Você sabe como são fabricados os processadores?

Os processadores são talvez a parte mais importante de um PC, a sua função é acelerar, endereçar, resolver ou preparar dados, dependendo da aplicação. Hoje os processadores estão presentes nos Celulares, Tablets, TVs, Video Games etc... Existem modelos com 2 núcleos ou até 8 núcleos, como por exemplo a linha de processadores da Intel, Haswell-E.

Mas você sabe como os processadores são fabricados?

Silício

O primeiro passo na fabricação de processadores consiste, obviamente, na obtenção de matéria-prima. Geralmente, os chips são formados por silício, e com os processadores não é diferente. O silício é um elemento químico extremamente abundante, tanto que é considerado o segundo mais comum na Terra. É possível extraí-lo de areia, granito, argila, entre outros.

Esse elemento químico é utilizado para a constituição de vários materiais resistentes, como vidro e cerâmica. No entanto, é também semicondutor, isto é, tem a capacidade de conduzir eletricidade. Essa característica somada à sua existência em abundância faz com que o silício seja um elemento extremamente utilizado pela indústria eletrônica.

Para você ter uma ideia da importância desse material, a concentração de empresas que utilizam silício em seus produtos eletrônicos em várias cidades da Califórnia, nos EUA, fez com que a região recebesse o nome de Vale do Silício (Silicon Valley). É lá que estão localizadas, por exemplo, as sedes da AMD e da Intel, as maiores fabricantes de microprocessadores do mundo.

Wafer

Derretido, o silício, e outras substâncias necessárias para que ele se comporte como semicondutor, serão resfriados em um cilindro. Dependendo da necessidade, o cilindro pode ter diâmetro que varia de 20 a 30 centímetros.

O cilindro é fatiado em partes muito finas, que são chamadas de wafers. Cada uma dessas camadas terá diversos chips fotolitografados em sua superfície. O número de chips que uma determinada camada de silício permite está diretamente vinculado com a arquitetura do chip: chips maiores ou menores determinam o aproveitamento da área do wafer.

Depois do corte, cada wafer recebe diversos tipos de polimentos e tratamentos químicos. O nível de excelência neste estágio da fabricação define o tipo de chip que será fabricado no substrato de silício e seu custo.

Em geral, wafers de silício usados na indústria estão entre os produtos manufaturados mais caros produzidos atualmente. Um único cilindro pode custar até US$ 20 mil dólares. Se o wafer tem uma qualidade menor, será usado para a fabricação de chips mais simples e rudimentares.

Fotolitografia

Com a fatia de silício polida a níveis de precisão altos, é possível transformar a placa de silício em tecnologia. Para isso, oxida-se a superfície do wafer, transformando-a no dióxido de silício. Isso é fundamental para que os transistores sejam criados no processador.



A luz ultravioleta transforma as regiões expostas em uma camada gelatinosa, que é removida. Com isso, o aspecto do wafer passa a apresentar partes de dióxido de silício expostas e outras escondidas pelo material fotossensível que não foi irradiado pelo laser.

Depois disso, o dióxido de silício exposto é removido. Com a camada removida, é necessário retirar o material fotossensível que nunca recebeu irradiação ultravioleta. Essa série de remoções de camadas é obtida por banhos químicos.

O que resta no wafer, dióxido de silício em partes bastante específicas, é o que chamamos de transistor. Evidentemente, quanto mais sofisticado o chip, mais camadas e processos se interpolam para a criação de um transistor.

O mesmo processo de impressão no silício é repetido várias vezes para construir um transistor – ou mais de 1 bilhão deles, como nos processadores Bulldozer da AMD. Ao final, a sucessão de camadas dá a ideia de um wafer.

Construindo os filamentos de cobre 

É através de impurezas, ou íons, que o silício ganha a capacidade de comportar-se como semicondutor. Um semicondutor é um material que ora conduz energia, ora não. Ele “liga/desliga” um circuito sob demanda. Essa função de ligar e desligar é o que se traduz em estados binários 0 e 1, que são responsáveis pela informação. Os íons são implantados para isolar os filamentos de cobre que são responsáveis pela condução da energia.

Testando

Depois que transistores, camadas e cobre estão prontos, é preciso testar o chip. Para isso, um dispositivo com diversos terminais interage com o produto para medir suas respostas, clock, latência entre outros recursos. Além de testes computacionais reais, nesta etapa rotinas de diagnóstico dos fabricantes são verificadas para atestar a qualidade do modelo.

Corte



Os dados obtidos no processo de teste são usados aqui para separar o joio do trigo. Os dies que forem considerados impróprios e de baixa qualidade são simplesmente descartados. Como trata-se de uma indústria de alta precisão, é algo que acontece inevitavelmente.

Encapsulamento

Depois do corte, os processadores recebem a cara que você conhece. Pinos de ouro são ligados na parte inferior e o invólucro metálico, responsável por dissipar calor, é acoplado em volta do die de silício.

Definindo os modelos

Após o encapsulamento, novos testes são feitos, visando analisar o desempenho do processador. Aquelas unidades que alcançarem os melhores resultados terão cache e clocks setados nos máximos valores do projeto original e serão destinados ao mercado de desempenho.

Já os chips que não forem tão bem nos testes, terão recursos desabilitados ou limitados para garantir o funcionamento e o comportamento ideal.

Fonte: techtudo/InfoWester