Produkcja procesorów i półprzewodników - od piasku do procesora Ze strony frazpc.pl Produkcja procesorów i półprzewodników - od piasku do procesora Firmy takie jak Intel czy AMD, wprowadzając nowe procesory chwalą się przy okazji osiągnięciami związanymi z produkcja półprzewodników, na przykład 32-nanometrowym procesem technologiczny, miedzianą metalizacją, litografią immersyjną, technologią High-K/Metal Gate czy SOI i rozciąganym krzemem. Wszystkie te pojęcia związane są bezpośrednio ze sposobem wytwarzania półprzewodnikowych układów scalonych. Przyjrzyjmy się zatem jak produkuje się procesory i układy scalone, nie tylko po to, aby zrozumieć te pojęcia, ale również łatwiej móc ocenić czego można się spodziewać po danym typie chipa. Układy scalone, w tym procesory, pamięci, układy graficzne, sterowniki, wzmacniacze, procesory DSP, kontrolery magistrali itp., składają się z mniejszej lub większej liczby tranzystorów bądź takich elementów półprzewodnikowych jak np. diody, tyrystory, rezystory, kondensatory, warystory itp. Oczywiście im bardziej skomplikowany jest taki układ, tym z większej liczby elementów półprzewodnikowych składa. Dla przykładu pierwszy procesor Intela, Intel 4004 składał się z 2300 tranzystorów (procesor powstał w 1971 roku) i zajmował powierzchnię 12 mm2. Intel Pentium III z 1999 roku, miał już tych tranzystorów 9,5 miliona, a mieścił się na powierzchni 128 mm2. W najbardziej zaawansowanym obecnie modelu intelowskiego procesora ośmiordzeniowym układzie Core i7, tych tranzystorów jest już 731 mln, a kość zajmuje powierzchnię zaledwie 263mm2. Układy scalone, tranzystory i bramki logiczne Tranzystory i inne elementy półprzewodnikowe znajdujące się w układzie scalonym łączy się, podobnie jak w wypadku zwykłych urządzeń elektronicznych w różnego rodzaju bloki wykonawcze, np. odpowiedzialne za dostarczanie napięcia, modułu prostujące, wzmacniacze itp. Same układy scalone dzieli się zaś obecnie pod względem skali integracji, a więc ilości umieszczonych w nich elementów na: małej skali integracji SSI (Small Scale of średniej skali integracji MSI (Medium Scale of dużej skali integracji LSI (Large Scale of wielkiej skali integracji VLSI (Very Large Scale of ultrawielkiej skali integracji ULSI (Ultra Large Scale of Integration) Integration) Integration) Integration) Integration) Oczywiście, procesory należą do tej ostatniej grupy układów. Układy scalone dzieli się też na układy analogowe, zastępujące tradycyjne fragmenty realizowanych na tranzystorach, rezystorach, diodach i kondensatorach układów elektronicznych oraz cyfrowe. Przykładem kości z pierwszej grupy mogą być komparatory napięcia, konwertery napięcia, wzmacniacze operacyjne, mostki prostownicze, przedwzmacniacze mikrofonowe itp. Do drugiej grupy zalicza procesory, układy graficzne, kontrolery, moduły pamięci, programowalne układy PLD (Programmable Logic Device), układy TTL i układy CMOS. Pierwszy układ scalony opracował w 1958 roku, późniejszy laureat nagrody Nobla z fizyki Jack Kilby z firmy Texas Instruments. Mniej więcej w tym samym czasie swój układ scalony skonstruował także Robert Noyce z Fairchild Semiconductor, jeden z założycieli firmy Intel.
Pierwszy na świecie układ scalony zaprojektowany przez Jack a Kilbiego w 1958 roku. Źródło: Texas Instruments Cyfrowy układ scalony Texas Instruments SN7400N zawierający w sobie cztery bramki logiczne NAND. Źródło: Wikipedia
Wszystkie układy cyfrowe wewnątrz swoje struktury zawierają mniejszą lub większą liczbę bramek logicznych. Bramka logiczna, to złożony z tranzystorów układ elektroniczny (mogą być również konstruowane układy logiczne pneumatyczne, hydrauliczne, mechaniczne, optyczne itp.) realizujący fizycznie prostą funkcję logiczną, której argumenty (czyli tzw. zmienne logiczne) oraz sama funkcja mogą przybierać jedną z dwóch wartości 0 lub 1. Działanie bramek jest zgodne z algebrą Boole a. Podstawowymi elementami logicznymi, są układy elektroniczne realizujące funkcje logiczne sumy (alternatywy), iloczynu (koniunkcji) i negacji. Są to odpowiednio bramki OR, AND i NOT. Co ważne za pomocą dwóch takich bramek (np. OR i NOT lub AND i NOT) można zbudować układ, realizujący dowolną funkcję logiczną. W układach logicznych wykorzystuje się również dodatkowo bramki NAND (negacja koniunkcji), NOR (negacja sumy logicznej), XOR (alternatywa wykluczająca), XNOR (negacji alternatywy wykluczającej) oraz bramki trójstanowe, które w znaczący sposób ułatwiają konstruowanie dużych logicznych bloków wykonawczych. Dowolny procesor składa się właśnie z bardzo wielu tego typu bramek logicznych połączonych ze sobą w logiczne bloki, które spięte ze sobą w jeszcze większe moduły realizują np. takie operacje w procesorze jak przewidywania skoków programu, funkcje arytmetyczne w ALU (Arithmetic and Logical Unit), operacje FPU, funkcje SSE itp. Schemat elektroniczny budowy bramki NAND składającej się z dwóch tranzystorów. Widoczne na schemacie rezystory, w produkowanych obecnie układach cyfrowych zastępowane są odpowiednio połączonymi tranzystorami. Źródło: cpuville.com
Schemat realizacji na bramkach logicznych prostej jednostki ALU. Źródło: cpuville.com W tym miejscu trzeba jeszcze powiedzieć o jeszcze jednej klasyfikacji układów scalonych ze względu na sposób ich wykonania. Ten podział jest bardzo istotny na sposób produkcji układów scalonych, w tym procesorów. Układy scalone ze względu na powyższe kryterium dzieli się zatem na: monolityczne, w których wszystkie elementy, elementy czynne wykonane są w monokrystalicznej strukturze półprzewodnika do tej grupy należą procesory i większość układów cyfrowych, hybrydowe, w których na warstwę izolatora nanoszone są warstwy przewodnika, półprzewodnika oraz materiału rezystywnego, które następnie są wytrawiane, tworząc tranzystory, kondensatory, rezystory, cewki oraz układ połączeń elektrycznych. W ten sposób wykonywana jest większość układów analogowych. Z naszego punktu widzenia ważne jest to, że w układach monolitycznych praktycznie wszystkie elementy wykonuje się, jak już wspomniałem, jako układy złożone z tranzystorów, które odpowiednio trzeba tylko ze sobą połączyć w procesie metalizacji. W ten sposób łączy się ze sobą odpowiednie końcówki tranzystorów. Tranzystory stosowane w procesorach wykonuje się w technologii CMOS. Tranzystory MOSFET i technologia CMOS Zanim przejdziemy do omówienia produkcji półprzewodników, chciałem kilka słów poświęcić wspomnianej przed chwilą technologii CMOS (Complementary Metal Oxide Silicon). Wszystkie znajdujące się na krzemowej płytce tranzystory są tak zwanymi tranzystorami planarnymi, czyli
