background image

Od piasku do sztaby

Piasek

Piasek zawiera znaczną ilość krzemu — pierwiastka, 
od którego rozpoczyna się produkcja układów 
komputerowych. Krzem jest półprzewodnikiem, 
co oznacza, że można zmienić go w doskonały 
przewodnik lub izolator elektryczności poprzez 
dodanie nieznacznej ilości domieszek. 

Stopiony krzem

Krzem oczyszcza się tak dokładnie, aż będzie 
zawierał mniej niż jeden obcy atom na milion.  
Topi się go, a następnie schładza, aby uformować 
cylinder o krystalicznej strukturze, nazywany sztabą.

Monokrystaliczna sztaba krzemowa

Sztaba ma średnicę 300 milimetrów (mm) i waży 
około 100 kilogramów.

Od sztaby do wafla

Cięcie sztab

Sztabę tnie się na pojedyncze dyski krzemowe 
nazywane waflami. Każdy wafel ma około 1 mm 
grubości.

Polerowanie wafli

Wafle poleruje się w celu uzyskania nieskazitelnej, 
lustrzanej powierzchni. Intel kupuje wafle gotowe  
do produkcji.

Fotolitografia

Nakładanie fotorezystu 

Fotolitografia to proces, który powoduje wytworzenie 
określonego wzoru na waflu. Zaczyna się on od nałożenia 
na powierzchnię wafla czułego na światło, odpornego na 
trawienie materiału nazywanego fotorezystem.

Naświetlanie fotorezystu

Fotorezyst utwardza się, a następnie jego części są 
wystawianie na światło ultrafioletowe, przez co stają 
się rozpuszczalne. Światło przechodzi przez maskę 
(podobną do szablonu), a następnie przez soczewkę  
w celu zmniejszenia i „wydrukowania” wzoru obwodów 
na każdej warstwie każdego układu na waflu.

Wywoływanie fotorezystu

Chemiczny proces usuwa rozpuszczalne części 
fotorezystu, pozostawiając wzór określony przez 
maskę.

Pakowanie płytek

Pojedyncza płytka

Pokazana tu płytka krzemowa to procesor Intel® 
Core™ trzeciej generacji, pierwszy 22-nanometrowy 
mikroprocesor Intela wykorzystujący tranzystory 3D.

Pakowanie

Podłoże, płytka krzemowa i rozpraszacz ciepła wspólnie 
tworzą gotowy procesor. Zielone podłoże zapewnia 
połączenia elektroniczne i mechaniczne, dzięki którym 
procesor może współdziałać z systemem. Srebrny 
rozpraszacz ciepła to interfejs termiczny, który pomaga 
w usuwaniu nadmiaru ciepła.

Gotowy procesor

Gotowy układ, taki jak procesor Intel Core trzeciej 
generacji, jest jednym z najbardziej skomplikowanych 
produktów, jakie wytwarza się na świecie.

Testowanie jakości  
i gotowy procesor

Testowanie procesorów

Procesory przechodzą ostateczne testy 
funkcjonalności, wydajności i zasilania.

Sortowanie

Na podstawie wyników ostatecznego testu procesory 
o takich samych możliwościach grupuje się na tackach 
transportowych.

Pakowanie detaliczne

Procesory Intela, takie jak pokazany tutaj procesor  
Intel Core trzeciej generacji, wysyła się do producentów 
systemów w opakowaniach zbiorczych albo pakuje  
w pudełka do sprzedaży w sklepach detalicznych.

Sortowanie i dzielenie wafli

Sortowanie

Po zakończeniu obróbki każdy układ na waflu poddaje się 
testom funkcjonalnym.

Cięcie wafli

Wafle tnie się na kawałki nazywane płytkami 
krzemowymi (ang. die).

Przejście do pakowania

Na podstawie wyników testu wybiera się płytki do 
procesu pakowania.

Osadzanie metalu

Przygotowanie do podłączenia tranzystora

W warstwie izolacyjnej nad tranzystorem wytrawia 
się trzy otwory (kolor czerwony na rysunku). Otwory 
wypełnia się miedzią lub innym materiałem, który 
tworzy metalowe połączenia z innymi tranzystorami.

Powlekanie elektrolityczne

Wafle umieszcza się w roztworze siarczanu  
miedzi. Jony miedzi osadza się na tranzystorze  
z wykorzystaniem procesu nazywanego 
powlekaniem elektrolitycznym 

Po powlekaniu

Jony miedzi tworzą cienką warstwę na powierzchni 
tranzystora.

Tworzenie metalowej bramki 
z izolatorem o wysokiej stałej 
dielektrycznej 

Usuwanie tymczasowej bramki

Tymczasowa elektroda i dielektryk bramki są wytrawiane 
w przygotowaniu na ukształtowanie ostatecznej bramki. 
Na powierzchnię wafla nakłada się wiele warstw materiału  
o wysokiej stałej dielektrycznej (kolor żółty na rysunku)  
z wykorzystaniem metody nazywanej osadzaniem warstw 
atomowych. Materiał ten wytrawia się w niektórych 
obszarach, na przykład w warstwie dwutlenku krzemu.

