نبذه مختصره عن المعالجات

من طرف **Admin** الثلاثاء 03 أغسطس 2010, 1:05 pm

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

هل سبق لك أن تساءلت عن كيفية المعالجات الدقيقة و التى تتم بواسطة المعالج داخل جهازك
وهل سبق لك أن تساءلت عن كيفية تصنيع تلك المعالجات ؟

-----------------------------------------

و
هذا ما سوف نقوم به فى هذا الموضوع و هو تسليط الضوء على عملية تصنيع
المعالج برعاية شركة إنتل و هى إحدى الشركات الرائدة فى هذا المجال

صناعة المعالج من الرمال إلى السليكون

الجولة الأولى و التى سوف نتابع فيها عملية التصنيع
-------------------------------------------------

و لكن دعنا اولا نتعرف طريقة التصنيع بشكل علمى

-------------------------------------------------

مادة السليكون

و هى الأساس فى جميع معالجات
إنتل و الميكروبروسيسور هو دائرة مبنية على قطع صغيرة جدا من السليكون و
تستخدم مادة السليكون لانها من اشباه الموصلات و أشباه الموصلات هي فئة من المواد الوسط و التى تعتبر موصلة و عازلة للكهرباء فى نفس الوقت بمعنى أن مادة السيلكون يمكن تغييرها لتكون إما عازل و التي تمنع الشحنة الكهربائيةأو موصل والتي تسمح للشحنة الكهربائية بالمرور
-------------------------------------------------

الإنتاج

صناعة المعالجات تعتبرعملية معقدة فهى تتطلب حوالى 300 خطوة من بداية التصنيع حتى إتمام العملية

[فصناعة المعالج تعتبر بمثابة البناء بمعنى انه يتم وضع طبقات من المواد بتتابع فوق حلقات السليكون الرقيقة

و هذه الحلقات تتكون من مواد كميائية و غازات وضوء و هذه الطبقات تسمى رقائق و هذه القائق او الحلاقات تكون عادة بإرتفاع 300 مم وقطرها حوالى 12 بوصه
و هى مصنعة من السليكون و مصدر مادة السليكون هو الرمال و التى تيم
تطهيرها و إسالتها و تجميدها على شكل انابيب إسطوانية الشكل تسمى سبائك و
التى يتم تقطيعها إلى رقائق و التى يتم صقلها حتى تصبح ملساء السطح كالمرآة
اللامعة و بدون اى شوائب

و فى صناعة الرقائق توضع طبقات
رفيعة جدا عبارة عن قوالب مصنعة من مواد مصممة تصميم محسوب بدقة متناهية و
عناية فى شريحة سليكون فارغة و هذه القوالب متناهية فى الصغر حتى يمكن وضع
مئات من المعالجات على رقاقة واحدة و نظرا غلى ان هذه القوالب صغيرة جدا
فإنه عادة من الصعب إيداع المادة فى المكان المطلوب بالضبط على الرقائق
وبناء على ذلك فإن طبقات المادة تودع عبر كامل سطح الرقاقة فبالتالى المواد
الغير مرغوب فيها يتم إزالتها و يترك القالب المنشود من تلك الطبقات

و في حين أن هناك أكثر من 300 خطوة او عملية لجعل المعالج قادر على العمل فإنه يمكن تلخيص عملة صنع الشرائح في عدد قليل من الخطوات التي تنطوي على خلق الخصائص موصل ، والاختبار ، والتعبئة والشحن.

-------------------------------------------------

خلق خصائص الموصل

تبدأعملية صناعة المعالج بوضع
طبقة عازلة من ثاني أكسيد السيليكون على سطح رقاقة مصقول و هذه الطبقة تلعب
دور البوابة الكهربائية و التى تسمح بتدفق او إعاقة التيار الكهربى داخل
الرقاقة و ترزع طبقة ثانى اكسيد السليكون على سطح الرقاقة بواستط افران ذات
درجات حرارة عالية جدا و تحدد درجة حرارة الفرن المستخدم لوضع تلك الطبقة
على ثمك الطبقات و عددها و الوقت المستغل لزرعها

-------------------------------------------------

رحلة الضوء او Photolithography

و فى هذه المرحلة يتم طباعة دائرة من قوالب مكونة من مادة مؤقته حساسة للضوء على سطح الرقاقة تسمى photo resist و يتخللها شعاع من الأشعة البنفسجية عبر النقاط الخالية فى هذه الطبقة و تسمى photo mask اى القناع الضوئى او mask
القناع و هو يقوم بكشف المساحات الخالية من المقاومة الضوئية و حجبها لان
التعرض للضوء يؤدى إلى تغير المركب الكميائى للمقومة الضوئية و تحللها فى
الأمكن الغير محمية بهذا القناع و يتم إزالة المناطق المعرضة للضوء من
المقاومة الضوئية عن طريق عملية تسمى الحفر ثم يتم إزالة الجزء المتبقى من
المقاومة الضوئية تراكة قالب من السليكون على الشريحة و طبعا إحنا ذكرنا فى
بداية العملية إن هذا القلب الحساس للضوء هو قالب مؤقت فى عملية اللتصنيع
ثم بعد ذلك توضع طبقات من مواد
إضافية ، مثل البولي سيليكون الموصل الكهرباء ، وتودع على رقاقة إضافية عن
طريق الطباعة الحجرية والحفر و كل طبقة من المواد لها قالب فريد من نوعه فإنها معا تشكل شريحة من الدوائر في هيكل ثلاثى الابعاد.