takimi, które wytworzone zostały na płaskiej powierzchni krzemu. W planarnej technologii półprzewodnikowej stosuje się tranzystory polowe typu MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Electric Transistor), które produkuje się właśnie przy użyciu technologii CMOS. Podstawowym elementem w technologii CMOS jest para komplementarnych (dopełniających się) cienkowarstwowych tranzystorów polowych MOS o przeciwstawnych typach kanałów przewodzących (typu n i typu p, o których za chwilę), łączących dren i źródło. Tranzystory takie charakteryzują się bardzo małym poborem mocy, odpornością na zakłócenia, prostą konstrukcja umożliwiająca stosunkowo łatwą ich miniaturyzację (nawet do wymiaru kilkunastu nanometrów) i bardzo dużą prędkością przełączania czyli działania. Nic więc dziwnego, że tranzystory MOSFET wykonane w technologii CMOS znalazły szerokie zastosowanie w produkcji wszelkiego rodzaju układów scalonych, w tym procesorów. Komplementarna para tranzystorów planarnych MOSFET. Źródło: www.sp.phy.cam.ac.uk Wracając do technologii CMOS, to dwa półprzewodnikowe obszary o przewodnictwie n (elektronowym, ujemnym) lub p (dziurowym, dodatnim) nazywane źródłem (ang. source) lub drenem (ang. drain) wytworzone są przez domieszkowanie ich obszaru atomami innego pierwiastka. Stosuje się tu kilka pierwiastków, m.in. antymon, arsen i fosfor, wówczas powstaje półprzewodnik typu n, lub bor, gal, ind i glin w celu otrzymania półprzewodnika typu p. Obszar między źródłem i drenem tworzy kanał tranzystora, w którym od źródła do drenu przepływają nośniki ładunku elektrycznego elektrony, lub dziury stanowiące ładunek dodatni. Przepływem elektronów w kanale tranzystora steruje bramka (ang. gate). Bramka znajduje się bezpośrednio nad kanałem tranzystora i oddzielona jest od niego cienką warstwą izolacyjną najczęściej dwutlenkiem krzemu.
Porównanie rzeczywistego, 90-nanometrowego tranzystora MOSFET wykonanego w technologii CMOS z jego podręcznikowym schematem. Źródło: Intel/CHIP Zmiany natężenia pola elektrycznego wytworzonego między bramką, a podłożem pozwalają na sterowanie przepływem nośników, zamykając bądź otwierając kanał tranzystora, czyli przełączając tranzystor odpowiednio w stan, w którym przepływ ładunków nie jest możliwy lub w stan przewodzenia. W nowoczesnych układach półprzewodnikowych pod kanałem wytwarza się dodatkową warstwę izolacyjną pozwalająca na precyzyjniejsze sterowanie przepływem ładunków. Technologia ta nosi nazwę SOI (Silicon On Insulator). Tranzystory na waflach Tranzystory o wielkości kilkudziesięciu maksymalnie kilkuset nanometrów produkuje się na krzemowych waflach. Chodzi o to, że wytworzenie całej krzemowej struktury procesora setek milionów tranzystorów i połączeń tak, aby działały one bez najmniejszych zastrzeżeń wymaga wielu ściśle powiązanych ze sobą długotrwałych procesów. Dla przykładu procesory Intela produkowane w 45-nanometrowym procesie technologicznym wymagają zwykle od 300 do 500 przebiegów technologicznych. Cały proces trwa zaś od 12 do 15 tygodni! Po tym czasie z fabryki może wyjechać dopiero gotowy procesor. Nic dziwnego, że producenci chcąc w jednym cyklu technologicznym wytworzyć możliwie jak największą liczbę układów scalonych. Dlatego, zarówno procesorów, jak i układów scalonych nie produkuje się pojedynczo, lecz w większych partiach. Cała taka partia jest wytwarzana na specjalnie przygotowanym krzemowym waflu na którym mieści się kilkaset układów scalonych. Krzemowy wafel to po prostu okrągła oszlifowana, monokrystaliczna krzemowa płytka o grubości od 0,5 do 1 mm i średnicy 200 300 mm. Większość fabryk korzysta obecnie z 300 mm wafli, określanych też mianem wafli 12-calowych, które mają ustandaryzowaną grubość wynoszącą 775 µm. Na takim jednym waflu mieści się przeciętnie ok. 300 450 procesorów. Oczywiście, im wafel ma większą średnicę tym więcej można na nim jednocześnie wytworzyć procesorów, ale wiąże się to z większymi trudnościami technicznymi, zarówno przy przygotowaniu wafla, jak i przy późniejszej produkcji układów scalonych. Wafel o średnicy 300 mm z umieszczonymi na nim układami scalonymi. Źródło: Intel
Pierwsze, wspomniane przeze mnie procesory Intela składające się z 2300 tranzystorów układy Intel 4004 z 1971 roku przygotowywane były np. na waflach o średnicy 50 mm w procesie technologicznym 10 mikrometrów. Jeden procesor zajmował 12 mm2 powierzchni i jak łatwo policzyć, na jednym waflu mieściło się 163 procesorów. W przyszłym roku fabryki półprzewodników mają zacząć produkcję układów na waflach 450 mm (18 cali) o grubość 925 µm, co pozwoli na ponad dwukrotne zwiększenie liczby jednocześnie produkowanych procesorów nie uwzględniając zmiany procesu technologicznego i liczby tranzystorów. Produkcja wafli Wafle wykorzystywane do produkcji układów scalonych wytwarzane z bardzo czystego, 99,9999%, krystalicznego krzemu klasy Electronic Grade Silicon. Co ciekawe, w krzemie takim może znaleźć się zaledwie jeden atom zanieczyszczeń na każdy miliard atomów krzemu. Czysty, stopiony krzem wykorzystywany jest następnie do hodowania ogromnych monokryształów, czyli materiału będącego w całości jednym kryształem krzemu o ściśle ustalonej strukturze krystalograficznej i niewielkiej liczbie defektów. Większość monokryształów wytwarza się metodami przemysłowymi poprzez krystalizację stopionej cieczy, jedną z trzech metod: procesu Bridgmana metodą Czochralskiego topienie strefowe Przemysłowe metody otrzymywania monokryształów. Najczęściej monokryształy krzemu otrzymuje się w procesie powolnego wyciągania kryształuzarodka. Metoda ta, stosowana pierwotnie w metalurgii opracowana została został przez polskiego chemika Jana Czochralskiego w 1916 roku i nosi obecnie nazwę metody Czochralskiego.
