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Mucho se escucha sobre la importancia de los procesadores en la mayoría de los equipos electrónicos que usamos en nuestra vida diaria —y, por mucho que todos hayamos escuchado el nombre de esta pieza, es común que tengamos poco conocimiento sobre cómo se desarrolla y instalado en los dispositivos.
Pensando en ello, el showmetech preparó este especial que explica cómo se producen los procesadores, explicando desde sus funciones hasta el proceso de creación y fabricación. Verificar:
Vea el video en el Canal Showmetech:
¿Cuál es la función del procesador?
En una respuesta objetiva, o procesador es el componente de una computadora que ejecuta las instrucciones y tareas que hacen que el equipo funcione. Es responsable de procesar datos y ejecutar instrucciones de software, como calcular, almacenar y obtener información.
En otras palabras, el procesador es el equivalente al cerebro humano en la computadora, ya que realizará varias funciones fundamentales para el funcionamiento y permitirá que varias actividades ocurran simultáneamente. La parte se encarga de procesar los datos recibidos en formato binario 0 y 1, y los interpreta en base a las instrucciones almacenadas en su memoria interna.
En el pasado, los procesadores tenían un solo núcleo. Hoy, sin embargo, pueden tener múltiples núcleos para manejar de manera más eficiente múltiples entradas simultáneamente. Por ejemplo, hay procesadores Dual-Core (2 núcleos), Quad-Core (4 núcleos), e incluso procesadores de 32 núcleos como el AMD Ryzen Threadripper 3970X en equipos de alto rendimiento.
Así, una computadora puede realizar varias tareas al mismo tiempo, permitiéndote, por ejemplo, editar texto en un programa, escuchar música en otro y navegar por Internet. El concepto también se aplica a los videojuegos modernos, que procesan no solo el juego en sí, sino también las interfaces de menú de las consolas. en streaming y otros recursos.
La importancia del silicio
Definitivamente has oído hablar de Valle del Silicio y sabes que el material es importante para varios componentes en el mundo de la tecnología, pero ¿te has parado a pensar por qué? El silicio se utiliza como componente principal en siliconas, vidrios, cementos, cerámicas, y la razón de su abundante uso en varias áreas es precisamente su alta disponibilidad, ya que se considera el segundo elemento más encontrado en la superficie terrestre, solo por detrás del oxígeno.
En la industria tecnológica, la razón por la cual el silicio es tan importante está relacionado con los transistores, una pieza que tiene la función de amplificar una corriente eléctrica u obstruir su paso, dependiendo de su configuración en el circuito.
Toda la base de nuestra tecnología moderna nace en el concepto de transistor creado por John Bardeen y Walter House Brittain en 1947 en los laboratorios de Teléfono de campana y, a su vez, este dispositivo está fabricado con silicio.
Además de sus características y disponibilidad, el silicio se considera un elemento fácil de trabajar y los científicos han descubierto formas de convertirlo en cristales perfectamente ordenados, con la producción de cristales de silicio casi perfectos, cortados en pequeñas láminas conocidas como obleas, siendo fundamental para la fabricación de chips informáticos.
La fabricación de procesadores.
Como se mencionó anteriormente, el oblea El silicio es extremadamente importante, ya que es el componente básico para la creación de cualquier chip de procesador. Además, es extremadamente importante que se produzca en un lugar completamente controlado, ya que debe estar compuesto por un 99,9999 % de silicio puro, lo que exige un proceso costoso y complicado de fabricar, con cada oblea de 30 centímetros con un costo de más de US$ 20 mil para empresas como Intel.
A continuación, se representará el proceso de fabricación de un transistor individual, ya que es imposible representar didácticamente la construcción de todos los procedimientos simultáneamente. Sin embargo, la técnica para construir un procesador 2 Core Duo implica la construcción de 291 millones de estos transistores.
La primera parte del proceso consiste en oxidar la capa superior del oblea (1), transformándolo en dióxido de silicio (2) y, a partir de ahí, esta superficie será la base para la construcción del transistor que compondrá el procesador. A continuación, se aplicará una capa de material fotosensible (3) y se realizará el proceso de litografía, que consiste en emitir una luz ultravioleta en algunas zonas de la superficie, siendo este patrón diferente para cada procesador debido al diseño que se va a realizar. Ser obtenido.
