Виробництво мікросхем — дуже непроста справа, і закритість цього ринку диктується в першу чергу особливостями фотолітографії, що головує в наші дні. Мікроскопічні електронні схемипроектуються на кремнієву пластину через фотошаблони, вартість кожного з яких може досягати $200 000. А для виготовлення одного чіпа потрібно не менше 50 таких масок. Додайте до цього вартість «проб і помилок» при розробці нових моделей, і ви зрозумієте, що виробляти процесори можуть тільки великі компанії дуже великими тиражами.
А що робити науковим лабораторіям та високотехнологічним стартапам, яким потрібні нестандартні схеми? Як бути військовим, для яких закуповувати процесори у «ймовірного супротивника», м'яко кажучи, не комільфо?
Ми побували на російській виробничій ділянці голландської компанії Mapper, завдяки якій виготовлення мікросхем може перестати бути долею небожителів і перетвориться на заняття для простих смертних. Ну чи майже простих. Тут, на території Технополісу "Москва" за фінансової підтримки корпорації "Роснано" виробляється ключовий компонент технології Mapper - електронно-оптична система.
Однак перш ніж розумітися на нюансах безмаскової літографії Mapper, варто згадати основи звичайної фотолітографії.
Неповоротливе світло
На сучасному процесорі Intel Core i7 може розташовуватися близько 2 млрд. транзисторів (залежно від моделі), розмір кожного з яких - 14 нм. У гонитві за обчислювальною потужністю виробники щорічно зменшують розміри транзисторів та збільшують їх число. Ймовірною технологічною межею в цій гонці можна вважати 5 нм: на таких відстанях починають проявлятися квантові ефекти, через які електрони в сусідніх осередках можуть поводитися непередбачувано.
Щоб нанести на кремнієву пластину мікроскопічні напівпровідникові структури використовують процес, схожий на роботу з фотозбільшувачем. Хіба що мета у нього зворотна — зробити зображення якнайменше. Пластину (або захисну плівку) покривають фоторезистом - полімерним чутливим матеріалом, який змінює свої властивості при опроміненні світлом. Необхідний малюнок чіпа експонують на фоторезист через маску і лінзу, що збирає. Надруковані пластини, як правило, у чотири рази менші, ніж маски.
Такі речовини, як кремній або германій, мають чотири електрони на зовнішньому енергетичному рівні. Вони утворюють прекрасні кристали, схожі на метал. Але, на відміну від металу, вони не проводять електричний струм: усі їхні електрони задіяні у потужних ковалентних зв'язках і не можуть рухатися. Проте все змінюється, якщо додати до них трохи донорної домішки із речовини з п'ятьма електронами на зовнішньому рівні (фосфор або миш'як). Чотири електрони вступають у зв'язок із кремнієм, а один залишається вільним. Кремній з донорною домішкою (n-типу) – непоганий провідник. Якщо додати до кремнію акцепторну домішку з речовини з трьома електронами на зовнішньому рівні (бор, індій), утворюються «дірки», віртуальний аналог позитивного заряду. У такому випадку йдеться про напівпровідник p-типу. З'єднавши провідники p- та n-типу, ми отримаємо діод - напівпровідниковий прилад, що пропускає струм лише в одному напрямку. Комбінація p-n-pабо n-p-n дає нам транзистор - через нього струм протікає лише в тому випадку, якщо на центральний провідник подається певна напруга.
Свої корективи в цей процес вносить дифракція світла: промінь, проходячи через отвори маски, трохи заломлюється, і замість однієї точки експонується серія концентричних кіл, як від кинутого у вир каменю. На щастя, дифракція знаходиться у зворотній залежності від довжини хвилі, чим користуються інженери, застосовуючи світло ультрафіолетового діапазону з довжиною хвилі 195 нм. Чому ще менше? Просто більш коротка хвиля не буде переломлюватися лінзою, що збирає, промені будуть проходити наскрізь, не фокусуючись. Збільшити збираючу здатність лінзи теж не можна — не дозволить сферична аберація: кожен промінь проходитиме оптичну вісь у своїй точці, порушуючи фокусування.
