Автор Тема: Что такого в производстве микропроцессоров?  (Прочитано 5020 раз)

Оффлайн vlyerm

  • Hero Member
  • *****
  • Сообщений: 1 944
Некто недавно заявил, что сегодня любой может производить микропроцессоры на 3D-принтерах у себя дома.
В реальности же:

http://habrahabr.ru/company/intel/blog/173029/

Цитировать
Другая сторона 22nm: неизвестные герои Кремниевой долины
Процессоры*, Железо, Блог компании Intel

Каждые несколько лет Intel анонсирует переход на новый технологический процесс. Если сюда добавить новости от других полупроводниковых компаний, то и года не проходит, чтобы та или иная из них не заявила о новом прорыве. Имена этих компаний хорошо известны и у всех на слуху. Но в их тени (совершенно незаслуженно) затерялась одна компания, труд которой незримо стоит едва ли не за каждым из технологических достижений в полупроводниковых технологиях. «Страна должна знать своих героев»…

Речь пойдет о малоизвестной компании Applied Materials, которая просто делает своё дело вот уже более 45 лет. И вот сегодня на каждой фабрике по производству кремниевых чипов компании Intel, TSMC, Global Foundries, да и практически любой другой установлено оборудование Applied Materials, которое выполняет едва ли не самую мелкую работу, известную человечеству. При этом, дело не ограничивается производством микросхем, к производству жидкокристаллических экранов и солнечных батарей Applied Materials также приложила руку. Если какая-то компания имеет дело с кремниевыми пластинами, практически со 100% вероятностью можно заявить, что оборудование Applied Materials отвечает за бОльшую часть процесса производства.

Логотип компании, кому доводилось видеть его раньше?

В частности, когда Intel анонсировал переход на технологию 22 нм, он достиг этого, используя оборудование Applied Materials. Это не делает достижение Intel менее выдающимся: Applied Materials предоставляет оборудование, но на Intel лежит всё остальное от проектирования микропроцессоров до поиска подходящих химических составов. Также важно отметить, что AMD, Samsung и TSMC по сути имеют доступ к тому же самому оборудованию, что и Intel.

Что такого в производстве микропроцессоров?

Многие слышали о процессе литографии. Но если вы считаете, что изготовление процессорного кристалла только из него и состоит, то вы ошибаетесь. Да, литография это жизненно важная часть процесса, но для современных техпроцессов 45нм и 32нм, не говоря о 22нм Fin-FET, это лишь один из сотен этапов. После того, как поверхность кремния была подвергнута литографии, на ней выращиваются транзисторы и их соединения, с использованием комбинации гальванических процессов, ионной имплантации, химического осаждения, молекулярного наслаивания и многих других. Кроме того, большинство этих операций могут быть разбиты на десятки шагов.

В интернете есть множество видеороликов, которые показывают производство микропроцессоров (например: этот).

Все эти операции выполняются не одной машиной, например, для того, чтобы создать FinFET транзистор, требуется, по крайней мере, семь различных установок. Необходимо перемещать кремниевые пластины между этими установками, причем делать это в вакууме. Имея дело со слоями high-k диэлектрика, который толщиной всего лишь 10 атомов, даже один посторонний атом может испортить весь процессор.

Установка для нанесения изолирующей пленки на стеклянную поверхность при производстве ЖК-экранов.

На крупных фабриках весь процесс практически полностью автоматизирован – с использованием ПО, поставляемого Applied Materials. Чтобы получить некоторое представление о масштабах: фабрика, оперирующая пластинами диаметром 300мм, стоит по разным версиям от 5 до 15 млрд. долларов. Каждая установка производства Applied Materials имеет размеры порядка офисного стола и стоит от 2 до 6 млн. долларов. При средней цене 4 млн. это означает, что на одной фабрике может находиться более тысячи установок, и все они расположены в чистой комнате (площадью несколько тысяч кв. м.).

Fab 42 — фабрика Intel в Аризоне ($5 млрд.), строительство завершится в этом году

Любой каприз за ваши деньги

Если каждая компания-производитель имеет доступ к одному и тому же оборудованию Applied Materials, то откуда же берется столь чудовищная разница в используемых техпроцессах? Почему Intel переходит на 22нм технологию с использованием FinFET, в то время как Global Foundries застряли где-то между 32нм и 45нм?

На то есть две причины. Первая, как уже упоминалось, Applied Materials предоставляет оборудование, но разработка конкретного процесса остается за производителем чипов или фабрикой. Intel может использовать 8 слоев металлизации для соединения транзисторов, а AMD только 6. Intel может обнаружить вариант оксида гафния, который служит лучшим диэлектриком, чем используемый на TSMC и т.д. Каждый производитель микропроцессоров пользуется услугами лучших химиков мира, чтобы оставаться на острие конкуренции. И это их работа разбираться в возможностях и ограничениях оборудования Applied Materials и с его помощью получать лучший результат.

