Як створюють процесори для смартфонів та всієї сучасної електроніки
Сьогодні виробництво мікросхем - це фундамент цивілізації. Без цієї технології не працював би жоден гаджет: від вашого iPhone чи Android до систем автопілота в машинах.
Сучасна електроніка критично залежить від фотолітографії, яка дозволяє розміщувати мільярди транзисторів на крихітному шматочку кремнію. Це справжня революція, порівнянна з появою друкарського верстата.
Як нідерландська компанія ASML стала головним монополістом планети, створюючи обладнання для виробництва чипів за найсучаснішими техпроцесами, — у матеріалі.
ASML — нідерландська компанія, що займає монопольне становище (понад 80% ринку) у виробництві фотолітографічних машин, необхідних для створення передових мікрочипів. ASML сама не виробляє чипи, але створює обладнання для їх «друку» на кремнієвих пластинах, що використовується TSMC, Samsung та Intel для Apple, Nvidia та ШІ-технологій.
Як працює EUV-літографія: техпроцес майбутнього
Процес створення CPU, GPU та пам'яті DRAM нагадує роботу друкарської машинки. Замість паперу тут - кремнієва пластина, а замість чорнила - екстремальний ультрафіолет.
Підписуйтеся на наші соцмережі
Сучасний техпроцес працює з деталями розміром 10 нанометрів. Щоб ви розуміли масштаб: це приблизно 45 атомів кремнію в ряд. Звичайне світло занадто «грубе» для такої роботи, тому ASML використовує екстремальний ультрафіолет (EUV).
Головні етапи створення чипа:
-
1
Створення сучасного чипа — це перетворення звичайного кварцового піску на найскладніший механізм у світі. Спочатку пісок очищують до неймовірних 99,9999999% і плавлять у величезні кремнієві злитки, які згодом нарізають на дзеркальні диски — вафлі (wafers). Ці пластини стають «фундаментом», на якому нідерландські машини ASML починають свій магічний техпроцес.
-
2
Процес починається з нанесення фоторезисту — світлочутливої смоли, що рівномірно розподіляється по пластині в центрифузі.
-
3
Далі в дію вступає EUV-літографія: лазер 50 000 разів на секунду розстрілює краплі олова, створюючи плазму, яка випромінює екстремальний ультрафіолет. Це світло проходить крізь фотомаску (трафарет схеми) і за допомогою системи нанодзеркал (дзеркала Брегга) «випалює» малюнок майбутніх транзисторів на кремнії. Оскільки деталі мають розмір усього 10 нм (це як 45 атомів у ряд), будь-яка порошинка може знищити чип, тому всередині установок підтримується повний вакуум та стерильність, вища за операційну залу.
-
4
Після «друку» пластина проходить через хімічне травлення та легування іонами, що перетворює кремній на напівпровідник. Поверх шару транзисторів наносять десятки шарів мідних з’єднань — мікроскопічних «доріг», якими бігатимуть сигнали.
4 місяці на один чип
Пластини подорожують між цехами в герметичних контейнерах FOUP за допомогою автоматизованих «небесних» доріг під стелею заводу. На одній такій пластині можна розмістити:
- 185 потужних процесорів (CPU);
- 90 топових відеокарт (GPU);
- Близько 1000 чипів пам'яті.
Весь цей цикл повторюється до 1000 разів, тому виготовлення однієї партії займає близько 120 днів.
Наприкінці пластину розрізають на окремі кристали, тестують і запаковують у корпус, який ми бачимо в наших смартфонах чи ПК. Це справжній тріумф інженерії, де кожен транзистор — результат вибуху плазми та космічних технологій.
Монополія ASML
Наразі ASML - абсолютний монополіст. Китайські гіганти, як-от Huawei, намагаються наздогнати лідера, але поки що їхні технології відстають на багато поколінь. Весь світ буквально залежить від того, наскільки швидко працюють заводи в Нідерландах.
Детальніше процес створення чипа розповіли ITC.ua у матеріалі.