Tras la exposición a la luz en la litografía, las piezas se transformarán en una sustancia gelatinosa que será eliminada mediante un baño químico, quedando las capas de las zonas expuestas de dióxido de silicio y las demás que queden cubiertas por la capa fotosensible restante (4). El siguiente paso es un nuevo baño químico de diferentes compuestos para eliminar las partes desprotegidas de dióxido de silicio, dejando solo lo que tiene la capa que pasó por la litografía encima (5) y, finalmente, se elimina la parte fotosensible restante, quedando solo el capa de dióxido de silicio necesaria en el diseño de la estructura.
En el proceso hasta ahora, se ha hecho una capa de transistores. Sin embargo, normalmente un transistor tiene varias capas dependiendo de su complejidad, por lo que se inicia la construcción de su segunda capa (7), siendo recubierta nuevamente por dióxido de silicio y manteniendo el diseño realizado anteriormente por debajo. El proceso anterior se repite para los procesos de imágenes en el texto en 8, 9, 10 y 11 con la aplicación de la capa fotosensible y la remoción por baño químico, quedando con el dióxido de silicio necesario.
En medio de este proceso, hay un paso de introducción de impurezas (12), que son iones. Esto será necesario para el oblea de silicio se convierte en un material conductor y estos iones quedarán adheridos únicamente en la capa expuesta en el proceso anterior a las capas de dióxido de silicio. El siguiente paso es la aplicación de una tercera capa utilizando los mismos conceptos anteriores en las imágenes 13, 14, 15 y 16.
Finalmente, el proceso está casi terminado después de su tercera capa con una estructura elaborada. Luego, se aplica una fina capa de metal con una técnica avanzada que tiene un espesor de solo 3 átomos (17) y, para concluir, se vuelve a realizar el proceso de litografía para eliminar las partes no deseadas al final del proceso (18).
Todo este complejo proceso se lleva a cabo simultáneamente para miles de transistores que compondrán la estructura interna de nuestro procesador, y en la producción real se utilizan máscaras que contienen todos los componentes del procesador con la construcción de sus capas y, al final de la tarea, el procesador estará completo con toda su complejidad.
miniaturización
La industria tecnológica ha conseguido aumentar la capacidad de los procesadores sin aumentar su tamaño físico, gracias a la nanotecnología. La nanotecnología es una rama de la ciencia que se enfoca en elementos de tamaño nanométrico. Un nanómetro equivale a la millonésima parte de un milímetro, mientras que un micrón equivale a una milésima de milímetro.
Con la ayuda de la nanotecnología, los transistores de los chips se pueden hacer cada vez más pequeños. Por ejemplo, el procesador Intel 486 tenía alrededor de 1 millón de transistores de aproximadamente 1 micrón de tamaño. Los últimos procesadores, como el Intel Core Duo 2, tienen aproximadamente 291 millones de transistores con tecnología de fabricación de 0,045 micras (45 nanómetros).
La industria tecnológica se enfrentará a un límite físico, donde será imposible reducir más los transistores, que ya estarán formados por unos pocos átomos. Sin embargo, ya se están realizando investigaciones para encontrar una solución a este problema. Uno de ellos es la computación cuántica, que no solo supera los límites físicos de los procesadores clásicos, sino que también podría revolucionar la computación en su conjunto.
Encapsulación y definición de modelos
Una vez finalizado el proceso de litografía y construcción del procesador, se probará cada una de las partes mediante sondas eléctricas, permitiendo energizar cada núcleo. O oblea luego se cortará en un proceso conocido como “cortar en cubitos” para que se produzca el encapsulado de cada procesador con etiqueta y diferentes modelos y familias.
Una curiosidad es que por lo general a los fabricantes les gusta AMD e Intel mantener una línea de producción para cada procesador y sus diferencias entre ellos como Core duo 2.4 GHz y un Core duo 2.96 GHz se debe a las variaciones que se pueden producir en la línea de producción. Luego, se lleva a cabo un proceso de identificación de estas diferencias para adaptar cada procesador a una identificación con sus propias especificaciones.
Y con eso, el procesador finalmente está terminado. ¿Te pareció interesante el proceso? ¡Dinos en los comentarios!
Texto corregido por: Dacio Castelo Branco
Véase también
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fuente: Hardware, Semiconductores: Fundamentos, Técnicas y Aplicaciones e Organización y diseño de computadoras: la interfaz de hardware/software.
