Tek.no

Guide

Slik lages en prosessor

De er verdens mest kompliserte produkter. Vi forteller deg hvordan de lages »

En ferdig prosessor
Jørgen Elton Nilsen
25 Apr 2012 20:00

Produksjonen begynner

En prosessor starter livet ved at fabrikkene tar inn de store ingotene med silisium, kutter de opp til wafers og polerer dem paddeflate. Waferene er i dag 30 cm i diameter, og på én slik plate kan man lage flere hundre prosessorer avhengig av type. Toppmodellene er fysisk større enn budsjettmodellene, desto mindre prosessoren er desto flere går det per plate.

Først av alt blir waferen behandlet med en strøm av ioner, som presser på deler av platen. På den måten blir deler av silisiumet «dopet» med andre atomer, og man endrer de elektriske egenskapene til stoffet. Dette er selve hovedrammen som må på plass for elektroniske halvledere. Med fremmede atomer i silisiumet kan man kontrollere hvordan det oppfører seg når man senere sender strøm igjennom det.

For Intels del blir det også smurt på et par lag med det de selv kaller et High-k Dielectric-materiale. Kort fortalt er dette stoffer som smøres utover for å forhindre elektrisk lekkasje, at elektroner rømmer hjemmefra, noe som er et stort problem når prosessorene krympes så mye som i dag.

I dag har også AMD, og alle andre produsenter av mikroprosessorer, implementert lignende teknologier.

På én wafer kan man lage flere hundre små prosessorer

Bildet over viser en helt ferdigprodusert wafer, men vi tar det med for illustrasjonens skyld allerede nå. Før vi går videre må vi gå inn i den mikroskopiske verdenen. Hver eneste en av de små prosessorene på en wafer, består av flere milliarder transistorer som er koblet sammen. En transistor er hjernen i alle elektriske kretser, en komponent som fungerer likt en bryter som slår strømmen av og på for å kontrollere det elektriske signalet.

Illustrasjonene fremover tar for seg hvordan én slik transistor formes, men prosessen gjøres over hele platen. La oss begynne!

Kretsen tegnes med ekstrem presisjon

Det er nå moroa begynner. Hvis du tidligere har laget små kretser i naturfagstimen vil du nok kjenne igjen mye av dette. Du tegnet kanskje på et blankt kretskort før du belyser det med UV-lys og senere etset bort det du ikke vil ha. Og vips satt du igjen med de banene du trenger for å lage en liten og enkel krets.

Prosessorgigantene gjør akkurat det samme, bare i en langt større skala og med en en ufattelig presisjon.

En transistor in the making

På bildet over har vi en modell av en enkelt transistor. Det grønne laget representerer ione-behandlingen og det gule er High-K-laget som allerede er påført.

Men nå skal selve kretsen tegnes, og da smører man først på et lyssensitiv fotoresistent materiale.

Neste steg er at waferen blir belyst med UV-stråler, via en maske der selve kretsen er tegnet. Selve masken er mange ganger større en selve kretsen, men det kjøres via en serie med linser som krymper det ned til elementer som er bare noen få nanometer store.

Med UV-strålene er den intrikate kretsen nå «tegnet» på silisiumet, som kan skimtes i som mørkeblått midt på bildet over. Dette er akkurat som når du skal male soverommet og maskerer rundt vinduer og dører.

Etsingen begynner

Med kretsen, eller den lille stripen i dette tilfellet, tegnet riktig, begynner prosessen med å etse vekk det som ikke hører hjemme. Den fotoresistente væsken som ikke er en del av mønsteret vaskes vekk, og man sitter igjen med én enkel stripe(blått) som beskytter deler av High-K-materialet.

Diverse kjemikalier kommer nå inn i bildet, som rett og slett etser vekk den delen av High-K-materialet(gult) som ikke er beskyttet av fotovæsken. Når det er gjort blir den siste biten av fotovæsken fjernet, og man sitter igjen med det mønsteret som først ble tegnet.

Transistoren er nå klar for å få påført lagene med metall, som gjør den i stand til å lede elektriske signaler.

Bli med til neste side, så forklarer vi deg hvordan dette gjøres »

Les også