρωμένων κυκλωμάτων,
αλλά και τις συνθήκες που επικρατούν σε ένα εργοστάσιο κατασκευής.

Ετοιμαστείτε για ένα γοητευτικό ταξίδι στα
άδυτα της βιομηχανίας των ημιαγωγών.

Δείτε πως φτιάχνοναι τα ολοκληρωμένα κυκλώματα,
σε ένα από τα εργοστάσια της Global Foundries.

Οι ειδικοί μας θα σας ξεναγήσουν
στο μικρόκοσμο του ατόμου.

Ένα κόσμο που συνήθως παραμένει κρυμμένος.

Αρχικά έχουμε το σχέδιο του ολοκληρωμένου
κυκλώματος.

Σε κέντρα σχεδίασης σε όλο τον κόσμο,
ειδικοί επιστήμονες συνεργάζονται

για τη σχεδίαση περίπλοκων ολοκληρωμένων
κυκλωμάτων

Μικροεπεξεργαστές, επεξεργαστές για γραφικά
και ασύρματες επικοινωνίες.

Το επόμενο στάδιο είναι η κατασκευή.

ΑΜΜΟΣ

Τα μικροτσίπ κατασκευάζονται σε δίσκους
από χαλαζιακή άμμο

που ονομάζονται γκοφρέτες πυριτίου.

Για να φτιαχτούν οι γκοφρέτες κατασκευάζεται
ένας τεράστιος μονοκρύσταλος

από καθαρή μάζα πυριτίου.

Το αποτέλεσμα είναι ένα τέλειο πλέγμα πυριτίου
μέσα στο οποίο θα τοποθετηθούν αργότερα τα τρανζίστορ.

Όμως οι ακαθαρσίες αποτελούν απειλή για αυτούς
τους αψεγάδιαστους κρυστάλλους πυριτίου.

ΣΚΟΝΗ

Οι εργαζόμενοι στην κατασκευή παίρνουν
αυστηρά μέτρα προφύλαξης

πριν μπουν στους ελεύθερους από σκόνη
<<καθαρούς θαλάμους>>

του εργοστασίου της Global Foundries.

Οι γκοφρέτες πυριτίου κατασκευάζονται
σε ένα περιβάλλον

100.000 φορές καθαρότερο από ένα
χειρουργείο.

Απολύτως καθαροί από σκόνη οι δίσκοι
πυριτίου φτάνουν στον <<καθαρό θάλαμο>>.

Εδώ οι γκοφρέτες πακετάρονται ανά 25
σε ερμητικά σφραγισμένες συσκευασίες

και στέλνονται στην κατασκευή.

Μια διαδικασία που περιλαμβάνει εκατοντάδες στάδια.

Με φωτολιθογραφικές τεχνικές το σχέδιο του
κυκλώματος μεταφέρεται στις γκοφρέτες.

Το κλειδί σε αυτήν την διαδικασία είναι
ο περίτεχνος χειρισμός του φωτός.

ΦΩΣ

Ο δίσκος του πυριτίου καλύπτεται με
περιστροφή με μια φωτοευαίσθητη ρητίνη.

Το υπεριώδες φως μεταφέρει το σχέδιο
από μια μάσκα πάνω στη γκοφρέτα.

Οι περιοχές της ρητίνης που είναι εκτεθειμένες
στο φως

είναι διαλυτές και θα αφαιρεθούν
με ειδικά χημικά.

Έτσι το σχέδιο χαράζεται πάνω στην γκοφρέτα.

Δισεκατομμύρια μικροσκοπικοί διακόπτες ηλεκτρικού ρεύματος
δημιουργούνται πάνω σε κάθε δίσκο.

Μικροσκοπικά τρανζίστορ.

Από το φωτολιθογραφικό στάδιο οι γκοφρέτες
μεταφέρονται στον ιοντικό εμφυτευτή.

Όπου διαμορφώνονται οι ηλεκτρικές ιδιότητες
των τρανζίστορ.

Εδώ οι μηχανικοί αξιοποιούν μια από τις
σημαντικότερες ιδιότητες του πυριτίου.

Το πυρίτιο είναι ημιαγωγός.

Η αγωγιμότητα του μπορεί να αλλάξει
με την εμφύτευση προσμίξεων.

ΦΩΤΙΑ

Αρχικά τα ιόντα εμφυτεύονται στο πυρίτιο.