Второе, хоть Applied Materials и поставляет стандартное оборудование – за $50млн можно купить полный комплект и немедленно начать производство по 45нм технологии! Но компания также работает с конкретными производителями, и обеспечивает требуемые им модификации. Если Intel необходимо изменить форму одной из насадок, или улучшить пьезоэлектрический преобразователь — Applied Materials с радостью возьмет на себя эту работу. Чем-то напоминает поход в автосалон: покупатель может захотеть форсировать двигатель или тонировать стекла. По сути своей, все автомобили идентичны, но доработаны согласно пожеланиям клиентов.

Великий раздел.

Получается, Intel не удалось бы достигнуть 22нм отметки без тесного сотрудничества с инженерами и химиками из Applied Materials. Но, с другой стороны, Applied Materials также известны и самые тёмные секреты о последних достижениях AMD. Нетрудно представить масштаб конфликта интересов, который имеет тут место. Что произойдет, если один из инженеров случайно выдаст один из секретов FinFET технологии сотрудникам другой компании?

Чтобы избежать подобных проблем, в Applied Materials существуют отдельные команды, которые работают с каждым из крупных клиентов и никак не взаимодействуют друг с другом. В теории, инженер Applied Materials работающий с Intel никогда не встретит инженера работающего с AMD. Если в информационном пространстве это достигается разграничением прав доступа и подобными мерами, то насчет разграничения, происходящего в реальном мире, ничего конкретно неизвестно. Существуют ли отдельные кафетерии и рабочие помещения для каждой из команд? И не выглядит ли кампус Applied Materials в Санта-Кларе как дворец из одной детской книжки? :) Учитывая, что Applied Materials работает подобным образом уже более 40 лет, то вероятно они знают, как убедить своих клиентов в надежной защите их интеллектуальной собственности.

Кто вспомнит, из какой книги этот дворец? :)

Подобный уровень сотрудничества и доверия позволяет Applied Materials заключать многомиллиардные соглашения о создании оборудования и обмену интеллектуальной собственностью. И только благодаря этому на свет появляются технологии 22нм, 14нм и, в недалеком будущем 10нм.

22нм и дальше

Несомненно, мы уже подбираемся к границам возможностей кремниевой электроники (расстояние между двумя атомами кремния составляет 0.5 нм). Но такие технологии, как multi-patterning, иммерсионная литография и FinFET транзисторы, позволяют ожидать появления 14нм и 10нм процессоров в ближайшие несколько лет.
По мере того, как размеры транзисторов сокращаются, растет точность операций по их изготовлению, а значит и стоимость изготовления одной пластины растет. Например, при переходе от 45нм к 14нм стоимость удваивается из-за сложностей создания FinFET-транзисторов, роста числа слоев металлизации, использования multi-patterning'а.

При всём при этом Applied Materials продолжает делать свою часть работы, увеличивая выход годных кристаллов и снижая цену.
Например, следующее поколение оборудования будет рассчитано на использование пластин, диаметром 450мм. Что снизит себестоимость отдельно взятого микропроцессора.

Рост диаметра пластин, самые первые пластины в диаметре были всего лишь 25мм

Или, создание новых подходов к изоляции проводящих связей (внутри микропроцессора в общей сложности находится более 100 км медного провода, который повинен в 30% энергопотребления и тепловыделения кристалла) позволяющих снизить на несколько процентов общее потребление процессора. Не так уж плохо, если учесть, что сейчас одна из основных метрик – время жизни батареи.

Вот такая она: Applied Materials. Неизвестный герой Кремниевой долины, стоявший на острие прогресса полупроводниковой электроники еще до того, как Intel выпустила свой первый микропроцессор.
Судя по текущему положению дел, опыту и портфелю технологий, компания находится в отличной форме, и способна продолжить свой путь к пределам кремниевой электроники, и за эти пределы.

Оффлайн Евгений_Витальевич

  • Администратор
  • Hero Member
  • *****
  • Сообщений: 8 945
  • http://shel-gilbo.livejournal.com/
    • E-mail
Некто недавно заявил, что сегодня любой может производить микропроцессоры на 3D-принтерах у себя дома.

