Pastaba: mūsų smėlio ir silicio drožlių funkcija buvo visiškai atnaujinta. Šis straipsnis pirmą kartą buvo paskelbtas 2009 m. Gegužės mėn.
Miškuose nutinka keistų dalykų – ypač Silicio miške, nes buvo žinoma apie Hillsboro Oregone. Štai kur yra didžiausia „Intel“ veikianti „D1X“ gamybos gamykla – čia visą dieną atliekama tai, kas kadaise atrodė kaip inžinerijos stebuklas.
„D1X“ yra pagaminti procesoriai, kurių skersmuo yra tik 14 milijonųjų milimetrų skersmens, ir yra paruošti pristatyti pagrindinės plokštės ir kompiuterių gamintojams visame pasaulyje. Nuostabus „D1X“ dalykas nėra tas, kad „Intel“ vis labiau sukuria mažesnius procesorius. Tai iš ko jie pagaminti.
Visas verslas pastatytas ant smėlio.
Yra daugiau nei 300 žingsnių, kad smėlis taptų siliciu, tačiau galite juos sugrupuoti į 10 pagrindinių sričių. Jei neįsivaizduojate, kaip medžiaga, kuria gaminate smėlio pilis, gali tapti „Kaby Lake“ procesoriumi, pasiruoškite nustebti …
Pirmas žingsnis: gaukite smėlio
Kaip jūs tikriausiai atspėjote, drožlių gamintojai nesiruošia eiti į artimiausią paplūdimį su JCB ir didelių užsakymų neduoda vietos statybininkų prekybininkui. Įprastas smėlis ir statybų pramonėje naudojamas smėlis dažniausiai būna raudonos, geltonos arba oranžinės spalvos dėl priemaišų. Skaldos gamintojams reikia silicio dioksido smėlio, kurį paprastai gaunate iš karjerų.
Silicio smėlis taip pat žinomas kaip silicio dioksidas, ir, kaip jūs, be abejo, atspėjote iš pavadinimo, tai silicio ir deguonies junginys. Norint gauti silicio, deguonis pašalinamas maišant su anglimi ir kaitinant jį elektros lanko krosnyje iki aukštesnės nei 2 000 laipsnių temperatūros. Esant tokioms temperatūroms, anglis reaguoja su deguonimi, tampa anglies dioksidu ir palieka gryną silicį dugno dugne. krosnis. Tada silicis apdorojamas deguonimi, kad būtų pašalintos priemaišos, tokios kaip kalcis ar aliuminis, paliekant vadinamąjį metalurgijos silicį. Tai iki 99% grynumo.
Deja, lustų gamintojams tai vis dar nėra pakankamai gryna, kad atitiktų mikroskopinių mikroprocesorių reikalavimus. Taigi metalurgijos grynasis silicis yra rafinuojamas toliau, šį kartą susmulkinant jį į smulkius miltelius, įpilant vandenilio chlorido ir pašildant jį verdančio sluoksnio reaktoriuje 300 ° C temperatūroje. Tai sukuria skystą silicio junginį, vadinamą tricholrosilanu, taip pat sukuria nepageidaujamų elementų, tokių kaip geležis, aliuminis, boras ir fosforas. Jie pašalinami frakciniu būdu distiliuojant, o trichlorosilanas garinamas vandenilyje 1000 ° C temperatūroje. Elektriniu būdu pašildytas, ypač grynas silicio strypas surenka silicį, o rezultatas yra elektroninis silicis. Jo grynumas: 99,999999%.
Pasirodo, kad tai buvo lengvas dalykas.
2 žingsnis: pagaminkite keletą kristalų
Elektroninis silicis vis dar nėra tobulas, nes jis turi polikristalinę struktūrą. Tai reiškia, kad jis susideda iš daugybės mažų silicio kristalų, o jungtis tarp šių kristalų gali turėti defektų, vadinamų grūdelių ribomis. Tos ribos gali sukelti chaosą elektroniniais signalais, todėl silicio struktūra turi būti pakeista.
