Odchudzanie smartfona - Próżnia umożliwia uzyskanie coraz mniejszych mikroprocesorów

Odchudzanie smartfona - Próżnia umożliwia uzyskanie coraz mniejszych mikroprocesorów

Wielkość niektórych struktur używanych przy produkcji dzisiejszych mikroprocesorów jest mierzona w nanometrach. Procesów nie mogą zakłócać najmniejsze cząstki pyłu ani gazu. Próżnia stanowi zaporę przed nimi.
Microchip-Production-4.jpg

Dzisiaj praktycznie wszystko działa przy użyciu mikroprocesorów. Mają one szeroką gamę zastosowań: są montowane w samochodach, na liniach produkcyjnych, w smartfonach, a nawet automatach do kawy. Umożliwiają nam korzystanie z wielu funkcji dostępnych poprzez kliknięcie przycisku lub przeciągnięcie ekranu. Mogą one działać dzięki ogromnej mocy obliczeniowej, umieszczonej w coraz mniejszych jednostkach. Producenci mikroprocesorów obecnie stosują technologię 14 nanometrów, co oznacza, że najmniejsze jednostki funkcjonalne mają rozmiar właśnie 14 nanometrów. Dla porównania, średnica główki od szpilki wynosi około milion nanometrów.

Uchwyty i śluzy próżniowe

Przy takich rozmiarach cząstki pyłu działają jak gigantyczne głazy. Dlatego produkcja odbywa się w tak zwanych pomieszczeniach czystych z filtrowanym powietrzem, do których ludzie i obiekty mogą dostać się przez śluzę powietrzną tylko po gruntownym oczyszczeniu. W śluzach także stosuje się pompy próżniowe w celu odsysania cząstek z powierzchni za pomocą podciśnienia.

W pomieszczeniu czystym panuje niewielkie nadciśnienie, co sprawia, że nawet w przypadku nieszczelności nic nie może się do niego dostać. Wymagany stały przepływ powietrza jest dostarczany z góry. Odpowiedni zespół wyciągowy znajduje się w podwójnej podłodze pomieszczenia czystego. Krzemowe płytki, będące materiałem bazowym, na którym mocuje się mikroprocesory, są mocowane za pomocą próżniowego urządzenia utrzymującego (uchwytu) w celu zabezpieczenia na różnych etapach procesu produkcji.

Cząsteczki i jony

Do tej pory mieliśmy do czynienia z niską próżnią. Jednak w przypadku tworzenia struktur o mikroskopijnych rozmiarach wymagana jest wysoka próżnia. Dotyczy to na przykład osadzania metalu na krzemowych płytkach. Z jednej strony stosowane metale osiągają temperaturę wrzenia w stosunkowo niskich temperaturach. Z drugiej strony nawet niewielkie włączenia, choćby cząsteczek gazu, pogorszą przewodnictwo cienkich warstw płytki. To samo dotyczy implantacji jonów. W tym procesie jony przyspieszane w polu elektrycznym są kierowane na płytki i umieszczane w sieci krystalicznej.

Bez próżni stosowanie litografii EUV byłoby niemożliwe. W tym relatywnie nowym procesie skrajny ultrafiolet o bardzo małej długości fali jest wykorzystywany do odsłaniania małych struktur na powierzchni płytki. Promieniowanie EUV ulega całkowitemu pochłonięciu w powietrzu już po przebyciu kilku milimetrów. Bez zakłóceń może rozchodzić się wyłącznie w bardzo wysokiej próżni. Stosowanie tej technologii i podobnych metod jest niezbędne np. w celu ciągłego zmniejszania grubości naszych smartfonów przy nieustannym wzroście wydajności.

W kontekście półprzewodników pojęcie węzła technologicznego dotyczy minimalnej wielkości ścieżki przewodzącej mikroukładu możliwej do uzyskania w procesie produkcji – wielkość ta ciągle maleje.

Pierwszy węzeł mierzył 10 mikrometrów. Według dzisiejszych standardów jego grubość można porównać z wężem ogrodowym. Obecnie w masowej produkcji stosowany jest rozmiar 14 nanometrów. Jednakże istnieją już mikroprocesory wykorzystujące technologię 10 nm, a nawet 7 nm. Zgodnie z przewidywaniami komitetu International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS) około roku 2020 zostanie osiągnięta wielkość 5 nm.

Nowy węzeł technologiczny umożliwi zmniejszenie powierzchni mikroprocesora o około połowę. Rozwój wydajności obwodów mikroelektronicznych odbywa się zgodnie z prawem Moore'a. Na jego mocy złożoność mikroprocesorów wzrasta dwukrotnie co 12–24 miesięcy przy minimalnym wzroście ceny komponentów.


Subskrybuj biuletyn „World of Vacuum"!
Subskrybuj teraz, aby otrzymywać najnowsze ciekawe wiadomości z branży urządzeń próżniowych.

SUBSKRYBUJ