Zasada otrzymywania monokryształów metodą Czochralskiego. Źródło: Wikipedia Metodą Czochralskiego możemy otrzymać monokryształy krzemu o długości dochodzącej do 2 m i ważące nawet 225 kg. Taki blok monokryształu o kształcie walca o założonej średnicy (np. 300 mm) określany jest angielskim słowem ingot (wlewek). Im większa średnica ingotu, tym z większymi problemami technologicznymi mamy do czynienia przy jego otrzymywaniu. Wiążą się one z coraz dokładniejszą kontrola temperatury i sterowaniem szybkością narostu materiału monokrystalicznego wzdłuż określonej osi krystalograficznej w produkcji procesorów wymagany jest wzrost wzdłuż płaszczyzny o orientacji krystalograficznej oznaczonej symbolem (100), gdyż łatwiej poddaje się procesom trawienia.
Ingot monokryształu krzemu. Źródło: www.silfex.com/cnfolio.com Otrzymany metodą Czochralskiego walec krzemowy jest następnie cięty na plasterki za pomocą diamentowego ostrza, a uzyskane płytki są dodatkowo szlifowane (ang. lapping), a następnie polerowane (ang. polishing). Szlifowanie ma na celu uzyskanie precyzyjnej grubości wafla oraz równoległych jego powierzchni. Dodatkowo redukuje ono mechaniczne defekty powstałe po cięciu piłą. Polerowanie jest procesem chemiczno mechanicznym. Wykorzystuje się w nim SiO2, wodę destylowana i wodorotlenek sodu. Dzięki polerowaniu otrzymujemy lśniącą lustrzaną powierzchnię, na której będzie już można produkować procesory. Przed ostatecznym trafieniem do fabryki półprzewodników wafle mają jeszcze wyrównywane krawędzie (jest to ważne ze względu na procesy transportu w fabryce półprzewodników) sprawdza się czy nie mają defektów (kontroluje się ich grubość, właściwości elektryczne i płaskość) a następnie są próżniowo pakowane do specjalnych pojemników, w których trafią do fabryki.
Cięcie monokryształów krzemu. Źródło: MEMC Electronic Materials, Inc.
Szlifowanie krzemowych wafli. Polerowanie wafli.
Wypolerowane, gotowe wafle 300 mm w kasecie transportowej. Źródło: MEMC Electronic Materials, Inc. Czas na fabrykę półprzewodników Oczywiście, firmy takie jak Intel czy AMD nie produkują same wafli półprzewodnikowych. Skupiają się one przede wszystkim na projektowaniu i produkcji procesorów, a wykorzystują wafle kupione od wyspecjalizowanych w ich produkcji firm trzecich. Jedną z takich jak np. niemiecka firma Wacker Siltronic, zaopatrująca drezdeńską fabrykę AMD, czy jedna z największych na świecie firm produkujących krzemowe wafle, amerykańska MEMC Electronic Materials, Inc., w której zaopatruje się Intel i TSMC. Na rynku jest też wiele firm świadczących usługi produkcyjne polegające na wytwarzaniu układów scalonych na podstawie dostarczonych projektów układów scalonych. Takie usługi produkcyjne świadczy m.in. STMicroelectronics, Motorola, IBM czy najbardziej znana, wspomniana przed chwilą, tego typu firma TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company). Ta tajwańska półprzewodnikowa wytwórnia firma znana jest przede wszystkim z produkcji układów graficznych dla firm ATI i Nvidia, oraz chipsetów dla firm SiS i VIA. Takie fabryki jak TSMC odpowiadają za cały proces produkcji począwszy od przygotowania masek, poprzez wszystkie testy przed i poprodukcyjne, a na przygotowaniu gotowego wyrobu do wysyłki do klientów kończąc. W tym miejscu trzeba też dodać, że pod koniec 2008 roku AMD zrezygnowało z posiadania własnej fabryki produkującej procesory. Znajdujące się tuż pod Dreznem należące do niej fabryki półprzewodników Fab 30 i Fab 36 zostały wydzielone z koncernu, a udziały w nich sprzedane firmie ATIC (Advanced Technology Investment Company) z Abu Dhabi. Fabryki te funkcjonują one obecnie pod szyldem GlobalFoundries (www.globalfoundries.com), która to firma jest spółką joint venture AMD i ATIC, produkującą głównie na potrzeby firmy AMD. We wnętrzu fabryki półprzewodników Sercem każdej fabryki półprzewodników jest "cleanroom" czyli pokój bezpyłowy. Cleanroom jest rodzajem wydzielonego i odizolowanego od reszty fabryki pomieszczenia (lub grupy pomieszczeń,
tak jak ma to miejsce przy produkcji półprzewodników, których łączna powierzchnia może być liczona w setkach lub tysiącach metrów kwadratowych). W pomieszczeniach bezpyłowych są ściśle kontrolowane parametry panującego w nim środowiska, a w szczególności ograniczone do minimum występowanie zanieczyszczeń typu pył, kurz, bakterie, czy opary chemiczne, które mogą wpływać na proces produkcji. Nie ma w tym nic dziwnego, zauważmy, że w stosunku do wielkości tranzystorów lub ścieżek na powierzchni wafla, nawet najdrobniejszy pył jest ogromny. Jego wymiar można porównać nawet do sporej wielkości góry. Jeśli taki pyłek osadzi się na krzemowej strukturze procesora, to natychmiast nieodwracalnie uszkodzi delikatne obwody takiego układu scalonego. Niestety, a wystarczy nawet tylko jeden źle działający tranzystor i procesor będzie nadawał się do wyrzucenia. Jedno z pomieszczeń w cleanroomie w irlandzkiej fabryce Intela Fab 24 w Lexlip. Źródło: zdjęcie własne, Marcin Bieńkowski Właśnie dlatego po to, aby jak najwięcej produkowanych na waflu krzemowym układów było sprawnych, podczas ich wytwarzania musi być zachowana możliwie jak największa czystość powietrza na linii produkcyjnej. Aby zachować odpowiednią czystość, powietrze w cleanroomie poddawane jest procesowi ciągłej filtracji i recyrkulacji. Powietrze do pomieszczeń produkcyjnych pompowane jest przez otwory w suficie, a wypływa przez płytki w podłodze. Co ważne, w pokoju bezpyłowym panuje też zawsze lekkie nadciśnienie. Ma ono z zadanie utrudnienie dostawania się pyłów z zewnątrz miedzy innymi podczas przechodzenia pracowników przez specjalne potrójne śluzy. Co więcej, w razie wystąpienia nawet niewielkich nieszczelności w ścianach i przegrodach otaczających pomieszczenia bezpyłowe powietrze będzie wówczas wypływać na zewnątrz, a nie będzie wciągane wraz z zanieczyszczeniami do środka.
