Achtergrond: hoe wordt een moderne CPU geproduceerd?

45 reacties
Inhoudsopgave
  1. 1. Inleiding
  2. 2. Silicium
  3. 3. Diode
  4. 4. Wafers
  5. 5. Transistors bouwen
  6. 6. Implanteren
  7. 7. Verbindingen
  8. 8. Testen
  9. 9. Packaging
  10. 45 reacties

Inleiding

Een moderne processor bestaat uit bijna een miljard transistors, geplaatst op een oppervlakte van nog geen drie vierkante millimeter. Hoe is het in hemelsnaam mogelijk om zo’n precisiewerk af te leveren? Hardware.Info neemt een kijkje achter de schermen bij de productie van processors.

In de artikelen op onze website komt het fenomeen transistors vaak ter sprake. Een transistor is in feite een minuscule elektrische schakelaar. Door miljoenen van deze schakelaars op een chip te plaatsen en met elkaar te verbinden, kun je een processor fabriceren die nuttig werk kan uitvoeren. De transistor zelf is eind jaren 40 uitgevonden als los elektronisch element. Het waren de oprichters van Intel die het eind jaren 60 voor het eerst lukte om honderden en later duizenden transistors in minuscuul formaat op één oppervlakte te plaatsen. De computerchip was geboren! De transistors van Intels eerste 4004 processor uit 1971 waren ongeveer 10 micrometer groot. Om dat in perspectief te plaatsen: dat is ongeveer vijf keer kleiner dan de dikte van een menselijke haar. In vergelijking met de transistors die in moderne processors worden toegepast, waren de exemplaren uit de 4004 echter reuzen. Intels huidige processors werken met transistors die 45 of zelfs 32 nanometer breed zijn. Dat is echt onvoorstelbaar klein: een nanometer is immers één miljoenste van een millimeter, de kleinste aanduiding op een liniaal. Intel geeft aan dat er ruim 30 miljoen van haar 45 nanometer transistors op een speldenkop passen. En om het vergelijk met de menselijke haar nog maar eens te maken: je zou 2000 van deze transistors op een rijtje moeten zetten om de breedte te evenaren. Indrukwekkend!

Het moge duidelijk zijn: het fabriceren van een processor is echt wat Amerikanen rocket science zouden noemen. Het meest bijzonder is misschien nog wel dat de belangrijkste grondstof van de computerchips simpelweg zand is! In dit artikel doen we uitgebreid uit de doeken hoe een berg zandkorrels in een ingewikkeld proces wordt omgetoverd tot een processor. Om dat goed te begrijpen, bekijken we eerst hoe een transistor functioneert.


Intels eerste CPU de 4004 (links) bevatte 2300 transistors, die 10 micrometer groot waren. Intels nieuwste Gulftown processor (rechts) bevat 1170 miljoen transistors, die 32 nanometer groot zijn.
(afbeeldingen zijn niet op schaal)

0
*