Proizvodnja procesora

Discussion in 'Procesori, RAM, matične ploče i grafičke kartice' started by Pionir, Jun 11, 2021.

  1. Pionir

    Pionir Overclocker

    Procesori se printaju.
    Litografija je jedna od najstarijih štamparskih tehnika. Mehanizam rada poznat je svima iz svakodnevnog života, a funkcioniše poput pečata. Pečat se sastoji od dva dijela : kalup i otisak. Zbog navedenog, otisak pečata možemo nazvati 2D print jer se sastoji od samo 2 dijela ili 2 različita sloja. Istim postupkom se radi litografija i proizvodnja procesora.

    EUV ili ektremni ultravioletni val – je svjetlosni val koji zbog velike količine električne energije postaje laser koji potom udara na bazni hemijski element Tn ili nama poznat kao Kalaj, potom nastaju nabijeni joni tog elementa, a koji se kao tinta sa pečata prenose na podlogu u vidu metaliziranog elektro-provodljivog otiska. Na isti način se prave svi mikorčipovi. Ovisno o vrsti materijala koji se koriste kao baza, jednom postavljen elektricitet unutar čipa, elektricitet može biti trajan. Primjer je ARM čip koji bez potpunog prisustva električne energije može raditi osnovne radnje i to ispod 5W.

    Japanac Kinoshita, specialista za X-Ray reduction photography, prvi je 1984 godine ekperimentalno predložio EUV Litografiju u Tsukubi, Japan. Problem je nastao zbog nejasne slike usljed lošeg fokusa, refleksije ogledala i samih leća (sočiva), kao i njihove precizne zakrivljenosti = sinhronizacije optičkog sistema.

    Karl Zeiss je njemačka optička firma koja je prva 1995 godine predstavila uspješnu studiju o EUV, a koja i danas proizvodi optičke sisteme za ASML. Optički sistem se sastoji od 3 glavna dijela : fokusa, leća/sočiva i t.z.v. reflektivnih ogledala. Leća smanjuje, a ogledalo reflektuje ili odbija i tako mijenja smjer kretanja nabijenih jona. Fokus je kupa / konus / kornet / fišek i može biti veoma različit, veoma teška matematika. Fokus povećava ili smanjuje intenzitet i putanju onog što prolazi kroz njega. Fokus, leće i reflektivna ogledala za nas su misterija i zbog toga je cijeli sistem veoma složen i unikatan. Nakon udara lasera u bazu veoma dobrom iskorištenošću se smatra 40% odbijenih jona na podlozi-waferu. Kalibracijom ASML mogu se proizvoditi mnogo manji i bolji čipovi od deklarisanog rada ASML printera. Karl Zeiss je najavio novi i mnogo bolji optički sistem za manje od 8 nm spreman za rad počev od 2023 godine.

    ASML je mašina ili laserski printer Danskog proizvođača za pravljenje mikročipova. Oni su jedini na svijetu koji znaju specijalnu matematičku formulu potrebnu za sinhronizaciju rada lasera kroz optički sistem. Dovoljno je reći da se laser ispaljuje 50.000 puta u 1 sekundi i svaki put pogađa tačno u određenom mjestu fokusa malu kuglu tečnog zagrijenog kalaja ili drugog materijala i tako ga rasprsne po zidovima fokusa... Trenutno svi printeri za proizvodnju mikročipova na svijetu pogonjeni su patentom Nikon Japan za EUV, njemačkom Karl Zeiss optikom i danskim ASML plazma laserskim printerima.

    Blueprint je glavni dio pečata i predstavlja kalup. Kalup može da ima različite oblike, dubinu, visinu, širinu itd. Kalup je kod svakog proizvođača različit i mnogo je veći od svog otiska na podlozi wafera. Kalup i otisak imaju suprotne oblike. Kalup je negativ, a otisak je pozitiv = obrnuta reverzija baš kao kada sastavite lijeve i desne dlanove ruke gdje se prsti podudaraju. Okrenete li bilo koji dlan, nemate poklapanje = obrnuta reverzija. Tačan broj kalupa koji se koriste za izradu jednog čipa na ploči wafera nama je nepoznat.

    Wafer je zapravo nešto što stranci nazivaju gotovim pekarskim poluproizvodima npr tabla za oblatnu. Ime je dobilo zbog svog fizičkog izgleda. To je ravna površina na kojoj se nalazi mnogo malih udubljenja, a koji su fizičkim vezama odvojeni jedan od drugog. Wafer je podloga za otisak, druga potrebna komponenta za proizvodnju procesora. Osnovni wafer je isti silikonski disk za sve proizvođače, ali kada krene proizvodnja procesora, centrifugalnom silom nanose se slojevi drugih materijala i zbog toga su wafer diskovi okrugli. To se razlikuje od proizvođača do proizvođača i može imati više različitih materijala poredanih u slojeve-spratove čineći tako podlogu i za djelomični 3D print. U ovoj priči otisak može da ima dublje ili pliće otiske i broj slojeva je ograničen na samo nekoliko zbog sloja izolatora koji spriječava interakcije između gornjeg sloja sa donjim slojem ili susjednog sloja sa susjednim slojem.

    U periodu 2020/21 istraživao sam zašto Intel koristi 14 nm litografiju, a AMD koristi mnogo manje. Intel ima svoju kompletnu proizvodnju sa 14nm ASML printerom u USA. Novi printer je veoma skup, stavljanje tog printera u pogon je skupo, kalibracija košta mnogo, ali i domaća proizvodnja je puno bolja od korištenja usluga posrednika poput TSMC-a. Ulaganje u razvoj novog nasljednika košta oko 5% do 10% udjela od ukupnog kapitala, dok novi printer sa novom tehnologijom košta 40-50% investicije. Krajem 2019.godine TSMC dostigao je vrijednost od oko 560 bilijardi, skuplji od cjelokupnog Samsunga, a od toga je gotovo 50% uložio u nove tehnologije. Zbog navedenog, TSMC je postao svijetski lider za proizvodnju mikročipova.

    Prof.dr. James Tour je hemičar koji radi na istraživanju nanotehnologije do 3 nm. Potencijal je ogroman i zastrašujući. Trenutno se istražuju novi načini za provodljivost, izolaciju i prenos na atomskoj veličini. Kako kaže, uspjeli su ne samo sa grafenom, nego su napravili da se mobitel napuni za 1 sekundu. Problem je što novi čipovi ne troše mnogo, sjetimo se ARM procesora i zbog toga takva tehnologija narušava ekonomske principe. Zamislite da punite mobitel 1x u 7 dana ili mjesečno, pa elektroprivreda bi propala. Jedno od rješenja je povećanje elektroautomobila u svijetu. Zamislite napuniti Tesla automobil za nekoliko sekundi i voziti se 600-700 kilometara... Najbrži automobil na svijetu dolazi iz Hrvatske, Rimec Nevera.

    Na kraju, AMD 3D V-cache -
     
    mirzet1976 likes this.