Максимальна ширина контуру, яку можна відобразити за допомогою фотолітографії, – 70 нм. Чіпи з більш високою роздільною здатністю друкують у кілька прийомів: наносять 70-нанометрові контури, протруюють схему, а потім експонують наступну частину через нову маску.
Зараз у розробці знаходиться технологія фотолітографії у глибокому ультрафіолеті, із застосуванням світла з екстремальною довжиною хвилі близько 13,5 нм. Технологія передбачає використання вакууму та багатошарових дзеркал з відображенням на основі міжшарової інтерференції. Маска теж буде не просвічуючим, а елементом, що відображає. Дзеркала позбавлені явища заломлення, тому можуть працювати зі світлом будь-якої довжини хвилі. Але поки що це лише концепція, яку, можливо, застосовуватимуть у майбутньому.
Як сьогодні роблять процесори
Ідеально відполіровану круглу кремнієву пластину діаметром 30 см покривають тонким шаром фоторезисту. Поступово розподілити фоторезист допомагає відцентрова сила.
Майбутня схема експонується фоторезистом через маску. Цей процес повторюється багаторазово, тому що з однієї пластини виходить безліч чипів.
Та частина фоторезиста, яка зазнала ультрафіолетового випромінювання, стає розчинною і легко видаляється за допомогою хімікатів.
Ділянки кремнієвої пластини, що не захищені фоторезистом, піддаються хімічному травленню. На місці утворюються поглиблення.
На пластину знову наносять шар фоторезисту. Цього разу за допомогою експонування оголюють ті ділянки, які зазнають іонного бомбардування.
Під впливом електричного поля іони домішок розганяються до швидкостей понад 300 000 км/год і проникають у кремній, надаючи йому властивостей напівпровідника.
Після видалення залишків фоторезисту на пластині залишаються готові транзистори. Зверху наносять шар діелектрика, в якому за тією ж технологією протруюють отвори під контакти.
Пластину поміщають у розчин сульфату міді, і за допомогою електролізу на неї наносять провідний шар. Потім весь шар знімають шліфуванням, а контакти в отворах залишаються.
Контакти з'єднуються багатоповерховою мережею із металевих «проводів». Кількість «поверхів» може сягати 20, а загальна схема провідників називається архітектурою процесора.
Тільки тепер пластину розпилюють на множину окремих чіпів. Кожен «кристал» тестують і лише потім встановлюють на плату з контактами та накривають срібною кришкою-радіатором.
13 000 телевізорів
Альтернативою фотолітографії вважають електролітографію, коли експонують не світлом, а електронами і не фото-, а електрорезист. Електронний пучок легко фокусується на точку мінімального розміру, аж до 1 нм. Технологія нагадує електронно-променеву трубку телевізора: сфокусований потік електронів відхиляється керуючими котушками, малюючи зображення на кремнієвій пластині.
Досі ця технологія не могла конкурувати з традиційним методом через низьку швидкість. Щоб електрорезист зреагував на опромінення, він повинен прийняти певну кількість електронів на одиницю площі, тому один промінь може експонувати у кращому разі 1 см2/год. Це прийнятно для окремих замовлень від лабораторій, проте не застосовується в промисловості.
На жаль, вирішити проблему, збільшивши енергію променя неможливо: однойменні заряди відштовхуються, тому при збільшенні струму пучок електронів стає ширшим. Проте можна збільшити кількість променів, експонуючи кілька зон одночасно. І якщо кілька – це 13 000, як у технології Mapper, то, згідно з розрахунками, можна друкувати вже десять повноцінних чіпів на годину.
Звичайно, об'єднати в одному пристрої 13000 електронно-променевих трубок було б неможливо. У випадку Mapper випромінювання з джерела спрямовується на лінзу коліматора, яка формує широкий паралельний пучок електронів. На його шляху встає апертурна матриця, яка перетворює його на 13 000 окремих променів. Промені проходять через матрицю бланкерів - кремнієву пластину з 13000 отворів. Біля кожного з них розташовується електрод, що відхиляє. Якщо на нього подається струм, електрони «промахуються» повз свій отвор, і один з 13 000 променів вимикається.
