Processo de Fabrico dos Microprocessadores

processo de fabrico dos microprocessadores

Student: Subham Shrestha e Flávio António

XX/XX/20XX

TABLE OF CONTENTS

07.Deposição

08.Teste e embalagem

01.INtrodução

09.Desafios na fabricação

06.Implantação Iônica

10.Conclusão

13.fim

12.bibliografia

05.Gravura

04.Fotolitografia

03.Wafer Fabrication Overview

02.Visão Geral do Processo de Fabricação

01. Introdução

Introdução aos microprocessadores

Um microprocessador é o cérebro de um computador ou de qualquer dispositivo eletrônico. É um circuito integrado (IC) que executa todas as funções de uma unidade central de processamento (CPU) em um único chip. Os microprocessadores estão presentes em eletrônicos do dia a dia, como smartphones, computadores, tablets e até eletrodomésticos.

02. Visão Geral do Processo de Fabricação

Visão Geral do Processo de Fabricação

O processo começa com o silício, principal material utilizado em semicondutores. O silício é transformado em wafers e vários microprocessadores são criados em um único wafer. O processo de fabricação pode ser dividido em várias etapas principais:

• Extração de silício e preparação de wafer: O silício puro é extraído da areia e cortado em wafers finos.
• Fotolitografia: Padrões de circuito são transferidos para o wafer usando exposição à luz.
• Gravura: O material indesejado é removido para definir os caminhos do circuito.
• Dopagem e implantação iônica: As propriedades elétricas do silício são modificadas.
• Deposição e camadas: Camadas de materiais são adicionadas para construir a arquitetura do microprocessador.
• Teste e embalagem: Os microprocessadores são testados quanto a defeitos e depois embalados para integração nos dispositivos.

03. Wafer Fabrication Overview

Extração de Silício e Preparação de Wafer

• Matéria-prima: O dióxido de silício (SiO₂), ou areia, é abundante e é o material chave para microprocessadores.
• Processo de Purificação: A areia passa por um processo químico (processo Siemens) para criar silício policristalino muito puro.
• Formação de Wafer: Um grande lingote de silício puro é formado por fusão e resfriamento lento. Este lingote é cortado em finas bolachas circulares, normalmente com 200 mm ou 300 mm de diâmetro.
• Essas bolachas são polidas até obter uma superfície espelhada para as etapas posteriores.

04. Fotolitografia

Fotolitografia: Criando Padrões de Circuito

• Fotomáscara: Uma fotomáscara é um modelo usado para definir o circuito microscópico do wafer. Ele contém um padrão dos caminhos elétricos.
• Aplicação fotorresistente: Um material sensível à luz chamado fotorresiste é aplicado ao wafer.
• Exposição à luz: O wafer é exposto à luz ultravioleta (UV) através da fotomáscara. A luz altera a estrutura química do fotorresiste.
• Revelação: O fotorresiste é então revelado, deixando um padrão preciso do desenho do circuito no wafer.
• Este processo é repetido várias vezes para diferentes camadas.

05. Gravura

Gravura: Esculpindo os Circuitos

• Gravura úmida: envolve o uso de produtos químicos para dissolver as partes expostas do wafer onde o material não é necessário.
• Gravura a Seco (Gravação por Plasma): O plasma (gás ionizado) é usado para remover material indesejado, bombardeando-o com íons, proporcionando um controle mais preciso sobre o processo de remoção.
• Importância: A gravação cria caminhos microscópicos para a eletricidade viajar dentro do microprocessador. É essencial para definir a arquitetura dos circuitos do wafer.

06. Implantação Iônica

06. METhODOLOGy

Dopagem e implantação iônica

• Implantação de íons: Para controlar como a eletricidade se move através do silício, impurezas específicas (dopantes) como boro ou fósforo são introduzidas na estrutura do silício. Isso altera a condutividade do wafer.
• Regiões tipo P e tipo N: Essas regiões controlam o fluxo de corrente elétrica. O silício do tipo N possui elétrons extras (carga negativa), enquanto o silício do tipo P possui "buracos" (carga positiva).
• Objetivo: A dopagem permite o controle preciso da capacidade do silício de conduzir eletricidade, o que é vital para o funcionamento do transistor.

07. Deposição

Deposição: Construindo as Camadas do Microprocessador

• Deposição: Várias técnicas de deposição, como Deposição Química de Vapor (CVD) e Deposição Física de Vapor (PVD), são usadas para aplicar filmes finos de materiais como metais e isolantes ao wafer.
• Camadas: Um microprocessador consiste em múltiplas camadas, cada uma servindo funções diferentes. Essas camadas incluem camadas condutoras (metal), camadas isolantes (óxido) e camadas protetoras.
• Objetivo: Cada camada contribui para a arquitetura do microprocessador, agregando complexidade e aumentando seu poder de processamento.

08.Teste e embalagem

Testando os microprocessadores

• Depois que os microprocessadores são fabricados, eles passam por testes funcionais rigorosos para garantir que funcionem conforme projetado. Os chips defeituosos são descartados.

• Rendimento: A porcentagem de chips funcionais em um wafer é chamada de rendimento. Taxas de rendimento mais altas significam que menos chips são desperdiçados.

Empacotando o microprocessador

• The chips are cut from the wafer and encased in protective housing (usually plastic or ceramic), which also provides connectors to attach the chip to other components.

• Etapa final: O microprocessador embalado está então pronto para integração em vários dispositivos eletrônicos, como computadores e smartphones.

09. Desafios na fabricação

Desafios na fabricação

• Diminuindo os tamanhos dos transistores
• Gerenciamento de rendimento
• Eficiência energética vs. desempenho
• Visual

10. Conclusão

Conclusão: O Futuro da Fabricação de Microprocessadores

• Empilhamento de chips 3D: em vez de apenas encolher os transistores, os fabricantes estão procurando empilhar camadas de transistores em três dimensões, aumentando o desempenho sem miniaturização adicional.
• Litografia Ultravioleta Extrema (EUV): Uma nova tecnologia que usa comprimentos de onda mais curtos de luz para criar padrões de circuito ainda mais finos, ultrapassando os limites da fotolitografia.
• O que vem a seguir? A indústria está se concentrando em aumentar o poder de processamento e, ao mesmo tempo, reduzir o consumo de energia, ultrapassando os limites da miniaturização e da eficiência.

Bibliographic

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• 6 crucial steps in semiconductor manufacturing. Em linha. ASML. [s. d.]. Disponível em: https://www.asml.com/en/news/stories/2021/semiconductor-manufacturing-process-steps. [consult. 24/10/2024].
• O que é um microprocessador e para que serve? Descubra! Em linha. Victor Vision. [s. d.]. Disponível em: https://victorvision.com.br/blog/o-que-e-um-microprocessador/. [consult. 24/10/2024].
• CONTRIBUIDORES DOS PROJETOS DA WIKIMEDIA. Microprocessador – Wikipédia, a enciclopédia livre. Em linha. Wikipédia, a enciclopédia livre. 06/03/2004. Disponível em: https://pt.wikipedia.org/wiki/Microprocessador. [consult. 24/10/2024].