Jak se vyrábí mozky současných technologií
Ultra čistý křemík pro mikročipy
Křemík je druhým nejrozšířenějším prvkem v zemské kůře a obklopuje nás. V přírodě se však vyskytuje pouze v kombinaci s jinými prvky – například v písku, křemeni a jiných horninách. Pro mikročipy je zapotřebí čistý krystal. Ten lze vytvořit ve vakuu pomocí vývěvy od společnosti Busch.
Moderní společnost je silně závislá na mikročipech. Jsou mozkem elektronických zařízení a nejčastěji se používají v zábavním a automobilovém průmyslu. S tím, jak se stále více posouváme do věku chytrých technologií, se však mikročipy objevují na těch nejméně očekávaných místech – v dětských hračkách, pračkách, dokonce i ve vašem cestovním pasu.
Jeden krystal z mnoha
Příběh každého mikročipu začíná polykrystalickým křemíkem, což je forma křemíku složená z několika malých krystalů. V elektronickém průmyslu musí být křemík vysoce čistý. To obvykle znamená mezi 99,999 % a 99,999999999 % – maximálně jeden nekřemíkový atom na miliardu atomů křemíku. Pro výrobu mikročipu se musí polykrystalický křemík přeměnit na krystal, který se nazývá monokrystalický křemík. To je pro výrobu mikročipů velmi důležité: hranice zrn a nepravidelnosti v krystalové struktuře polykrystalického křemíku by jinak ovlivnily výkon hotového mikročipu. Existuje několik metod výroby monokrystalického křemíku, z nichž nejběžnější je Czochralskiho metoda, při které se krystal křemíku pěstuje ve vakuu.
Krystaly ze semen
Monokrystalický křemík se vyrábí pomocí tzv. pulleru. Pod tímto názvem se skrývá celá řada různých technologií se dvěma klíčovými částmi: vakuovou pecí a mechanismem, který krystal vtáhne do jeho tvaru. V komoře vakuová pec zahřívá polykrystalický křemík na extrémně vysoké teploty kolem 1.410 °C. Malý kousek monokrystalického křemíku, tzv. semínko, se umístí do středu a při otáčení se pomalu vytahuje nahoru. Semínko s sebou vytahuje roztavený křemík, který při stoupání tuhne. Tím vznikne dlouhá válcová tyčinka z čistého křemíku. Roztavený křemík je vysoce reaktivní, takže pro zachování jeho vysoké čistoty by neměl přijít do kontaktu s okolním vzduchem. Vzduch je proto z komory odváděn pomocí vývěvy Busch. Výsledkem je růstové prostředí bez znečišťujících látek a krystal nejvyšší kvality, který je připraven pokračovat ve své dlouhé cestě továrnou na polovodiče, aby se stal mikročipem.
Jeden krystal z mnoha
Příběh každého mikročipu začíná polykrystalickým křemíkem, což je forma křemíku složená z několika malých krystalů. V elektronickém průmyslu musí být křemík vysoce čistý. To obvykle znamená mezi 99,999 % a 99,999999999 % – maximálně jeden nekřemíkový atom na miliardu atomů křemíku. Pro výrobu mikročipu se musí polykrystalický křemík přeměnit na krystal, který se nazývá monokrystalický křemík. To je pro výrobu mikročipů velmi důležité: hranice zrn a nepravidelnosti v krystalové struktuře polykrystalického křemíku by jinak ovlivnily výkon hotového mikročipu. Existuje několik metod výroby monokrystalického křemíku, z nichž nejběžnější je Czochralskiho metoda, při které se krystal křemíku pěstuje ve vakuu.
Krystaly ze semen
Monokrystalický křemík se vyrábí pomocí tzv. pulleru. Pod tímto názvem se skrývá celá řada různých technologií se dvěma klíčovými částmi: vakuovou pecí a mechanismem, který krystal vtáhne do jeho tvaru. V komoře vakuová pec zahřívá polykrystalický křemík na extrémně vysoké teploty kolem 1.410 °C. Malý kousek monokrystalického křemíku, tzv. semínko, se umístí do středu a při otáčení se pomalu vytahuje nahoru. Semínko s sebou vytahuje roztavený křemík, který při stoupání tuhne. Tím vznikne dlouhá válcová tyčinka z čistého křemíku. Roztavený křemík je vysoce reaktivní, takže pro zachování jeho vysoké čistoty by neměl přijít do kontaktu s okolním vzduchem. Vzduch je proto z komory odváděn pomocí vývěvy Busch. Výsledkem je růstové prostředí bez znečišťujících látek a krystal nejvyšší kvality, který je připraven pokračovat ve své dlouhé cestě továrnou na polovodiče, aby se stal mikročipem.
Nejčistší místa na Zemi
V přírodním světě neexistuje něco jako skutečně čistý vzduch. Připomínáme si to za slunečných dnů, když si náhle všimneme, že kolem nás tančí prach ve slunečních paprscích. Ve skutečnosti se v každé kanceláři nachází až 3 500 000 000 drobných částic v každém kubickém metru vzduchu – některé z nich jsou pouhým okem neviditelné. V některých výrobních procesech, například v leteckém průmyslu, ve výrobě polovodičů a ve farmaceutickém průmyslu, může tato jinak běžná součást života vést ke kontaminaci produktů. Čisté prostory jsou proto nezbytné. Nejpřísnější povolují pouze 10 nejmenších částic ≥ 0,1 μm na kubický metr: hrubý ekvivalent jednoho sezamového semínka v olympijském bazénu.
Zařízení používají různé metody k udržení čistých prostor bez kontaminantů. Ty sahají od ochranných obleků a masek až po vzduchové sprchy, kde jsou pracovníci očištěni proudem čistého vzduchu, aby se z nich odstranily přetrvávající částice. V továrně na výrobu polovodičů nejsou vhodné ani parfémy, make-up a produkty na vlasy, protože i ty nejmenší částice mohou zničit sérii waferů.
Pokud tedy opravdu potřebujete čerstvý vzduch, zapomeňte na procházku v přírodě. Nejčistší vzduch na naší planetě se nachází v čistých prostorách.
V přírodním světě neexistuje něco jako skutečně čistý vzduch. Připomínáme si to za slunečných dnů, když si náhle všimneme, že kolem nás tančí prach ve slunečních paprscích. Ve skutečnosti se v každé kanceláři nachází až 3 500 000 000 drobných částic v každém kubickém metru vzduchu – některé z nich jsou pouhým okem neviditelné. V některých výrobních procesech, například v leteckém průmyslu, ve výrobě polovodičů a ve farmaceutickém průmyslu, může tato jinak běžná součást života vést ke kontaminaci produktů. Čisté prostory jsou proto nezbytné. Nejpřísnější povolují pouze 10 nejmenších částic ≥ 0,1 μm na kubický metr: hrubý ekvivalent jednoho sezamového semínka v olympijském bazénu.
Zařízení používají různé metody k udržení čistých prostor bez kontaminantů. Ty sahají od ochranných obleků a masek až po vzduchové sprchy, kde jsou pracovníci očištěni proudem čistého vzduchu, aby se z nich odstranily přetrvávající částice. V továrně na výrobu polovodičů nejsou vhodné ani parfémy, make-up a produkty na vlasy, protože i ty nejmenší částice mohou zničit sérii waferů.
Pokud tedy opravdu potřebujete čerstvý vzduch, zapomeňte na procházku v přírodě. Nejčistší vzduch na naší planetě se nachází v čistých prostorách.