Пройшовши бланкери, промені прямують до матриці дефлекторів, кожен з яких може відхиляти свій промінь на пару мікронів вправо або вліво щодо руху пластини (так що Mapper все ж таки нагадує 13 000 кінескопів). Нарешті, кожен промінь додатково фокусується власною мікролінзою, після чого прямує до електрорезист. На сьогоднішній день технологія Mapper пройшла тестування у французькому науково-дослідному інституті мікроелектроніки CEA-Leti та в компанії TSMC, яка виробляє мікропроцесори для провідних гравців ринку (у тому числі і для Apple iPhone 6S). Ключові компоненти системи, включаючи кремнієві електронні лінзи, виробляються московському заводі.
Технологія Mapper обіцяє нові перспективи не лише дослідницьким лабораторіям та дрібносерійним (зокрема військовим) виробництвам, а й великим гравцям. В даний час для тестування прототипів нових процесорів доводиться виготовляти такі самі фотошаблони, як для масового виробництва. Можливість щодо швидкого прототипування схем обіцяє не лише знизити вартість розробки, а й прискорити прогрес у цій галузі. Що, зрештою, на руку масовому споживачеві електроніки, тобто всім нам.
09.07.2018, Пн, 13:52, Мск Текст: Дмитро Степанов
Китайська компанія Hygon розпочала виробництво x86-сумісних серверних процесорів Dhyana на базі архітектури AMD Zen, за ліцензування технології виробництва яких заплатила $293 мільйони. Розгортання виробництва власних чіпів покликане скласти конкуренцію рішенням тріумвірату Intel, VIA і AMD на внутрішньому ринку Китаю, а також допомогти у підвищенні рівня незалежності від імпорту, що особливо важливо в умовах торгової війни зі США, що розгорілася.Новий процесор для внутрішнього ринку
Hygon, китайський виробник напівпровідникових виробів, розпочав серійне виробництво серверних x86-сумісних процесорів на мікроархітектурі AMD Zen під брендом Dhyana. Таким чином, Hygon став четвертим у світі гравцем на ринку x86-мікросхем, у перспективі здатним скласти конкуренцію Intel, VIA та AMD. Мікросхеми розроблені компанією Chendgdu Haiguang IC Design Co., спільним підприємством Hygon та AMD.
Про створення спільної компанії було оголошено в травні 2018 р. За оцінкою Forbes, вартість операції з придбання прав на використання технологій AMD склала $293 млн. Також відповідно до умов угоди AMD отримуватиме регулярні грошові відрахування, так звані роялті, після закінчення терміну дії ліцензії на використання інтелектуальної власностікомпанії. Крім того, угода не забороняє AMD просувати власні x86-сумісні процесори на території Китаю.
Як стверджує AMD, компанія не надає китайським партнерам остаточного дизайну мікросхем. Натомість вона дозволяє їм використовувати власні напрацювання для проектування чіпів, націлених виключно на внутрішній китайський ринок. Тим не менш, нові процесори, судячи з усього, мають мінімальні відмінності від лінійки серверних мікросхем AMD Epyc першого покоління – для забезпечення підтримки Dhyana ядром Linux розробникам довелося додати лише нові ідентифікатори вендорів та номери серій. Розмір патчу для Linux, відправленого Hygon, не перевищує 200 рядків.
x86-процесор Dhyana практично нічим не відрізняється від оригінального AMD Epyc
Також варто відзначити, що нові мікросхеми, на відміну від оригінальних AMD Epyc, що постачаються у вигляді окремої мікросхеми для встановлення в роз'єм на материнській платі, належать до класу SoC-рішень (System on Chip – система на кристалі), тобто розпаюються безпосередньо на материнській платі платі.