Αυτά τα ιόντα κατανέμονται τυχαία
μέσα στο πλέγμα του πυριτίου.

Σε ψηλές θερμοκρασίες τα ιόντα παίρνουν
σταθερή θέση μέσα στην ατομική δομή.

Η κατασκευή των μικροσκοπικών τρανζίστορ
είναι μια πολύπλοκη διαδικασία που απαιτεί

ένα <<καθαρό θάλαμο>> μεγέθους
δύο γηπέδων ποδοσφαίρου.

Ενώ το προσωπικό παρακολουθεί αυτές
τις πολύπλοκες διεργασίες

η αυτοματοποιημένη κατασκευή γίνετσι
σε ερμητικά σφραγισμένες γραμμές παραγωγής.

Στο επόμενο στάδιο παραγωγής κυριαρχεί ο χαλκός.

Εξαιρετικά λεπτά καλώδια συνδέουν
δισεκατομμύρια τρανζίστορ

για να σχηματιστεί τελικά
το ολοκληρωμένο κύκλωμα.

ΝΕΡΟ

Πριν όμως συμβεί αυτό, πρέπει είναι σημαντικό
να καθαριστούν οι γκοφρέτες.

Καθώς τα σωματίδια παραμονεύουν
σε κάθε στάδιο της διαδικασίας παραγωγής.

Πριν χυθεί ο χαλκός μέσα στις τάφρους
τοποθετείται μια στρώση προστατευτικού υλικού.

Βοηθά στην αποφυγή βραχυκυκλωμάτων και
εξασφαλίζει την αξιοπιστία του κυκλώματος.

Στη συνέχεια οι τάφροι γεμίζουν με χαλκό.

Ο χαλκός που περισσεύει απομακρύνεται.
Έτσι απομονώνεται κάθε σύνδεση από τις υπόλοιπες.

Ένα μικροτσιπ με χάλκινες συνδέσεις
μας έκανε την πρώτη εταιρία

που χρησιμοποίησε χαλκό για τσιπ
μαζικής παραγωγής.

Βασική τεχνολογία για τους σύγχρονους
επεξεργαστές πολλαπλών πυρήνων

που εισάγουμε σήμερα σε όλες τις κατηγορίες
των προϊόντων μας.

Για να διατηρήσουμε τη θέση μας μεταξύ των
κορυφαίων κατασκευών τσίπ παγκοσμίως,

χρησιμοποιούμε ηλεκτρονικά μικροσκόπια
για την παρακολούθηση όλων των σταδίων παραγωγής

στο επίπεδο της ατομική δομής κάθε τρανζίστορ.

Σε δύο μήνες η γκοφρέτα είναι έτοιμη.

Εξαιρετικά πολύπλοκα κυκλώματα συνδέονται
με αγωγούς πολλών χιλιομέτρων

συνδέουν ένα δισεκατομύριο τρανζίστορ
τοποθετημένων σε διαφορετικά επίπεδα.

Και όλα αυτά σε ένα χώρο μικρότερο από το νύχι μας.

Η Global Foundries, η πρώτη πραγματικά
παγκόσμια βιομηχανία κατασκευής ημιαγωγών

με παρουσία στην Γερμανία και σην Αμερική.

Με ένα εργοστάσιο στη Δρέσδη
και ένα μελλοντικό εργαστάσιο στη Νέα Υόρκη,

θα είναι τα δύο πιο προηγμένα εργοστάσια κατασκευής
ολοκληρωμένων κυκλωμάτων στον κόσμο.

Πεδίο δοκιμής των πιο σύγχρονων καινοτομιών
στην μικροηλεκτρονική παγκοσμίως.

Το τελευταίο στάδιο στην κατασκευή ενός μικροεπεξεργαστή
είναι το πακετάρισμα των τσιπ.

Σφαιρίδια από ασήμι και κασσίτερο τοποθετούνται
στη γκοφρέτα για να συνδεθεί με το περίβλημα.

Πριόνια με εξαιρετικά λεπτές λεπίδες
χωρίζουν την γκοφρέτα σε τσιπ.

Το τσιπ αντιστρέφεται και τοποθετείται
μέσα στο περίβλημά του.

που στην συνέχεια σφραγίζεται με ένα καπάκι.

Μετάφραση εξ' ακοής Χαρά Ξανθάκη