Kratki w podłodze w pomieszczeniu bezpyłowym, pozwalające swobodnie opadać pyłkom nie zanieczyszczając cleanroomu. Tymi kratkami wypływa też powietrze, które poddawane jest procesom filtracji i recyrkulacji. Źródło: Intel Co więcej, zatrudnione w cleanroomie osoby przed wejściem do bezpyłowych pomieszczeń muszą obowiązkowo przebrać się w specjalne kombinezony ochronne, maski na twarz, okulary i obuwie. Dzięki temu do bezpyłowych pomieszczeń nie przedostają się żadne zanieczyszczenia, a na waflach nie osadzają również się włosy, drobiny czy bakterie pochodzące ze skóry.
Przebieralnia i pracownicy w specjalnych bezpyłowy kombinezonach ochronnych w fabryce Intela Fab 24 w Lexlip. Źródło: zdjęcie własne, Marcin Bieńkowski Ciekawostką jest fakt, że wszystkie urządzenia używane wewnątrz cleanroomu muszą być specjalnie zaprojektowane tak, aby nie generowały, co oczywiste, dodatkowych zanieczyszczeń. Zabronione jest też używanie w nim takich materiałów jak papier, ołówki, tkaniny naturalne, itp. jest zabronione z uwagi na ich łamliwość i przyczynianie się do powstawania kurzu. Nie trzeba dodawać, że do cleanroomów nie wprowadza się praktycznie żadnych gości z zewnątrz. W zależności od wymaganej czystości atmosfery, pomieszczenia bezpyłowe dzielone są na klasy, w których definiuje się liczbę i rozmiar dopuszczalnych występujących w nich zanieczyszczeń znajdujących się w metrze sześciennym (lub wg norm amerykańskich, w stopie sześciennej) powietrza. Pomieszczenia do produkcji półprzewodników zaliczają się do najwyższych klas czystości (klasy pierwszej wg normy US FED STD 209E oraz klasy ISO 1 i ISO 2 wg norma ISO 14644-1), gdzie cząsteczek (zanieczyszczeń) o wielkości 0,5 µm nie może być więcej niż jedna w stopie sześciennej lub cztery w m3. Jest to powietrze ponad tysiąc razy czystsze niż w szpitalnej sali operacyjnej. Tabela 1: Norma US FED STD 209E cząstki/stopa sześcienna Klasa 0,1 µm 0,2 µm 0,3 µm 0,5 µm 1 µm 1 35 7 3 1 10 350 75 30 10 1 100 3 500 750 300 100 10 5 µm 1
1 000 1 000 100 10 10 000 10 000 1 000 100 100 000 100 000 10 000 1 000 1 µm 5 µm Źródło: Wikipedia Tabela2: Norma ISO 14644-1 cząstki/metr sześcienny Klasa 0,1 µm 0,2 µm 0,3 µm 0,5 µm ISO 1 10 2 ISO 2 100 24 10 4 ISO 3 1 000 237 102 35 8 ISO 4 10 000 2 370 1 020 352 83 ISO 5 100 000 23 700 10 200 3 520 832 29 ISO 6 1 000 000 237 000 102 000 35 200 8 320 293 ISO 7 352 000 83 200 2 930 ISO 8 3 520 000 832 000 29 300 ISO 9 35 200 000 8 320 000 293 000 Źródło: Wikipedia Tranzystory na krzemie Przejdźmy teraz do produkcji tranzystorów na powierzchni krzemu. Trzy elementy składowe tranzystora, czyli dren, źródło i łączący je kanał tranzystora wytwarzane są bezpośrednio w krzemowym podłożu. Aby je wytworzyć, jak już wspomniałem wcześniej przy okazji omawiania technologii CMOS, do monokrystalicznego, czystego krzemu dodaje się atomy innych pierwiastków, które dyfundują (wnikają) do jego wnętrza. Technologiczny proces wytwarzania domieszkowanych warstw na powierzchni półprzewodnika nazywa się epitaksją (ang. epitaxy). W różnych fabrykach stosuje się różne odmiany tej technologii. Najczęściej wykorzystywana jest epitaksja z fazy gazowej lub z fazy ciekłej, przy czym ta pierwsza stosowana jest znacznie częściej i spotkać się z nią możemy zarówno w fabrykach Intela, AMD, jak i TSMC.