Китай продовжує інвестувати в x86-сумісні чіпи
Інформація про нові чіпи виникла на тлі набирає в Останнім часомобороти торгової війни між США та Китаєм. Подібний розвиток подій, ймовірно, сприяє зміцненню в головах керівників КНР давньої впевненості, що налагодження власного виробництва x86-сумісних мікропроцесорів є стратегічно важливим завданням для держави.
Нагадаємо, що у 2015 р. адміністрація Барака Обами(Barack Obama), чинного на той момент президента США, заборонила експорт серверних процесорів Intel Xeon через побоювання з приводу того, що постачання чіпів може суттєво спростити реалізацію китайської ядерної програми.
У цій ситуації досягнення домовленостей з AMD довелося дуже доречним. Угода, мабуть, вигідна та безпечна для обох сторін. Складна структура спільної компанії дозволяє AMD ліцензувати власні технології, не порушуючи законів та заборон, при цьому гарантуючи собі прибуток як у короткостроковій, так і в середньостроковій перспективі без здійснення будь-яких істотних капіталовкладень. Китайська ж сторона отримує можливість посилити власну незалежність від імпорту і дати бій конкурентам в особі Intel і VIA, що займають домінуючі позиції на ринку x86-мікросхем.
Hygon не єдиний китайський виробник мікроелектроніки, що інвестує в імпортозаміщення в області x86-сумісних мікросхем. Наприклад, компанія Zhaoxin Semiconductor у партнерстві з VIA також займається виробництвом продукції цього виду.
На початку 2018 року Zhaoxin Semiconductor анонсувала лінійку нових x86-сумісних мікропроцесорів Kaixian KX-5000 на архітектурі WuDaoKou, виконаних відповідно до 28-нанометрового технологічного процесу. Продуктивність восьмиядерної новинки дозволила продемонструвати гідний результат на рівні Intel Atom C2750 у синтетичних тестах.
Саме з допомогою процесора здійснюється різні обчислення, і навіть виконуються команди. Але так як не всі знаються на таких важливих елементах, то люди задаються питанням, як вибрати процесор для комп'ютера недорогий, але хороший? Доводиться враховувати різні характеристикиу процесорі. Про це ми розповімо у цій статті.
Ядро процесора забезпечує різним програмам доступ до комп'ютерних ресурсів. Мінімум може бути один, максимум 8. У комп'ютерних процесорах AMD кількість ядер вказується після «Х», в Intel зазначено словами.
Отже, скільки ядер потрібно для цьогорічних ігор? Відповідь така - не менше 2. Решта залежить від ігор, які ви запускатимете. Однак незабаром розробники планують випускати нові консолі, для яких вже знадобиться 4 ядра.
Взагалі, чим гра крутіша, тим краще, якщо ядер буде більше. Так наприклад World of Tanks точно вимагатиме 4 ядра.
Частота ядра безпосередньо вказує, скільки за 1 секунду може процесор в комп'ютері здійснити операцій. Вимірюється у мегагерцах. Висока чистота дозволяє швидко обробляти інформацію. Але яка оптимальна частота ядер процесора краща? Якщо ви купуєте процесор для роботи, то 1, 6 ГГц вистачить, а ось для ігор та різних професійних програм знадобиться 2, 5 і більше. Так що не забудьте про цей параметр.
Фото моделі AMD
Кеш та частота шини
Частота шини інформує про те, яка у інформації швидкість. Велика частота впливає те що, щоб інформація обмінювалася швидше. Кеш називається блок пам'яті. Він підвищує продуктивність комп'ютера та локалізується на ядрі.
Якщо порівнювати його з оперативною пам'яттющодо обробки даних, то швидкість кешу більша.
Кеш і частота шини – дуже важливі показники. Їх також необхідно враховувати, якщо ви думаєте, як вибрати найкращий процесор для комп'ютера.
Кеш можна розділити на 3 рівні (levels):
- l1 – найшвидший кеш, а ось обсяг у нього незначний. Його розміри становлять від 8 до 128 кілобайтів.
- L2- за обсягом більше, якщо порівнювати з першим, проте за швидкістю повільніше. Мінімум 128 кілобайтів, максимум 12288.
