Intel işlemciler NEREDE üretiliyor?

Daha önceki bir yazımda da yazdığım gibi, şu an Intel'in 32nm teknolojisini kullanan işlemcilerin seri üretimini yapabilen 4 fabrikası var: Oregon'da D1D ve D1C, Arizona'da Fab 32 ve New Mexico'da Fab 11X.
Bakalım nasıl çalışıyorlar

Her Intel proses üretim tesisinin yüksekliği 300 mm'lik silikon plakaların değeri 21'dir metre ve alan 100 bin metrekareye ulaşıyor Hendek Tesis binasında 4 ana seviye bulunmaktadır Vnya: Havalandırma sistemi seviyesi Mikroişlemci milyonlarca transistörden oluşur - silikonun üzerine düşen en küçük toz zerresi - plakadaki binlerce transistörü yok edebilecek kapasitede Hendek Bu nedenle mikro üretimin en önemli koşulu Roprosesörler odanın steril temizliğidir ny. Havalandırma sisteminin seviyesi üstte bulunur yerde - burada özel sistemler var, %100 hava temizleme, kontrol gerçekleştiren Üretim alanlarında sıcaklık ve nemi düzenler tesisler. Sözde “Temiz odalar” sınıflara ayrılır (toz parçacıklarının sayısına bağlı olarak) birim hacim başına) ve yaklaşık olarak en iyisi (sınıf 1) Cerrahi ameliyathaneden 1000 kat daha temiz. İçin titreşimleri ortadan kaldırmak için temiz odalar bulunur kendi titreşime dayanıklı temeli üzerinde. Temiz oda seviyesi Zemin birkaç futbol sahasının alanını kapsıyor - Mikroişlemcilerin yapıldığı yer burasıdır. Spe- özel otomatik sistem gerçekleştirir Plakaların tek bir üretimden hareketi başka bir istasyona. Arıtılmış hava şu şekilde sağlanır: Tavanda bulunan havalandırma sistemi ve bulunan özel deliklerden dökülür yerde. Tesislerin sterilitesine yönelik artan gereksinimlere ek olarak, Bize göre orada çalışan kişinin de “temiz” olması gerekiyor sonal - uzmanlar yalnızca bu seviyede çalışır koruyan steril giysiler içinde (teşekkürler) pillerle çalışan dahili filtreleme sistemi kaplar) tekstil mikropartiküllerinden silikon levhalar toz, saç ve cilt parçacıkları. Alt düzey Fa-ların çalışmasını destekleyen sistemler için tasarlanmıştır. tuğlalar (pompalar, transformatörler, güç dolapları vb.) Büyük borular (kanallar) çeşitli teknolojileri iletir kimyasal gazlar, sıvılar ve egzoz havası. Uzman- çalışan giyim bu seviye bir kask içerir, koruyucu gözlükler, eldivenler ve özel ayakkabılar. Mühendislik seviyesi

Bu seviyede bir fabrika inşa etmek yaklaşık 3 yıl ve yaklaşık 5 milyar alır - bu, tesisin önümüzdeki 4 yıl içinde "yeniden ele geçirmesi" gereken miktardır (yeni bir teknolojik süreç ve mimari ortaya çıktığında, gerekli verimlilik çünkü bu saatte yaklaşık 100 çalışan silikon levha anlamına gelir). Bir tesis inşa etmek için ihtiyacınız olacak:
— 19.000 tondan fazla çelik
— 112.000 metreküpten fazla beton
— 900 kilometreden fazla kablo

Mikroişlemciler NASIL YAPILIR?

Teknik olarak, modern bir mikroişlemci, birkaç milyar öğeden oluşan ultra büyük bir entegre devre biçiminde yapılır - bu, insan tarafından yaratılan en karmaşık yapılardan biridir. Herhangi bir mikroişlemcinin temel elemanları ayrı anahtarlardır - transistörler. Engelleme ve geçişe izin verme elektrik(açık-kapalı) bilgisayar mantık devrelerinin iki durumda yani ikili sistemde çalışmasını sağlarlar. Transistör boyutları nanometre cinsinden ölçülür. Bir nanometre (nm), metrenin milyarda biridir.

Kısaca, bir işlemcinin üretim süreci şuna benzer: özel ekipman kullanılarak erimiş silikondan silindirik tek bir kristal büyütülür. Ortaya çıkan külçe soğutulur ve yüzeyi dikkatlice düzleştirilen ve ayna parlaklığına kadar parlatılan "krep" halinde kesilir. Daha sonra yarı iletken fabrikaların “temiz odalarında” fotolitografi ve gravür kullanılarak silikon plakalar üzerinde entegre devreler oluşturuluyor. Plakaları yeniden temizledikten sonra laboratuvar uzmanları, işlemcilerin mikroskop altında seçici testlerini gerçekleştirir - eğer her şey "tamam" ise, bitmiş plakalar daha sonra mahfazalara kapatılacak ayrı işlemciler halinde kesilir.