Maszyny do epitaksji z fazy gazowej w drezdeńskiej fabryce AMD Fab 30. Źródło: Sven Döring/AMD Saxony W epitaksji z fazy gazowej atomy mające utworzyć elementy tranzystora planarnego doprowadzane są do miejsca gdzie mają wdyfundować w krzem w otoczeniu obojętnego gazu takiego jak np. argon lub azot. Osiadające na powierzchni krzemu i wdyfundowujące w niego pierwiastki muszą mieć postać gazową, dlatego wykorzystywane w produkcji, a występujące w postaci stałej pierwiastki podgrzewa się pod zmniejszonym ciśnieniem, tak aby odparowały. W wypadku epitaksji z fazy ciekłej krzemowy wafel zanurzany jest w specjalnym roztworze zawierającym wdyfundowujące w strukturę krzemu atomy. Stanowiska do epitaksji z fazy ciekłej w Intel Fab 24. Źródło: zdjęcie własne, Marcin Bieńkowski
i w AMD Fab 30. Źródło: Sven Döring/AMD Saxony Przy produkcji układów scalonych o wymiarze technologicznym 55, 45, 32 nm i mniejszych, stosuje się również wysokoenergetyczną implantację jonów. W metodzie tej odsłonięta powierzchnia krzemu bombardowana jest strumieniem jonów o dużej energii kinetycznej. Jony metali z III lub V grupy układu okresowego są przyspieszane do dużych prędkości i uderzając w powierzchnię krzemu wnikają w jego głąb. Głębokość wnikania zależy od energii rozpędzonych, uderzających w powierzchnie krzemu jonów, a także od kierunku padania wiązki jonów na powierzchnię krzemu.. Niestety, jony uderzając w półprzewodnik niszczą jego strukturę krystalograficzną, dlatego niezbędny jest później proces wygrzewania poimplantacyjnego. Ma on za zadanie odbudować krystalograficzną strukturę krzemu, jednocześnie wbudowując w siatkę kryształu domieszkowane jony. Technika ta pozwala przede wszystkim na precyzyjne tworzenie płytkich, wysoko domieszkowanych obszarów i uzupełnia technologie epitaksji.
Zasada działania technologii wysokoenergetycznej implantacji jonów. Naświetlanie i zmywanie Jak można się domyślić, każdy proces domieszkowania musi być prowadzony tylko w określonych miejscach, w tych, w których mają powstać w danej chwili określone elementy tranzystora. Przed rozpoczęciem epitaksji należy zatem osłonić wszystkie pozostałe miejsca krzemowej płytki. Okazuje się, że znacznie łatwiej jest osłonić cały wafel, a następnie wyciąć w nim szczeliny wszędzie tam, gdzie będzie prowadzone domieszkowanie. Do osłony wafla stosuje się wrażliwe na światło substancje osłonowe nazywane fotorezystami (ang. photoresist), a rozmiękcza się je korzystając z technologii fotolitograficznych. Rozmiękczony fotorezyst jest następnie wypłukiwany chemicznie o czym za chwilę. Dodatkowo, przed rozpoczęciem produkcji na powierzchni każdego krzemowego wafla tworzy się osłonową warstwę dwutlenku krzemu SiO2. Proces ten nazywany też termiczną pasywacją krzemu i przeprowadzany jest w obecności dużej zawartości tlenu specjalnych komorach przypominających do złudzenia solarium. Warstwa SiO2 ma na celu chronić gotowy układ scalony i jednocześnie jest pomocniczą warstwą osłonową w procesie epitaksji. Znajdująca się na powierzchni krzemu warstwa SiO2 chroni ponadto układ scalony przed dostępem zanieczyszczeń z powietrza i w znaczący sposób spowalnia niekorzystne, degradujące strukturę półprzewodnikową, tzw. procesy migracji wtórnej atomów domieszek. Innymi słowy nie pozwala rozejść się poza wyznaczone obszary drenów, źródeł i kanałów tranzystora. Odsłonięcie pokrytej dwutlenkiem krzemu, przeznaczonej do obróbki powierzchni krzemowego wafla jest proste. SiO2 można bowiem wytrawić go kwasem fluorowodorowym (HF). Podczas tej operacji trawiona jest cała powierzchnia wafla z wyjątkiem tych miejsc, w których celowo
umieściliśmy, lub raczej fluorowodorowego. uściślając, pozostał fotorezyst odporny na działanie kwasu Specjalne lampy kwarcowe w obecności doprowadzanego do komory tlenu podgrzewają wafel do wysokiej temperatury. Proces ten nosi nazwę termicznej pasywacji i w nim wytwarzana jest na powierzchni krzemu osłonowa warstwa dwutlenku krzemu o kontrolowanej grubości. Źródło: ZMD AG Fotorezyst nanoszony jest zawsze na cała powierzchnię krzemowego wafla, przy wykorzystaniu metody spin-coatingu. Metoda spin-coatingu polega na tym, że dzięki ruchowi obrotowemu wkroplona na środek wafla warstwa substancji chemicznej (tu: fotorezystu) rozpłynie się po nim w taki sposób, że utworzy cienką, równomierną warstwę (błonę) nanoszonego materiału. Metodę tę stosuje się np. do produkcji klasycznych, analogowych błon fotograficznych lub przy rozprowadzaniu barwnika podczas wytwarzania płyt CD-R/DVD±R.
Nanoszenie foterezystu metodą spin-coatingu. Źródło: MSIB AGH Poszczególne kroki (w uproszczeniu) produkcji tranzystora planarnego. Źródło: Intel Fotorezyst wystawiony na działanie światła (w wypadku produkcji półprzewodnikowej, fotorezysty
reagują przede wszystkim na ultrafiolet (UV) i promieniowanie rentgenowskie o czym za chwilę) zmienia swoje właściwości chemiczne w zależności od jego rodzaju fotorezyst utwardza się lub rozmięka. Dzięki temu np. po naświetleniu fotorezystu w ściśle określonych miejscach na które padło światło możemy, stosując odpowiedni rozpuszczalnik, go wypłukać. W ten sposób odsłonięty zostaje, przeznaczony do epitaksji, określony fragment krzemu. Specjalne pojemniki stosowane w fabryce AMD Fab 30 do wytrawiania i wypłukiwania rozmiękczonego w procesie fotolitografii fotorezystu z pokrytych nim wafli krzemowych. Źródło: Sven Döring/AMD Saxony Po wykonaniu głównej operacji technologicznej, np. domieszkowania, innym rozpuszczalnikiem zmywana jest pozostała część fotorezystu. Jeżeli zachodzi taka potrzeba wynikająca z przebiegu procesu produkcji wafel krzemowy jest ponownie pasywowany termicznie (np. podczas procesu izolacji bramek tranzystorów). Częściej jednak od razu płytka krzemowa zostaje przygotowana do kolejnego zabiegu. Wówczas ponownie nakładana jest warstwa fotorezystu, w której wyrysowany zostanie kolejny wzór itd. Z fotorezystem związany jest też dziwny, żółto-pomarańczowy kolor światła stosowany w części pomieszczeń cleanroomu, który można zauważyć na wielu zdjęciach. Po prostu na tę długość fali nie są czułe wykorzystywane w produkcji półprzewodników fotorezysty i dzięki temu, można je bezpiecznie transportować, czy umieszczać w odpowiednich urządzeniach. Fotolitografia podstawowy, a jednak pomocniczy proces technologiczny Do rozrysowania na powierzchni fotorezystu mapy rozmieszczenia otworów i ścieżek, które zamienia się w kolejnych etapach produkcji w tranzystory tworzące np. procesor, wykorzystuje się technikę nazywaną litografia, a w zasadzie fotolitografią. Jak już wspomniałem, jest to jeden z najważniejszych, aczkolwiek, jakby nie patrzeć, pomocniczych, procesów technologicznych podczas produkcji układów scalonych. Technologie fotolitograficzne umożliwiają, zdjąć naświetloną część fotorezystu tylko w ściśle określonych, z nanometrową dokładnością, miejscach odsłaniając fragmenty krzemu do np. epitaksji. W tradycyjnej fotolitografii, podczas naświetlania krzemowego, pokrytego fotorezystem wafla, promień światła, o kilkumilimetrowej średnicy, np. emitowany z lasera przechodzi przez specjalna
przesłonę, czyli tzw. maskę. W masce tej wycięty jest wzór odpowiadający rozmieszczeniu wykonywanych w danym kroku ścieżek i elementów tranzystora w wytwarzanym układzie scalonym. Następnie wiązka światła jest ogniskowana na wybranym obszarze powierzchni krzemowego wafla, w praktyce jest to obszar powstającego procesora, gdzie tak jak stempel odbija wzór potrzebnych na danym etapie ścieżek i punktów.