- L3- Найбільше за обсягом, а за швидкістю менше. Досягає 16 1284 кілобайти. Третього рівня у комп'ютері може бути.
Інші параметри
Інші параметри не такі вже й важливі, як всі перераховані вище, але все одно вони дуже актуальні. До них відносяться сокет, а також тепловиділення.
Сокетом називається роз'єм материнської плати, Саме в нього встановлюється процесор. Допустимо, на процесорі написано «AM3», це означає, що його вставляють у такий самий сокет.
Тепловиділення - це показник того, як нагрівається процесор під час експлуатації. Його враховують, коли вибирають систему охолодження. Вимірюється у Вт. Мінімум 50, максимум 300.
Бажано, щоб процесор міг підтримувати різні технології. Є команди, які вдосконалять продуктивність. До них належать технологія SSE4. Адже там буде 54 команди, за їхньої допомоги під час роботи комп'ютера з різними додатками та компонентами продуктивність процесор збільшується.
Напівпровідникові елементи становлять внутрішній ланцюг. Вони встановлюють масштаб технології. Це носить назву технічного процесу. В основі елементів знаходяться транзистори, які об'єднані між собою. Розробники намагаються вдосконалити технологію, зменшити транзистори, у результаті збільшити про процесори характеристики.
Наведемо приклади:
- Технічний процес складає 0,18 мкм. Транзисторів – 42 млн.
- Процес – 0,09 мкм, транзисторів – 125 млн.
Не кожна людина може відповісти, що краще вибрати Intel або AMD, наведемо приклад у таблиці на основі двох процесорів:
| Процесор | Тактова частота (МГц) |
| AMD FX-8150 Zambezi | 3600 |
| Intel Core i5-3570K | 3400 |
З отриманих результатів видно, що перший процесор має велику швидкодію. Тим більше, що у AMD -8 ядра, а у Intel - 4. Але програми не всі оптимізовані для роботи з 4 ядрами. Кеш першого процесора набагато більший.
Тому якщо ви думаєте, як вибрати процесор для комп'ютера, спочатку визначте, наскільки швидкий вам потрібен. Якщо ви збираєтеся грати, то звичайно ж краще вибирати швидше. Є порівняльні випробування, які допоможуть вам визначитися. Вони на фото нижче.
Топ процесорів цього року
Коли ви підбираєте процесор для комп'ютера, то вам цікаві його характеристики. Хочеться дізнатися та відгуки власників. Не соромтеся звернутися до знайомого програміста. Або можна подивитися на топ кращих процесорівдля ПК. Тут представлені найпопулярніші моделі та якісні, і ціна у них прийнятна. Ми показали тут список, який допоможе вам зробити правильний вибір різних пристроїв, благо зараз їх на ринку велика різноманітність. Не забудьте про свої уподобання. Одному потрібен комп'ютер тільки для роботи, а хтось хоче дивитися фільми та грати.
вартістю в 1500 руб:
- Розробник – Intel, марка Celeron, серія Е3ХХХ.
- Виробник AMD, марка Sempron, серія 140/145.
вартістю до 3000 руб:
- Intel Pentium Dual-Core G3220 (не дорогий, але добрий).
вартістю до 4500:
- Виробник Intel, серія – Core i3-4130.
Від 6000 до 9000:
- Розробник – Intel, марки – LGA1150 та Core i5-750.
- AMD Phenom II X6 1055T.
- Для ігор Intel виготовило HD Graphics 4000. Підійде і для фото.
До 12 000 і вище (кращий процесор):
- Intel – (ADM немає), серії Core i7-4000K та i7-4930K.
Висновок
Не поспішайте схопити з прилавка потужний процесор. Ви не геймер, не професійний обробник фотографій? У вас немає програм, які потребують багато ресурсів? Тоді цей елемент вимагатиме зайву електроенергію. Іноді новинка вимагає перевстановлення материнської плати.
Не забудьте перед тим, як правильно вибрати процесор, поцікавитись потужністю блока живлення.