Tüm sürece daha ayrıntılı olarak bakalım.

Başlangıçta SiO2, ark fırınlarında (yaklaşık 1800°C sıcaklıkta) kokla indirgenen kum formunda alınır:
SiO2 + 2C = Si + 2CO

Bu tür silikonlara “teknik” denir ve saflığı% 98-99,9'dur. Üretim işlemcileri, milyar silikon atomu başına birden fazla yabancı atom içermemesi gereken, "elektronik silikon" adı verilen çok daha saf bir ham maddeye ihtiyaç duyar. Bu seviyeye kadar saflaştırmak için silikon kelimenin tam anlamıyla “yeniden doğar”. Teknik silikonun klorlanmasıyla silikon tetraklorür (SiCl4) elde edilir ve bu daha sonra triklorosilan'a (SiHCl3) dönüştürülür:
3SiCl4 + 2H2 + Si ↔ 4SiHCl3

Ortaya çıkan silikon içeren yan ürünlerin geri dönüştürülmesini kullanan bu reaksiyonlar maliyetleri azaltır ve çevre sorunlarını ortadan kaldırır:
2SiHCl3 ↔ SiH2Cl2 + SiCl4
2SiH2Cl2 ↔ SiH3Cl + SiHCl3
2SiH3Cl ↔ SiH4 + SiH2Cl2
SiH4 ↔ Si + 2H2

Ortaya çıkan hidrojen birçok yerde kullanılabilir ancak en önemlisi “elektronik” silikonun saf, çok saf (%99,9999999) elde edilmiş olmasıdır. Biraz sonra, potadan yavaş yavaş çekilen bu tür silikon eriyiğine bir tohum ("büyüme noktası") indirilir. Sonuç olarak, bir yetişkinin boyunda tek bir kristal olan "boule" adı verilen bir kristal oluşur. Ağırlık uygundur - üretimde böyle bir topun ağırlığı yaklaşık 100 kg'dır.

Külçe “sıfır” :) ile zımparalanır ve elmas testere ile kesilir. Çıktı, yaklaşık 1 mm kalınlığında ve 300 mm çapında (~12 inç; bunlar HKMG, High-K/Metal Gate teknolojisi ile 32 nm işlem için kullanılanlardır) levhalardır (kod adı "wafer").

Şimdi en ilginç şey, gelecekteki işlemcinin yapısını cilalı silikon levhalara aktarmanın, yani silikon levhanın belirli alanlarına, sonuçta transistörler oluşturan yabancı maddelerin sokulmasının gerekli olmasıdır. Nasıl yapılır?

Sorun, koruyucu bir fotomask kullanılarak yüzey katmanının seçici olarak aşındırılması işlemi olan fotolitografi teknolojisi kullanılarak çözülür. Teknoloji “ışık şablonu-fotorezist” ilkesi üzerine kuruludur ve şu şekilde ilerlemektedir:
— Bir desenin oluşturulacağı silikon alt tabakaya bir malzeme tabakası uygulanır. Üzerine bir fotodirenç uygulanır - ışıkla ışınlandığında fiziksel ve kimyasal özelliklerini değiştiren, ışığa duyarlı bir polimer malzeme tabakası.
— Pozlama bir fotoğraf maskesi aracılığıyla gerçekleştirilir (fotoğraf katmanının kesin olarak ayarlanmış bir süre boyunca aydınlatılması)
— Harcanan fotorezistin çıkarılması.
İstenilen yapı bir fotomask üzerine çizilir - kural olarak bu, üzerine opak alanların fotografik olarak uygulandığı bir optik cam levhadır. Bu tür şablonların her biri gelecekteki işlemcinin katmanlarından birini içerir, bu nedenle çok doğru ve pratik olmalıdır.

Plaka, belirli konumlardan plakanın yüzeyinin altına nüfuz eden ve silikonun iletken özelliklerini değiştiren (yeşil alanlar gömülü yabancı atomlardır) bir iyon akışı (pozitif veya negatif yüklü atomlar) tarafından ışınlanır.

Fotoğrafçılıkta ışık, negatif filmden geçerek fotoğraf kağıdının yüzeyine çarpıyor ve kağıdın kimyasal özelliklerini değiştiriyordu. Fotolitografide prensip benzerdir: ışık, bir fotomaskeden bir fotorezistin üzerine geçirilir ve maskeden geçtiği yerlerde, fotorezistin ayrı bölümleri özellikleri değiştirir. Işık radyasyonu, alt tabakaya odaklanan maskeler aracılığıyla iletilir. Hassas odaklama için, maskede kesilen görüntüyü çip boyutuna indirgemekle kalmayıp aynı zamanda onu iş parçasına doğru bir şekilde yansıtabilen özel bir mercek veya ayna sistemi gereklidir. Basılı levhalar genellikle maskelerin kendisinden dört kat daha küçüktür.