Tai daroma vadinamuoju Czochralski procesu, kuris apima silicio kristalo lydymą kvarciniame tiglyje, kurio lydymosi temperatūra yra 1414 laipsnių C. Tada į išlydytą silicį panardinamas nedidelis silicio kristalas, kuris ištraukiamas nuolat sukasi priešinga tiglio sukimosi krypčiai. Tai pritraukia silicį iš tiglio ir sukuria vadinamąjį ritulį. Rutulys yra lazda, pagaminta iš vieno silicio kristalo, o jo dydis priklauso nuo temperatūros, sukimosi greičio ir greičio, kuriuo kristalas ištraukiamas iš skysčio. Tipiška kulka bus apie 300 mm skersmens.
3 žingsnis: supjaustykite plokšteles
Apskritas silicio strypas dabar supjaustomas į plokšteles, o tos plokštelės supjaustomos kuo ploniau, nepadarant jų negalinčiomis išgyventi gamybos proceso. Strypas supjaustomas įtaisu, kuris veikia panašiai kaip kiaušinių pjaustyklė, vienu metu pjaunant kelis gabalėlius, kad būtų sukurtos 0,775 mm storio plokštelės. Viela nuolat juda ir perneša silicio karbido srutas, tą pačią abrazyvinę medžiagą, kuri naudojama šlapiam ir sausam švitriniam popieriui gaminti. Tada aštrios plokštelių briaunos išlyginamos, kad jos nesutrūkinėtų.
Kitas: sumušimas, kai plokštelių paviršiai šlifuojami naudojant šlifavimo srutas, kol plokštelės bus plokščios iki dviejų tūkstantųjų milimetrų paklaidos. Po to plokštelė išgraviruojama azoto, vandenilio fluoro ir acto rūgščių mišiniu, kad būtų sukurtas dar lygesnis paviršius.
4 žingsnis: Padarykite modelius
Dabar ypač lygioms plokštelėms bus suteiktas oksido sluoksnis, kuris naudojamas reikalingoms grandinės savybėms sukurti. Tai daroma pasirinktinai konkrečioms sritims ir gali reikėti naudoti jonų pluoštus, karštas dujas ir (arba) chemikalus.
Kai tokia cheminė medžiaga yra žinoma kaip „fotorezistas“, ji iš esmės panaši į chemines medžiagas, naudojamas fotografijos filmams gaminti. Deja, su karštų dujų procedūromis tai nelabai susitvarko, todėl plokštelę reikia užmaskuoti. Tai daroma pritaikius raštuotą oksido sluoksnį, kuris užtikrina, kad dujos nepasiektų fotorezistuojančių bitų, kuriuos nori išlaikyti lustų dizaineris.
Šiame procese gali būti iki šešių žingsnių:
- Vaflinė krosnyje kaitinama iki aukštos temperatūros, susidarant silicio dioksido sluoksniui, kai silicis reaguoja su deguonimi
- Taikomas fotorezisto sluoksnis, o plokštelė sukama vakuume, kad būtų užtikrintas tolygus padengimas, ir tada kepama sausa
- Plokštė yra paveikta UV spindulių per fotografinę kaukę arba plėvelę, vieną kartą kiekvienai plokštelei ar jų daliai. Plokštelė perkeliama tarp kiekvienos ekspozicijos naudojant mašiną, vadinamą „stepper“
- Taikomas šarminis tirpalas, ištirpinantis fotorezisto dalis, veikiamas UV spindulių. Tos sekcijos nuplaunamos
- Fluoro rūgštis naudojama oksido sluoksnio dalims, kuriose buvo nuplautas fotorezistas, ištirpinti
- Likusiam fotorezistui pašalinti naudojamas tirpiklis, paliekant reikiamą grandinės savybių formos rašto oksido sluoksnį