Цитату плиз
Мои материалы для обсуждения здесь: http://shel-gilbo.livejournal.com/

Оффлайн sasha

  • Full Member
  • ***
  • Сообщений: 621
был разговор о том, что возможность появится в не столь отдаленном будущем,
а сейчас дома можно печатать, например, платы

Оффлайн t_vitali

  • Hero Member
  • *****
  • Сообщений: 2 984
Applied Materials - это довольно известная транснациональная компания. У неё ресёч центры по всему миру. Один из них в Израиле, в Реховоте. Станки и софт для производства процессоров делают. Очень интересно посмотреть в таком центре на работников которые ходят в скафандрах.
Navigare necesse est. Vivere non est necesse.
http://canada-job-hunt.tolissen.com

Оффлайн Dj Sparcle

  • Hero Member
  • *****
  • Сообщений: 3 915
  • Арканоид - Князь СССР
    • E-mail
Процессор домы ты не получишь, но можешь разработать схемку и засунуть её в программируемую матрицу. Будет многожрущий, но реально существующий прототип для дебага
"Я - раб лампы. Я твой друг, но я раб лампы! — Так ты друг или раб?" ©
толерантность - это боязнь получить от идиота по ебалуу

Оффлайн vlyerm

  • Hero Member
  • *****
  • Сообщений: 1 944
Что такого в производстве микропроцессоров?
« Ответ #5 : 28 Апрель 2013, 09:08:28 »
Только четыре компании в мире способны производить микропроцессоры на современном технологическом уровне:

Цитировать
http://www.businessinsider.com/just-four-companies-will-produce-the-microchips-on-which-the-global-economy-depends-2013-4

Just Four Companies Will Produce The Microchips On Which The Global Economy Depends

The companies that can manage this feat of nano-scale manufacturing for a variety of microchips are Intel, Samsung, Taiwan Semiconductor Manufacturing (TSMC), and GlobalFoundries, the last of which announced today that it aims to be the world’s leading contract chip manufacturer by both volume and revenue.

Оффлайн Dj Sparcle

  • Hero Member
  • *****
  • Сообщений: 3 915
  • Арканоид - Князь СССР
    • E-mail
Что такого в производстве микропроцессоров?
« Ответ #6 : 28 Апрель 2013, 12:31:31 »
Только одна компания поставляет оборудование для производства процессоров.

компаний, котрые делают процессоры, гораздо более чем 4.
"Я - раб лампы. Я твой друг, но я раб лампы! — Так ты друг или раб?" ©
толерантность - это боязнь получить от идиота по ебалуу

Оффлайн Mr.M

  • Участник
  • *
  • Сообщений: 141
Что такого в производстве микропроцессоров?
« Ответ #7 : 29 Апрель 2013, 03:08:33 »
Отвечая на вопрос "Что такого в производстве микропроцессоров?"

Это технолония высокго - самого высокого по сути передела. На R&D (Исследования и разработки они же по-советскому НиОКР) фирмы-изготовители микропроцесссоров тратят больше всех как в процентном так и в абсолютном выражении.

Я как-то (недавно, год назад) заинтересовался, а как можно сделать микропроцессор, вообще, микросхемку у себя дома. Пусто на коленке. на важно. Как?
Оказалось никак, то есть если мелкие микросхемы как с серии советских K155 еще можно вплотную приблизиться к тому чтоб их маски распечатать на дорогущем принтере с высоких разрешением -- все равно не хватало. Кстати самыми подходящими оказались принтеры не для бумаги, а для шелкографии.
То вот проблема с изготовлением металлических масок оказалась нерешаемой. Точнее проблема для дешевого их изготовления  -- в дороговизне самих масок. Они, каждая такая маска на один слой стоят миллион. Это самый дорогой расходный материал.
А в современном микропроцессоре - ~20 слоев, в RAM (ОЗУ) - 4-6 слоев.

Потом я стал выяснять, а кто и как хочет побороть это? такую нелепую дороговизну. На дорогие расходники чихать только тем кто денежки свободно печатает. Наверное это должны были быть не США, не кто-то из США.

И таки-выяснил, что в Голландии делают нечто более инновационное, какой-то стартап совместно с государством, точнее, финансирование из евробюджета тоже есть, вместо масок они рисуют на пластине с фоторезистом электронами, электронным лучом, как в телевизоре (ЭЛТ точнее) если его экраном вниз поставить.

Основных проблем теперь тут оказалось две:
1) нужна высокая точность луча. никакая обычная ЭЛТ тут близко не подойдет, там порядки и порядки большей точности
2) нужна огромная скорость отрисовки чтоб все это успеть отрисовать быстро. иначе не получится конкуренции с текущей технологией металлических масок. Эта же штука ведь тоже пока дорогая. Она только расходников в виде масок не требует.
А осложнение тоже есть, в виде того, что при всей своей точности и скорости, луч электронов должен еще и быть не очень с высокими энергиями, иначе повредит подложку из кремния, что является уже противопоказанием.