Для того, щоб вибрати гарний смартфон, важливо спиратися не тільки на зовнішній виглядгаджета, але і на його "начинку". Потужний процесор є безперечним плюсом для пристрою, проте не завжди покупець при виборі смартфона може точно визначити, наскільки хороший встановлений в ньому процесор. Часто подібне відбувається через те, що люди просто не знають, які компанії – виробники процесорів є топовими. У статті ми спробуємо докладно з'ясувати це питання.
Одним із безумовних лідерів на сучасному ринку процесорів для смартфонів є компанія Qualcomm. Заснована вона була в 1985 році в Сан-Дієго, Каліфорнія, двома професорами Массачусетського Технологічного Університету Ірвіном Джейкобсом та Ендрю Вітербі. Компанія займалася дослідженнями в галузі бездротових засобів зв'язку, а також розробками однокристальних схем (SoC). Qualcomm співпрацювала з такими корпораціями, як Ericsson, Kyocera та Atheros.
Спектр діяльності компанії Qualcomm включав виробництво мобільних процесорів і комунікаційних рішень для смартфонів. Базується лінійка процесорів на архітектурі ARM та має широкий модельний ряд, Розділений на кілька класифікацій: більш ранні процесори Qualcomm S1, S2, S3 і S4, і сучасні Qualcomm 200, 400, 600 та 800.
Найпотужніший процесор на початок 2015-го є Snapdragon 810, що вперше з'явився в смартфоні LG G FLEX2. У ньому 8-ми ядерний процесор Qualcomm Snapdragon 810 (MSM8994), з тактовою частотоюдо 2 ГГц. 
Попередня версія Snapdragon 805 використовується у смартфонах Samsung Galaxy S5 Google Nexus 6, LG G3. Кількість балів при тестуванні за допомогою програми Antutu Benchmark - 37780.
Компанія Nvidia народилася в 1993 році в місті Санта - Клара, Каліфорнія, де і зараз знаходиться її штаб-квартира. Засновником компанії є бізнесмен та спеціаліст у галузі електронних технологій Хуан Жен Сюнь. 
Назва компанії Nvidia відома практично кожному користувачеві персонального комп'ютера, так як вона є виробником популярної лінійки відеокарт для ПК та ноутбуків Nvidia GeForce. Також компанія займається розробкою процесорів для мобільних пристроїв (планшетів, смартфонів тощо) на базі ARM, об'єднаних у загальну лінійку Tegra (Tegra 2,3, 4, K1 тощо).
Останнім поколінням процесорів лінійки Tegra є Nvidia Tegra K1. Його характеристики – частота 2,3 ГГц та чотири ядра. Цей процесор використовують у пристроях Google Nexus, Lenovo та Acer. Бали Antutu - 43851. 
Південно-корейська компанія Samsung була заснована ще в далекому 1938 як компанія, що займається поставкою харчового продовольства. Однак до кінця 60-х років компанія дуже реформувалась і перейшла на виробництво електроніки, що досі і є основною сферою її діяльності. Штаб-квартира знаходиться у Сеулі.
Самсунг виробляє дуже широкий спектр пристроїв: мобільні телефони, смартфони, планшети, монітори, двд-програвачі і т.д. Зрозуміло, будучи одним із найбільших у світі виробників смартфонів, компанія не могла обійти стороною та сферу виробництва процесорів для цих пристроїв.
Лінійка процесорів Samsung називається Exynos. Базою є архітектура ARM. На кінець 2014-го року найсучаснішими є процесори Samsung Exynos 5 Octa 5420 (1,9 ГГц, чотири ядра) та Samsung Exynos 5 Octa 5422 (2,1 ГГц, чотири ядра). Використовуються у ряді пристроїв Samsung Galaxy: S5, Note 3 тощо. Також компанії Apple і Samsung домовилися про співпрацю і в 2015 році смартфони та планшети Appleвиходитимуть із процесорами виробленими на заводі Samsung.
Бали Antutu для Exynos 5 Octa 5420 - 34739. 