Harcanan tüm fotorezist (ışınlamanın etkisi altında çözünürlüğünü değiştiren) özel bir kimyasal çözelti ile uzaklaştırılır - bununla birlikte, aydınlatılmış fotorezistin altındaki substratın bir kısmı da çözülür. Alt tabakanın maske tarafından ışıktan korunan kısmı çözülmeyecektir. Bir iletken veya gelecekteki aktif bir eleman oluşturur; bu yaklaşımın sonucu, mikroişlemcinin her katmanında farklı devre modelleridir.

Nitekim donör (n-tipi) veya akseptör (p-tipi) safsızlıkları dahil ederek gerekli yerlerde yarı iletken yapılar oluşturmak için önceki adımların tümü gerekliydi. Diyelim ki silikonda p-tipi taşıyıcıların yoğunlaştığı bir bölge, yani delik iletim bölgesi oluşturmamız gerekiyor. Bunu yapmak için levha, implanter adı verilen bir cihaz kullanılarak işlenir; muazzam enerjiye sahip bor iyonları, yüksek voltajlı bir hızlandırıcıdan ateşlenir ve fotolitografi sırasında oluşturulan korumasız bölgelere eşit şekilde dağıtılır.

Dielektrik kaldırıldığında iyonlar korumasız silikon tabakasına nüfuz eder, aksi takdirde dielektrik içinde "sıkışıp kalırlar". Bir sonraki aşındırma işleminden sonra kalan dielektrik uzaklaştırılır ve lokal borun bulunduğu plaka üzerinde bölgeler kalır. Modern işlemcilerin bu tür birkaç katmana sahip olabileceği açıktır - bu durumda, ortaya çıkan resim üzerinde bir dielektrik katman yeniden büyütülür ve ardından her şey iyi bilinen yolu izler - başka bir fotorezist katmanı, fotolitografi işlemi (yeni bir maske kullanarak) , gravür, implantasyon...

Fotolitografi işlemi sırasında oluşan mantık elemanlarının birbirine bağlanması gerekir. Bunu yapmak için, plakalar, bir elektrik akımının etkisi altında metal atomlarının kalan "geçitlere" "yerleştiği" bir bakır sülfat çözeltisine yerleştirilir - bu galvanik işlemin bir sonucu olarak iletken alanlar oluşur işlemci "mantığının" ayrı parçaları arasında bağlantılar oluşturarak. Fazla iletken kaplama cilalanarak giderilir.

Yaşasın - en zor kısım bitti. Geriye kalan tek şey, transistörlerin "kalıntılarını" bağlamanın kurnaz bir yoludur - tüm bu bağlantıların (otobüslerin) prensibi ve sırasına işlemci mimarisi denir. Bu bağlantılar her işlemci için farklıdır - devreler tamamen düz görünse de, bazı durumlarda bu tür "kabloların" 30'a kadar seviyesi kullanılabilir.

Gofret işleme tamamlandığında, gofretler üretimden montaj ve test atölyesine aktarılır. Orada kristaller ilk testlerden geçiyor ve testi geçenler (ve bu büyük çoğunluk) özel bir cihazla alt tabakadan kesiliyor.

Bir sonraki aşamada işlemci bir alt tabakaya paketlenir (resimde - bir CPU ve bir HD grafik yongasından oluşan bir Intel Core i5 işlemci).

Alt tabaka, kristal ve ısı dağıtım kapağı birbirine bağlanır - "işlemci" kelimesini söylediğimizde kast edeceğimiz ürün budur. Yeşil alt tabaka elektriksel ve mekanik bir arayüz oluşturur (silikon çipi muhafazaya elektriksel olarak bağlamak için altın kullanılır), bu sayede olası kurulum CPU'dan sokete anakart- aslında bu sadece küçük bir çipten gelen bağlantıların yönlendirildiği bir platformdur. Isı dağıtım kapağı, çalışma sırasında işlemciyi soğutan termal bir arayüzdür - ister soğutucu bir radyatör ister sağlıklı bir su bloğu olsun, soğutma sistemi bu kapağa takılacaktır.