Schematy obrazujące zasada działania litografii. Źródło: Infrastructure/TNLC Semicondutor Przy procesach technologicznych poniżej 130 nm nie korzysta się z klasycznych masek transmisyjnych, ale z masek odbiciowych. Związane jest to z tym, że szerokość ścieżek odwzorowywanych na fotorezyście jest znacznie mniejsza niż długość fali światła stosowanego w procesie fotolitografii. Po odbiciu wiązki od specjalnie przygotowanej maski, a w zasadzie zespołu kilku masek odbiciowych, światło nie tylko jest pochłaniane w miejscu wyrysowanych wzorów, ale w pewnych obszarach w odbitej jego części przesuwana jest również faza fali światła. Dzięki temu dodatkowe fragmenty wiązki zostają wygaszone i na powierzchni krzemu odwzorowywany jest taki wzór jaki chcieli otrzymać inżynierowie projektujący układ scalony. Maski odbiciowe przesuwające dodatkowo fazę światła nazywa się maskami z przesunięciem fazowym (ang. phase-shift masks).
Maski transmisyjne. Źródło: MSIB AGH
Transmisyjna maska procesora Intel 8088 z 1979 roku wykonana na szkle. Wykorzystywany rozmiar technologiczny to 3 µm. Źródło: Intel
Przesuwająca fazę maska odbiciowa PSM (Phase-Shift Masks). Źródło: Toppan Photomasks, Inc. Skanery litograficzne i steppery Wykorzystywaną w procesie fotolitografi maszyną jest tzw. skaner litograficzny. Taki skaner składa się z bloku lasera, soczewek redukcyjnych oraz pozycjonera nazywanego po angielsku stepperem. Zadaniem steppera, jak można się domyślić, jest odpowiednie pozycjonowanie maski względem promienia światła laserowego i wafla. Chodzi o to aby trafić w dokładne określone (z dokładnością dochodzącą do pojedynczych nanometrów) miejsce krzemowego wafla. Przecież o to chodzi, aby tranzystor został wytworzony dokładnie tam gdzie ma on być. Z kolei zespół soczewek redukcyjnych ma za zadanie zmniejszyć pięcio- lub dziesięciokrotnie obraz otrzymany po odbiciu wiązki lasera od maski. Cały proces wykonywania ścieżek jest bardzo, ale to bardzo precyzyjny. Dobrym porównaniem może być przyrównanie go do pisania patykiem na piasku z wysokości... okołoziemskiej orbity nic dodać, nic ująć.
Steper fotolitograficzny wtaz z próżniowym modułem lasera. Schemat działania skanera fotolitograficznego. Źródło: EUVA Japan
Najczęściej spotykany w fabrykach półprzewodników stepper Nikon NSR-S205C. Źródło: Nikon Przy produkcji półprzewodników o wymiarze technologicznym poniżej 65 nm, a więc 45 i 32 nm niezbędnym do prawidłowego odwzorowania wzoru maski staje się wykorzystanie techniki fotolitografii immersyjnej (ang. immersion photolitography). W tej odmianie litografii, aby zwiększyć rozdzielczość układu optycznego wykorzystuje się specjalną ciecz immersyjną o odpowiednio dobranym współczynniku załamania światła. Ciecz ta obmywa obiektyw aparatury litograficznej i naświetlany w trakcie tego procesu krzemowy wafel. Można powiedzieć, że naświetlanie odbywa się w wodzie. Dzięki temu uzyskuje się nie tylko większą rozdzielczość liniową układu optycznego (w wypadku użycia fali światła 193 nm, współczynnik ten wynosi 1,44), co w efekcie pozwala wytwarzać znacznie mniejsze tranzystory. Przy okazji zmniejsza się liczba uszkodzonych układów, czyli zwiększa się tzw. współczynnik uzysku układów scalonych, a więc i redukuje koszty ich produkcji. Fotolitografia immersyjna. Źródło: AMD
Immersyjny skaner litograficzny Nikon NSR-S610C. Źródło: Nikon Długość fali światła i rozmiar technologiczny Obecnie wykorzystywane w procesach fotolitograficznych skanery używają laserów o długości fali światła 248, 193 lub 157 nm. Z długością fali światła ściśle związany jest tzw. wymiar procesu technologicznego czyli, powiedzmy 130, 90, 65, 45 bądź 32 nm. Ów wymiar technologiczny to po prostu długość boku kwadratu, w którym mieszczą się wszystkie elementy składowe tranzystora planarnego. Chodzi tu o źródło, bramkę i dren, łącznie ze ścieżkami, wyprowadzeniami elektrycznymi i izolacją bramki. Przyjmuje się, że aby wytworzyć detale tranzystora z wystarczającą precyzją, średnica wiązki światła musi odpowiadać wymiarowi technologicznemu. W wypadku wykorzystania lasera o długości fali światła 193 nm i zastosowania litografii immersyjnej da się zejść do wymiaru technologicznego wynoszącego 32 nm. Inżynierowie Intela opracowali specjalną ciecz immersyjną, która pozwala na produkcje procesorów przy wykorzystaniu wspomnianej długości fali 193 nm aż do wymiaru 22 nm. Osiągnięcie niższych 16 nm wielkości procesu technologicznego wymaga już wykorzystania lasera 157 nm. Teoretycznie da się tu zejść do rozmiaru 11 nm. Dla porównania, w wypadku litografii suchej, laser 157 nm pozwoliłby na wytworzenie jedynie procesorów o szerokości ścieżek ok. 70 nm.