Вобщем, будут вопросы, пишите, может, отвечу

P.S. Как-то в процессе еще обнаружил парней, сообщество в Калифорнии, занимающееся обратной разработкой микросхем. Простеньких правда, но было забавно/прикольно: как обратные разработчики программ (реверсеры программ) это были реверсеры микросхем. Занимались низко-интегрированными ИС, типа той же К155ЛА3 или чуть сложнее, наблюдая/фоткая слои через микроскоп... чем напомнили деятельность советских КБ по передиранию западной выч. техники. :)

-М.А.
Каждый в меру своего понимания работает на себя, а в меру непонимания — на тех, кто понимает все остальное.

Оффлайн Dj Sparcle

  • Hero Member
  • *****
  • Сообщений: 3 915
  • Арканоид - Князь СССР
    • E-mail
Что такого в производстве микропроцессоров?
« Ответ #8 : 29 Апрель 2013, 11:48:16 »
Всё будет, бро. Технологии приближаются к физическому пределу, а там через 20-30 лет будет способ дешевого изготовления микрочипов в домашних условиях посредством или электронного луча или осадки в растворе.
"Я - раб лампы. Я твой друг, но я раб лампы! — Так ты друг или раб?" ©
толерантность - это боязнь получить от идиота по ебалуу

Оффлайн vlyerm

  • Hero Member
  • *****
  • Сообщений: 1 944
Что такого в производстве микропроцессоров?
« Ответ #9 : 29 Апрель 2013, 18:30:05 »
То вот проблема с изготовлением металлических масок оказалась нерешаемой.

Даже если проблему с маской решить, то где сверхчистый кремний брать?

Оффлайн Mr.M

  • Участник
  • *
  • Сообщений: 141
Что такого в производстве микропроцессоров?
« Ответ #10 : 30 Апрель 2013, 00:46:35 »
То вот проблема с изготовлением металлических масок оказалась нерешаемой.

Даже если проблему с маской решить, то где сверхчистый кремний брать?
Что значит "даже", ее надо было бы решать в первую очередь - но вот это как раз не проблема, он довольно дешев, и его везде, даже в России производят. А на экспериментальном заводе с АЭС в СПб даже легируют фосфором путем облучения радиацией, вот, это тоже инновация. как ни странно и ни парадоксально.
Каждый в меру своего понимания работает на себя, а в меру непонимания — на тех, кто понимает все остальное.

Оффлайн vladler

  • Hero Member
  • *****
  • Сообщений: 3 846
  • Счастье -это когда желаемое совпадает с неизбежным
    • E-mail
Всё будет, бро. Технологии приближаются к физическому пределу, а там через 20-30 лет будет способ дешевого изготовления микрочипов в домашних условиях посредством или электронного луча или осадки в растворе.
По закону Мура физически количество транзисторов почти достигло предела и дальнейшее развитие процессоров собираются производить не увеличением их количества а счетными параметрами  (from "Hardware upgrade")
Темнота тоже движется со скоростью света, только в противоположном направлении.

Оффлайн Dj Sparcle

  • Hero Member
  • *****
  • Сообщений: 3 915
  • Арканоид - Князь СССР
    • E-mail
Всё будет, бро. Технологии приближаются к физическому пределу, а там через 20-30 лет будет способ дешевого изготовления микрочипов в домашних условиях посредством или электронного луча или осадки в растворе.
По закону Мура физически количество транзисторов почти достигло предела и дальнейшее развитие процессоров собираются производить не увеличением их количества а счетными параметрами  (from "Hardware upgrade")

я о том же
"Я - раб лампы. Я твой друг, но я раб лампы! — Так ты друг или раб?" ©
толерантность - это боязнь получить от идиота по ебалуу

Оффлайн richard

  • Full Member
  • ***
  • Сообщений: 650
Однокомпонентные полупроводники уперлись в свой предел. Сейчас экспериментируют с двухкомпонентными полупроводниками: арсенид галлия, арсенид натрия, и еще две формулы... забыл :(

Современные яркие светодиоды получаются из арсенида галлия. Частота у транзисторов увеличивается в разы.

Но! Увеличивается количество экспериментов, чтобы связать между собой разные компоненты, подобрать пропорции, температурные режимы... в общем это дольше и намного дороже. 

Полтора года назад была у меня халтурка, запускал вакуумную установку мос-гидридной эпитаксии (электронику управления), предназначенную как раз для таких экспериментов.

Потом мне говорили, что испарили всего один ящичек галлия, всего на десятку зеленых и остановились, потому что деньги кончились.

Оффлайн savage

  • Новичок
  • Сообщений: 22
Что такого в производстве микропроцессоров?
« Ответ #14 : 29 Октябрь 2017, 12:20:42 »
порно видео смотреть онлайн http://pornoonlains.com/mamochki/