MediaTek MT
Компанія, заснована в 1997 році китайськими бізнесменами та фахівцями з електроніки Цзаєм Мінгаєм та Чжо Чжинчже, базується в Тайваньському парку високих технологій у місті Сінчжу (хоча має безліч підрозділів по всьому світу) та займається розробкою систем зберігання даних, компонентів для мобільних телефонів, смартфонів та планшетів.
Найбільш широку популярність цієї компанії принесло виробництво процесорів мобільних пристроївв різних цінових категоріях. Mediatek називають головним конкурентом Qualcomm. Найбільш продуктивними процесорамидля смартфонів на кінець 2014-го є MT6595 (2ГГц, 4 ядра), MT6735 (1,5 ГГц та 4 ядра) та MT6592M (8 ядер та 2 ГГц). Використовуються процесори МТ багатьма компаніями-виробниками смартфонів від Sony до LG. Рейтинг у antutu для MT6592 – 30217.
Вибір смартфонів досить широкий, як і ряд характеристик. Покупцеві потрібно лише вибрати відповідний! Уважно підходите до вибору смартфона, і він служитиме вам вірою та правдою досить довго.
Також вам сподобаються:
Чотири чудові компактний смартфоніз потужними батареями
Який добрий і недорогий смартфон? Огляд трьох ультрабюджетних моделей
Порівняння характеристик: Samsung Galaxy Note 8 vs Galaxy S8+ vs LG G6 vs iPhone 7 Plus
Ні для кого не секрет, що виробничі фабрики компанії Intel Наразіє одними з провідних фабрик у світі за рівнем технічного оснащення. Чим вони відрізняються від суворих челябінських труболиварних заводів? А давайте подивимося.
3 x Easter eggs
Ця стаття може бути в першу чергу корисна тим, хто хоче побудувати свою фабрику для виробництва процесорів - якщо подібна думка у вас хоч раз виникала, то сміливо заносите статтю в закладки;) Для того, щоб зрозуміти, про які масштаби йдеться, я раджу ознайомитись з попередньою статтею під назвою «Труднощі виробництва процесорів». Важливі розуміти масштаби не так самої фабрики (хоч і їх теж), скільки самого виробництва – деякі «детальки» сучасних процесорів робляться буквально на атомарному рівні. Відповідно, і підхід тут особливий.
Зрозуміло, що без заводів у виробництві не обійтися. На даний момент у компанії Intel є 4 заводи, здатні масово виробляти процесори за технологією 32нм: D1Dі D1Cу штаті Орегон, Fab 32у штаті Арізона та Fab 11Xу Нью-Мексико.
Пристрій заводу
Висота кожної фабрики Intel з виробництва процесорів на 300 мм кремнієвих пластинах становить 21 метр, а площа досягає 100 тисяч квадратних метрів. У будівлі заводу можна виділити 4 основні рівні:Рівень системи вентиляції
Мікропроцесор складається з мільйонів транзисторів - найменша порошинка, що опинилася на кремнієвій пластині, здатна знищити тисячі транзисторів. Тому найважливішою умовою виробництва мікропроцесорів є стерильна чистота приміщень. Рівень системи вентиляції розташований на верхньому поверсі – тут знаходяться спеціальні системи, які здійснюють 100% очищення повітря, контролюють температуру та вологість у виробничих приміщеннях. Так звані «Чисті кімнати» діляться на класи (залежно від кількості порошинок на одиницю об'єму) і най-най (клас 1) приблизно в 1000 разів чистіше за хірургічну операційну. Для усунення вібрацій чисті кімнати розміщуються на власному віброзахисному фундаменті.
Рівень «чистих кімнат»
Поверх займає площу кількох футбольних полів – саме тут виготовляють мікропроцесори. Спеціальна автоматизована системаздійснює переміщення пластин від однієї виробничої станції до іншої. Очищене повітря подається через систему вентиляції, розташовану в стелі, і видаляється через спеціальні отвори, розташовані в підлозі.