Roadmapa rozmiarów technologicznych i szerokości bramek tranzystora wg Intela. Źródło: Intel Bramki sterujące tranzystora Kiedy wszystkie elementy tranzystorów planarnych, tzn. dreny, źródła i ich kanały na powierzchni krzemu są już gotowe, wówczas przystąpić można do wytworzenia ostatniego elementu znajdującego się w każdym tranzystorze MOSFET, a mianowicie bramek sterujących przepływem elektronów. Przed podjęciem dalszych działań należy wyprodukować najpierw cienką warstwę izolacyjną oddzielającą kanał od bramki. Pierwszą metodą jest wytworzenie izolującej warstwy dwutlenku krzemu w identyczny, termiczny sposób jak opisaliśmy to wcześniej. Przy produkcji nowoczesnych procesorów coraz częściej korzysta się jednak z technologii epitaksyjnych. Tutaj zamiast izolującej warstwy dwutlenku krzemu na drodze epitaksji z fazy ciekłej lub gazowej nakłada się takie związki jak: SiOF, ZrO3, Ta2O5 lub TiO2, które tworzą warstwę izolacyjną o lepszych niż SiO2 właściwościach dielektrycznych. Do wytworzenia bramki, która wykonana jest zazwyczaj z przewodzącego polimorficznego krzemu wykorzystuje się próżniową technologię naparowywania PVD (Physical Vapour Deposition). Wykorzystywana w tym procesie aparatura próżniowa nazywana napylarką, pozwala na naniesienie w niepokrytych fotorezystem miejscach nanieść na wafel czysty polimorficzny krzem. Krzem odparowywany jest ze specjalnego tygla, a dzięki dużej prędkości nanoszenia i jednoczesnemu chłodzeniu wafla od spodu, szybko się go wychładza. Dlatego osadzany krzem, nawet w najmniejszym stopniu nie krystalizuje i powstaje jego przewodząca warstwa, która stanowi główny element konstrukcyjny bramki. Cały proces jest bardzo dokładnie kontrolowany dzięki rezonansowym czujnikom kwarcowym umieszczonym w rożnych częściach aparatury próżniowej. Czujniki te kontrolują szybkość i grubość nanoszonej warstwy, dzięki czemu można nanieść bardzo cienką warstwę krzemu o ściśle określonej, dosłownie kilkuatomowej grubości.
Do produkcji bramek i kolejnych warstw metalizacji wykorzystuje się napylarki próżniowe. To dzięki nim można naparowywać cienkie warstwy, metalu, krzemu i innych substancji chemicznych. Na zdjęciu napylarki PVD wykorzystywane w Intel Fab 24. Źródło: zdjęcie własne, Marcin Bieńkowski Po wytworzeniu rdzenia bramki, należy obowiązkowo osłonić go przed wpływem pól elektrycznych pochodzących od innych pracujących tranzystorów. Tranzystory planarne są bowiem tak małe, że nawet tak słabe pole elektryczne, mogłoby doprowadzić do nieprawidłowego ich działania. Izolację taką wykonaną z polimerów domieszkowanych niklem lub kobaltem nazywa się dystanserem (ang. spacer). Jest ona również wytwarzana technologią próżniowo w napylarkach. Ponieważ na powierzchni krzemu zachodzą podczas tego procesu reakcje chemiczne, to metoda ta nazywana jest CVD (Chemical Vapour Deposition), a aparatura próżniowa zamiast jednej komory z tyglem ma ich kilka lub nawet kilkanaście.
Wielotyglowe, wielokomorowe napylarki CVD wykorzystywane w AMD Fab 30. Źródło: Sven Döring/AMD Saxony Na produkcji bramek kończy się proces wytwarzania tranzystorów planarnych. Na końcu całą powierzchnię krzemowego wafla pokrywa się próżniowo warstwą izolacyjną dwutlenku krzemu, w której następnie wycina się otwory. Otwory te wypełnienia się metalem, który będzie pełnił funkcję doprowadzających prąd elektryczny do tranzystorów elektrod.
Gotowy tranzystor planarny wraz z wolframowymi elektrodami doprowadzonymi do obszarów źródła, drenu i bramki. Źródło: AMD Metalizacja Ostatnim etapem produkcji tranzystorów planarnych jest doprowadzenie do każdego elementu tranzystora, czyli bramki, źródła i drenu, wspomnianych wyżej elektrod oraz połączenie gotowych tranzystorów z wyprowadzonymi elektrodami w bramki logiczne i makrobloki wykonawcze, czyli ALU, jednostki FPU, SSE czy pamięć cache. Proces produkcji metalowych elektrod oraz ścieżek kontaktowych nazywany jest metalizacją. Ze względu na, że współczesne procesory są bardzo złożonymi urządzeniami, warstw metalowych ścieżek (czyli mówiąc prościej kabelków ) spajających wszystkie bloki wykonawcze w jedna całość musi być kilka, gdyż inaczej nie dałoby się uzyskać wszystkich niezbędnych połączeń. Zwykle takich warstw metalizacji jest od pięciu do dziewięciu.