-------------------------------------------------

عملية التنشيط

و فى هذه العملية يتم قصف الأماكن المكشوفة من المقاومة الضوئية بوابل من المطر الايونى و المكون من

عدد من الشوائب الكميائية
الختلفة و لكن قبل زرع تلك الأيونات فى سطح الشريحة يجب اولا حماية المناطة
الغير مراد تنشيطها بواستط المقاومة الضوئية و عملية زراعة هذه الأيونات
السبب فيها انها تقوم بإمداد الشرائح بشحنات سالبة و موجبة لذا تقوم بتغيير
الطريقة التى يوصل بها السليكون الشحنات الكهربية فى هذه المناطق و هذه
الشحنات الكهربية تعمل على مساعدة الترانزيستور فى عملية التشغيل و الإيقاف
وبالتالي يمر تيار كهربائي من خلال بوابة الترانزستور
-------------------------------------------------

مرحلة الإتصال

و لكى يتم خلق إتصال بين
الطبقات الإضافية الموضوعة على الرقائق شكلت نوافذ بإعادة وضع القناع و
الحفر لوضع المعدن الموصل و هو من النحاس لانه يعد من افضل المواد الموصلة
ويوضع النحاس فى تلك النوافذ لخلق إتصال بين طبقات الرقائق و
الترانزيستورات

-------------------------------------------------

مرحلة الإختبار

بمجرد إتمام عملية زرع الطبقات يتم إعداد الرقائق للاختبارمن أجل الصمود في وجه العمليات والمعدات المستخدمة في عملية التصفيف و الرقائق يجب ان تكون ثميكة نسبيا و ثمكها لابد ان يخفض او يصغر بنسبة 33 %
قبل تقطيعها إلى معالجات منفردة لذا فإن الرقائق تمر بعدد من المراحل
الجادية و التى تقوم يتصغير ثمك الرقائق و ايضا لازالة الشوائب العالقة على
سطحها الخلفى بعد إتمام تلك العملية يتم وضع طبقة من من مواد أخرى على
السطح الخلفى الغير موصل حتى يمكن خلق إتصال كهربى بين السطح الخلفى
للرقاقة و الرقاقة التى تليها فى أثناء عملية التجميع
بإنتهاء هذه العملية يتم إختبار
الجودة لكل خطوة فى عملية التجميع و إختبار المكونات المنفصلة مثل
الترانزستورات و المقاومات و المكثفات ما إذا كانت تعمل بشكل جيد او انه
حدثت مشكلة اثناء عملية التجهيز و يتم تحليل النتائج لكشف المشكلة و العمل
على تخطيها
-------------------------------------------------

مرحلة تغليف الرقائق

بعد أن يتم اختبار الرقائق يتم إرسالها إلى مصانع التجميع حيث يتم تقطيعها إلى مستطيلات تسمى die و كل مستطيل يحتوى على دائرة متكاملة و يتم تقطيعها بواستط منشار دقيق و يتم تجاهل المستطيلا الغير فعالة و تسمى The non-functional dies ثم بعد ذلك يتم تجميع المستطيلات المنفردة او الفردية individual dies
فى اغلفة و هذه الأغلفة تقوم بحماية المستطيلات من البيئة الخارجية و تمد
المستطيلات بالإتصالى الكهربائى بينه وبين لوحة الدوائر الكهربية و التى
سيتم تركيبها لاحقا ثم يتم وضع كرات صغيرة جدا من القصدير على المناطق
المحددة من المستطيل حتى يتم التوصيل بينها و بين الغلاف و بهذا الشكل يكون
هناك سبيل لمرور الكهرباء اللوحة المطبوعة إلى الرقائق المغلفة و العكس ثم
بعد تجميع الغلاف يجرى للمعالج عملية إختبار للتأكد من المستطيلا او
الرقائق المجمعة هل ما زالت فعالة و نشطة اما الوحدات الغير فعالة او الغير
حيوية يتم إستبعدها
بالنسبة للوحدات النشطة تمر
بإختبار الإجهاد و خلال هذا الإختبار يتم إختبار كل وحدة منفصل من خلال طرح
نسبة الرطوبة ومستويات مختلفة في درجة الحرارة وفحص مستويات أداء
الكهربائية الساكنة بعد إنهاء إختبار الإجهاد تخضع الوحدات لإختبار تحديد
المستوى الوظيفى للقطعة

-------------------------------------------------

مرحلة التعبئة

بعد إجتياز مراحل إختبار
الإجهاد و الكفاءة و إستبعاد الوحدات الغير فعالة يتم وضع المعالجات فى
صناديق محددة و هذا يتوقف على سرعة و قوة اداء الوحدة

بعض الصور من داخل مصنع إنتل

الجولة الأخيرة و فيها سوف نتجول داخل احد مصانع شركة Intel

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]