Крім підвищених вимог до стерильності приміщень, «чистим» має бути і персонал, що там працює, - тільки на цьому рівні фахівці працюють у стерильних костюмах, які захищають (завдяки вбудованій системі фільтрації, що працює від батареї) кремнієві пластини від мікрочастинок текстильного пилу, волосся і частинок шкіри. . Такий костюм називається «Bunny suit» - щоб вдягнути його вперше, може знадобитися від 30 до 40 хвилин. Фахівцям компанії для цього потрібно близько 5 хвилин.
нижчий рівень
Призначений для систем, що підтримують роботу фабрики (насоси, трансформатори, силові шафи тощо). Великі труби (канали) передають різні технічні гази, рідини та відпрацьоване повітря. Спецодяг співробітників цього рівня включає каску, захисні окуляри, рукавички та спеціальне взуття.
Інженерний рівень
За призначенням є продовження нижнього рівня. Тут знаходяться електричні щити для енергопостачання виробництва, система трубопроводів та повітроводів, а також кондиціонери та компресори.
| Пил- дрібні тверді тіла органічного чи мінерального походження. Пил – це частинки середнього діаметра 0,005 мм та максимального – 0,1 мм. Більші частинки переводять матеріал у розряд піску, що має розміри від 0,1 до 1 мм. Під дією вологи пил зазвичай перетворюється на бруд. Цікаві факти |
- понад 19 000 тонн сталі
- понад 112 000 кубічних метрівбетону
- понад 900 кілометрів кабелю
Наочний процес будівництва однієї з фабрик компанії (заливав у HD):
Intel Copy Exactly
У більшості виробників напівпровідникової електроніки обладнання та процеси, що використовуються в лабораторіях для досліджень та розробок, відрізняються від того, що застосовується на заводах з виробництва самої продукції. У зв'язку з цим виникає проблема – при переході з дослідного виробництва на серійне, часто виникають непередбачувані ситуації та інші затримки, що виникають через необхідність доопрацьовувати та адаптувати технологічні процеси– загалом, робити все задля досягнення найвищого відсотка виходу придатної продукції. Крім затримки серійного виробництва, це може призвести і до інших ускладнень - та хоча б до змін у значеннях параметрів техпроцесу. Відповідно, результат може вийти непередбачуваним.У компанії Intel у такій ситуації свій підхід, який називається Copy Exactly. Суть цієї технології – у повному копіюванні лабораторних умов на фабрики, що будуються. Повторюється все до дрібниць - не тільки сама будівля (конструкція, обладнання та налаштування, трубопровідна система, чисті кімнати та фарбування стін), але й вхідні/вихідні параметри процесів (яких понад 500!), Постачальники вихідних матеріалів і навіть методики навчання персоналу. Все це дозволяє працювати фабрикам на повну силу практично відразу після запуску, але це не головний плюс. Завдяки такому підходу фабрики мають більшу гнучкість – у разі аварії чи реорганізації, розпочаті на одному заводі пластини зможуть бути одразу «продовжені» на іншому, без особливої шкоди для бізнесу. Подібний підхід оцінили конкуруючі компанії, але чомусь практично ніхто його більше не застосовує.
Як я вже казав, у залі обчислювальної технікиМосковського Політехнічного музею компанія Intelвідкрила свою експозицію, одну із найбільших у залі. Стенд отримав назву « Від піску до процесора» і є досить пізнавальну конструкцію.
На чолі зали стоїть «Chipman» у точній копії костюма, які застосовуються на заводах корпорації. Поруч – макет однієї з фабрик; неподалік стоїть стенд, усередині якого знаходяться «процесори на різних етапах» - шматки оксиду кремнію, кремнієві пластини, процесори і т.д. Все це забезпечено великою кількістю інформації та підкріплено інтерактивним стендом, на якому будь-хто може розглянути пристрій процесора (пересуваючи повзунок масштабу – аж до молекулярної будови). Щоб не бути голослівним, ось пара фотографій експозиції:
У понеділок буде стаття про виробництво процесорів. А поки що знову відкиньтесь на спинку стільця і подивіться (бажано в HD) цей відеоролик:
Поломки
