Posledné mesiace či týždne je internet plný nových a nadšených správ o procesoroch AMD Phenom II. Tie sú prvými 45nm čipmi tejto firmy a v podstate naprávajú všetky problémy prvých Phenom-ov. Pozrime sa bližšie na to, aké sú jednotlivé modely, čo ponúka oproti nim konkurencia a ako sa tieto procesory vyrábajú...
Výroba procesorov v skratke
V rýchlosti si zopakujeme, ako sa vyrábajú procesory.
Obr.1: wafer s 45nm jadrami AMD DenebZákladným prvkom pri výrobe procesorov je polovodičový wafer kruhového prierezu (Obr.1). Výroba tohto waferu pozostáva z niekoľkých krokov.
Tým prvým je vytvorenie monokryštálu, teda štruktúry polovodičového materiálu bez viditeľných hraníc zŕn či deformácií. Monokryštál sa vyrába napríklad tzv. Czochralského metódou (Obr.2), keď sa do roztaveného, vopred pripraveného a vyčisteného kremíka, vloží monokryštalický zárodok a ten sa postupne vyťahuje. Vyťahovaním sa na pôvodný zárodok „nabaľuje“ roztavený kremík, ktorý chladne a prijíma tú istú kryštalickú štruktúru ako zárodočný kryštál. Do roztavenej hmoty sa dajú pridávať zmesi na vytvorenie potrebného druhu vodivosti polovodiča.
Tento proces je veľmi pomalý, vytvorenie jedného kompletného ingot-u (Obr.2) trvá aj jeden deň.
Obr.2: Czochralského metóda tvormy ingotu kremíka, hotový ingot (foto: materials.usask.ca)Keď je pripravený takýto monokryštalický ingot, je ho treba narezať na wafery. Zvyčajne sa to robí kotúčovou pílou s diamantovým hrotom – reže sa vnútorným obvodom píly (Obr.3). Monokryštál sa reže v požadovaných rovinách, po narezaní ostáva odpad, ktorý tvorí cca polovicu celého objemu ingotu.
Obr.3: Rezanie ingotuTakto narezané pláty majú ešte svoje povrchové nerovnosti – tie sa odstraňujú v niekoľkých krokoch, pozostávajúcich z lappovania (mechanické brúsenie) a dodatočných chemických úprav. Okraje wafera sa tiež zaobľujú. Nakoniec sa wafery leptajú do vysokého lesku a oplachujú deionizovanou vodou.
Teraz máme pripravený čistý, polovodičový wafer, čo ďalej? Nasleduje procedúra známa aj ako fotolitografia. Pomocou nej sa vytvárajú jednotlivé logické obvody.
Najprv sa nanesie na wafer oxidová vrstva, nad túto vrstvu zas tzv. fotorezist. Ten je citlivý na svetelné žiarenie – pri jeho dopade sa fotorezist odstráni. Cez vopred pripravenú masku, kde sú „predtlačené“ jednotlivé obvody, sa na fotorezistovú vrstvu privádza svetlo a tak sa vytvoria oblasti bez fotorezistu a s fotorezistom. Ďalším krokom je chemické odstránenie oxidovej vrstvy tam, kde bol odstránený fotorezist. Kde fotorezist ostal, ostáva aj oxidová vrstva. Teraz ostávajú na waferi akési „diery“, cez ktoré sa difúziou alebo iónovou implantáciou dotujú atómy prímesí do kremíkovej základne – vznikajú odlišné P alebo N vrstvy (Obr.4).
Po dokončení sa fotorezist očistí.
Tento proces sa môže opakovať niekoľkokrát, pre vytvorenie viacerých, aj vzájomne prepojených vrstiev z rôznych materiálov.
Vzniknutý wafer sa ďalej testuje a neskôr nareže na jednotlivé časti – jadrá procesorov. Okrajové neúplné časti sa vyhodia. Po oddelení jadier sa tieto pripevnia a vodivo spoja na procesorové die, teda doštičku. Doštička slúži aj na prepojenie výstupov na jadre s pinmi na spodnej strane procesora.
Medzi týmito poslednými úkonmi je samozrejme aj viacero testov funkčnosti, pričom v jednom z procesov sa aj určuje, o aký procesor pôjde – či o high-end model (vtedy, ak jadro zvláda vysoké frekvencie pri danom napätí a iných parametroch), alebo či sa nastaví a bude predávať ako model nižší (ak jadro nezvláda vysoké frekvencie pri danom napätí, alebo ak má niektoré časti čiastočne alebo úplne nefunkčné – vtedy sa predávajú ako napr. trojjadrové čipy a podobne (viac na ďalších stranách)).
V podstate sa dá povedať, že každý jeden procesor z určitej rodiny je najvyšší model, len nezvládal svoju frekvenciu pri určených parametroch a tak ho výrobca nastavil a predáva ako model nižší. Tu potom prichádza na rad pretaktovanie, keď si sami zvýšime napätie pre jadro a frekvenciu zvyšujeme nad rámec tej výrobnej.
Procesory sa po dokončení testovania posielajú do iných fabrík, kde sa označujú a balia. Dôvod je ten, že cena práce v inej krajine je lacnejšia a oplatí sa ich baliť inde ako vo výrobnej fabrike (preto napr. na Intel procesoroch vidíme názvy ako Costa Rica či Taiwan).
Mikhail