Formowanie metalowej bramki 

Na powierzchni wafla tworzy się metalową warstwę 
elektrody bramki (kolor niebieski na rysunku), a następnie 
usuwa ją z obszarów innych niż elektroda bramki. 
Połączenie metalowej bramki z materiałem o wysokiej stałej 
dielektrycznej zwiększa wydajność i ogranicza upływ prądu. 

Warstwy metalowe

Polerowanie 

Nadmiar materiału usuwa się przez polerowanie, 
które pozostawia określony wzór elementów 
miedzianych.

Łączenie z warstwami metalowymi 

Podobnie jak wielopoziomowa autostrada, warstwy 
metalu łączą tranzystory w układzie (zob. rysunek  
w środku i po prawej stronie). Konstrukcja układu 
określa sposób wykonania połączeń. Choć układy 
wyglądają na płaskie, mogą zawierać ponad  
30 warstw skomplikowanych obwodów.

Trawienie

Trawienie

Aby utworzyć grzbiet tranzystora typu tri-gate,  
Intel nakłada twardy materiał maskujący (kolor 
niebieski na rysunku) z wykorzystaniem fotolitografii. 
Następnie stosuje się środek chemiczny, aby 
wytrawić niepożądany krzem, pozostawiając grzbiet  
 z warstwą twardej maski na górze. 

Usuwanie twardej maski

Twardą maskę usuwa się chemicznie. Na powierzchni 
pozostaje wysoki, cienki grzbiet, który będzie 
kanałem tranzystora.

Tworzenie tymczasowej bramki

Tworzenie dielektryku bramki

Na części tranzystora nakłada się fotorezyst, po czym 
wytwarza się cienką warstwę dwutlenku krzemu 
(kolor czerwony na rysunku) poprzez wstawienie wafla 
do pieca wypełnionego tlenem. Warstwa ta staje się 
tymczasowym dielektrykiem bramki. 

Tworzenie elektrody bramki

Za pomocą fotolitografii tworzy się tymczasową 
warstwę polikrystalicznego krzemu (kolor żółty na 
rysunku). Staje się ona tymczasową elektrodą bramki.

Izolowanie tranzystora

W kolejnej fazie utleniania tworzy się warstwę 
dwutlenku krzemu na całej powierzchni wafla 
(przezroczysty kolor czerwony na rysunku) w celu 
odizolowania tranzystora od innych elementów.

Domieszkowanie

Domieszkowanie

Jony (atomy naładowane dodatnio lub ujemnie) 
osadza się pod powierzchnią wafla w regionach, 
które nie są pokryte fotorezystem. Zmienia to 
charakterystykę przewodnictwa krzemu  
w wybranych lokalizacjach. 

Usuwanie fotorezystu

Po domieszkowaniu usuwa się fotorezyst. Niektóre 
obszary zawierają teraz obce atomy (kolor zielony  
na rysunku).

Tranzystor

Choć zwykle na jednym waflu buduje się setki 
układów, następne etapy produkcji skupiają się  
na drobnej części układu — na tranzystorze. 

Copyright © 2012 Intel Corporation. Wszystkie prawa zastrzeżone. Intel, logo Intel i Intel Core to znaki towarowe Intel Corporation w Stanach Zjednoczonych i (lub) innych krajach. *Inne nazwy i marki mogą być własnością odpowiednich podmiotów.  0312/TM/LAI/HH/5K  319610-004US

Układy scalone to trójwymiarowe struktury produkowane jednocześnie w wielu egzemplarzach  
na waflach krzemowych w ośrodkach produkcyjnych (określanych mianem „fab”). Wytwarzanie 
chipów to skomplikowany proces wymagający setek precyzyjnie kontrolowanych etapów, w wyniku 
których powstaje wiele warstw różnych materiałów ułożonych wg wzoru jedna na drugiej. Warstwy 
te tworzą obwody, które składają się z elektrycznych ścieżek oraz tranzystorów (przełączników).

Według prawa Moore’a, liczba tranzystorów w układzie mniej więcej podwaja się co kilka lat.  
To sprawia, że tranzystory stają się coraz mniejsze. W miarę, jak rośnie ich liczba, do układów  
można dodawać coraz więcej funkcji. Od dekad Intel pozostaje liderem w dziedzinie technologii  
i produkcji tranzystorów, a dzięki ich coraz mniejszym rozmiarom i bardziej zaawansowanej 
strukturze prawo Moore’a staje się rzeczywistością, zwiększając możliwości używanych na co  
dzień urządzeń. Oto kilka kluczowych etapów procesu wytwarzania 22-nanometrowych  
procesorów Intel® Core™ trzeciej genracji.

Jak Intel produkuje  

procesory?

22-nanometrowy  
procesor Intel® Core™ 
trzeciej generacji.