Historia rozwoju metalizacji. Źródło: Intel Jak już wspomniałem, pierwszym etapem jest wytworzenie wolframowych elektrod doprowadzających prąd. Metal ten jest używany dlatego, że pozwala na łatwe wprowadzanie i odprowadzanie z powierzchni krzemu sporych ładunków elektrycznych (tworzy się tzw. złącze ostrzowe) i śladowe ilości ładunku gromadzonego przy przełączaniu tranzystora. Warstwa wolframu tworzy pierwszą warstwę metalizacji i jest nanoszona metodą PVD. Nadmiar metalu jest zaś zeszlifowywany. Następne warstwy metalizacji wytwarza się już albo z aluminium, albo z miedzi. Wszystkie warstwy metalizacji procesora w całej okazałości. Te słabo widoczne na samym dole
elementy (kreseczki) to wolframowe elektrody doprowadzające prąd do tranzystorów. Źródło: AMD Proces wykorzystujący aluminium jest prostszy w realizacji wymaga jedynie próżniowego naparowywania kolejnych warstw metalu i ich utleniania. Tlenek aluminium jest izolatorem i łatwo jest odizolować poszczególne przewody od siebie. Puste miejsca wypełnia się zaś dwutlenkiem krzemu lub innym izolatorem, tak aby konstrukcja się nie zawaliła. Aluminium nie pozwala jednak na pracę układu z wysokimi częstotliwościami, dlatego w nowych procesorach stosuje się miedź. Metalizacja miedziana nanoszona jest na mokro galwanicznie z roztworu siarczanu miedzi. Nadmiar miedzi usuwany jest mechaniczne przez polerowanie wafli. Sama technologia metalizacji z wykorzystaniem miedzi jest skomplikowana, gdyż każda warstwa wymaga od ośmiu do dziewięciu przebiegów litograficznych. Problemy stwarza też dobór materiału izolującego miedziane ścieżki, tak aby miedź się samoczynnie nie utleniała. Materiał taki musi mieć jednocześnie niską stałą dielektryczną. Każdy producent stosuje tu swoje własne mieszaniny substancji, których skład jest pilnie strzeżoną tajemnicą. Wykonanie metalizacji, nałożenie na nią warstwy ochronnej i doprowadzenie kontaktów (np. w technologii BGA, specjalnych kulek kontaktowych) kończy produkcję układów scalonych. Jeszcze przed tymi zabiegami układy są wstępnie testowane optycznie oraz po już doprowadzeniu kontaktów wykonywane są tzw. elektryczne testy kontaktowe. Test ten wykrywa nie tylko wadliwe procesory, ale również na jego podstawie określa się możliwości danego procesora i ustala z jaką prędkością będzie pracował. Na tym kończą się zadania produkcyjne fabryki półprzewodników.
Gotowe 45-nanometrowe procesory Core i7 (nazwa kodowa Nehalem) umieszczone na wspólnym waflu. Na dolnym zdjęciu widać wyraźnie metalizację dla poszczególnych bloków wykonawczych. Źródło: zdjęcie własne, Marcin Bieńkowski Gotowe procesory jeszcze w waflach wysyłane są następnie do rozrzuconych po całym świecie fabryk. Tam wafle tnie się diamentowymi piłami na poszczególne układy, uszkodzone chipy utylizuje, sprawne montuje na procesorowych płytkach PCB, czyli innymi słowy w znanych wszystkim obudowach np. AM2+ czy LGA 1366. W obudowach tych układy przechodzą ostateczne testy i obudowane oraz sprawdzone procesory są już gotowe do wysyłki. Mogą zatem spokojnie już trafić do sklepów oraz naszych komputerów. Kontrola jakości Omawiając poszczególne etapy produkcji pominęliśmy jeszcze jeden ważny aspekt, a mianowicie kontrolę jakości. Jak już wspomniałem, zanim układ scalony będzie gotowy musi przejść kilkaset cykli technologicznych. Aby nie wytwarzać bubli, np. z powodu źle zestrojonych parametrów produkcji, na każdym etapie układy są bardzo dokładnie kontrolowane. Stosuje się tutaj głownie nie niszczące metody optyczne. Dlatego w cleanroomie znajdziemy mnóstwo optycznego sprzętu, takiego jak mikroskopy, interferometry i spektrofotometry.
Optyczna kontrola jakości odbywająca się w cleanroomie bezpośrednio na linii produkcyjnej AMD Fab 30. Źródło: Sven Döring/AMD Saxony Jednak kontrola jakości obywa się nie tylko wewnątrz cleanroomu. Równie ważne jest sprawdzanie wyselekcjonowanych partii procesorów na różnych etapach produkcji metodami niszczącymi wymagającymi ingerencji w ich strukturę. Sprawdzanie jakości metalizacji w laboratoriach AMD Fab 30 za pomocą mikroskopu elektronowego. Źródło: zdjęcie własne, Marcin Bieńkowski Transport w półprzewodnikowej fabryce
Ostatnią istotną kwestią przy produkcji półprzewodników jest ich transport i umieszczanie na poszczególnych stanowiskach produkcyjnych. Krzemowe wafle transportuje się w specjalnych hermetycznych kasetach. Przez Intela kasety te nazywane są kapsułami FOUP (Front Opening Unifed Pod). Jedna taka kaseta może zabrać do 25 wafli i jest wstanie być obciążona wsadem do 11 kilogramów.
Hermetycznie zamykane kasety do transportu krzemowych wafli używane w AMD Fab 30. Źródło: zdjęcie własne, Marcin Bieńkowski/MEMC Electronic Materials, Inc. Każda kaseta oznaczona jest kodem kreskowym i identyfikatorem RFID. Oznaczenia gwarantują, że automatyczny system transportu dostarczy je na odpowiednie stanowisko w odpowiednim czasie i każdy znajdujący się w kasecie wafel poddany zostanie takiemu procesowi jaki jest wymagany dla danego typu układu scalonego na danym etapie jego wytwarzania. Kasety FOUP przewożone są przez system automatycznego transportu na zamontowanej pod sufitem szynie.
Automatyczny system transportu (wózek podwieszony u góry) w Intel Fab 24. Dzięki systemowi górnego transportu nie ma obawy, że ktoś może potrącić pojemnik z przewożonymi waflami uszkadzając tym samym produkowane układy scalone. Źródło: zdjęcie własne, Marcin Bieńkowski W nowoczesnej fabryce półprzewodników nikt nie dotyka wafli rękoma. Są one przenoszone specjalnymi automatycznymi chwytakami lub na poszczególne stanowiska dostarczane są przez roboty, które wyjmują je z kaset transportowych. Zdjęcie z AMD Fab 30. Źródło: Sven Döring/AMD Saxony Rurociągi Na końcu artykułu spróbujmy sobie odpowiedzieć na jeszcze jedno pytanie. Jak wygląda oglądana z zewnątrz fabryka półprzewodników? Otóż można się bardzo zdziwić. W fabryce półprzewodników
zużywa się ogromne ilości wody destylowanej, ciekłych i gazowych chemikaliów, niezbędnych do produkcji układów scalonych. Wszystkie one są przechowywane w specjalnych zbiornikach i dostarczane kilometrami rur. Dalego fabryka półprzewodników wygląda z zewnątrz niczym rafineria ropy naftowej. Zresztą popatrzcie sami. Drezdeńska fabryka półprzewodników AMD Fab 30 z zewnątrz. Źródło: zdjęcie własne, Marcin Bieńkowski I to tyle. Dobiegliśmy do końca nasze krótkiej opowieści o produkcji układów scalonych. Mam nadzieję, że pozwoliła ona choć w drobnej części pokazać, jak bardzo zaawansowanymi technologicznie produktami są dzisiejsze mikroprocesory i układy scalone.