Şimdi bir şirketin örneğin 20 yeni işlemci duyurduğunu hayal edin. Hepsi farklı - çekirdek sayısı, önbellek boyutları, desteklenen teknolojiler... Her işlemci modeli belirli sayıda transistör kullanır (milyonlarca ve hatta milyarlarca olarak sayılır), kendi elemanlarını bağlama prensibi... Ve tüm bunlar olmalıdır tasarlanmış ve oluşturulmuş/otomatikleştirilmiştir - şablonlar, lensler, litografi, her süreç için yüzlerce parametre, testler... Ve tüm bunlar aynı anda birkaç fabrikada günün her saati çalışmalıdır... Sonuç olarak, hiçbir özelliği olmayan cihazlar ortaya çıkmalıdır. Operasyonda hataya yer var... Ve bu teknolojik şaheserlerin maliyeti de makul sınırlar içinde olmalı...

Hemen hemen herkes bir bilgisayardaki tüm “donanım” bileşenleri arasındaki ana unsurun merkezi işlemci olduğunu bilir. Ancak bir işlemcinin nasıl çalıştığını anlayan insan çevresi çok sınırlıdır. Çoğu kullanıcının bu konuda hiçbir fikri yoktur. Ve sistem aniden yavaşlamaya başladığında bile, çoğu kişi işlemcinin iyi çalışmadığına ve diğer faktörlere önem vermediğine inanıyor. Durumu tam olarak anlamak için CPU'nun bazı yönlerine bakalım.

Merkezi işlem birimi nedir?

İşlemci nelerden oluşur?

Bir Intel işlemcinin veya rakibi AMD'nin nasıl çalıştığından bahsedecek olursak, bu çiplerin nasıl tasarlandığına bakmanız gerekiyor. İlk mikroişlemci (bu arada Intel'dendi, model 4040) 1971'de ortaya çıktı. Sadece 4 bitlik bilgiyi işleyerek en basit toplama ve çıkarma işlemlerini yapabiliyordu, yani 4 bitlik bir mimariye sahipti.

Modern işlemciler, ilk doğanlar gibi transistörlere dayanır ve çok daha hızlıdır. Bunlar, içine transistörlerin basıldığı tek bir kristali oluşturan belirli sayıda bireysel silikon levhalardan fotolitografi yoluyla yapılır. Devre, hızlandırılmış bor iyonları kullanılarak özel bir hızlandırıcı üzerinde oluşturulur. İşlemcilerin iç yapısında ana bileşenler çekirdekler, veri yolları ve revizyon adı verilen işlevsel parçacıklardır.

Temel özellikleri

Diğer tüm cihazlar gibi işlemci de, işlemcinin nasıl çalıştığı sorusuna yanıt verirken göz ardı edilemeyecek belirli parametrelerle karakterize edilir. Öncelikle şunu:

• Çekirdek sayısı;
• iş parçacığı sayısı;
• önbellek boyutu (dahili bellek);
• saat frekansı;
• lastik hızı.

Şimdilik saat frekansına odaklanalım. İşlemciye bilgisayarın kalbi denmesi boşuna değil. Kalp gibi o da saniyede belirli sayıda atışla nabız modunda çalışır. Saat frekansı MHz veya GHz cinsinden ölçülür. Ne kadar yüksek olursa, cihaz o kadar fazla işlem gerçekleştirebilir.

İşlemcinin hangi frekansta çalıştığını beyan edilen özelliklerinden öğrenebilir veya bölümündeki bilgilere bakabilirsiniz. Ancak komutları işlerken frekans değişebilir ve hız aşırtma (overlock) sırasında aşırı sınırlara yükselebilir. Dolayısıyla beyan edilen değer yalnızca ortalama bir göstergedir.

Çekirdek sayısı, işlemcinin işlem merkezlerinin sayısını belirleyen bir göstergedir (iş parçacıklarıyla karıştırılmamalıdır - çekirdek ve iş parçacığı sayısı aynı olmayabilir). Bu dağıtım sayesinde operasyonların diğer çekirdeklere yönlendirilmesi ve böylece genel performansın artırılması mümkün oluyor.

Bir işlemci nasıl çalışır: komut işleme

Şimdi yürütülebilir komutların yapısı hakkında biraz. Bir işlemcinin nasıl çalıştığına bakarsanız, herhangi bir komutun iki bileşeni olduğunu açıkça anlamanız gerekir: operasyonel ve işlenen.

İşletim kısmı bilgisayar sisteminin o anda ne yapması gerektiğini belirtir; işlenen ise işlemcinin ne üzerinde çalışması gerektiğini belirtir. Ek olarak, işlemci çekirdeği, bir komutun yürütülmesini birkaç aşamaya bölen iki bilgi işlem merkezi (kaplar, iş parçacıkları) içerebilir:

• üretme;
• şifre çözme;
• komut yürütme;
• işlemcinin belleğine erişme
• sonucu kaydediyorum.

Günümüzde, iki seviyeli önbellek kullanımı şeklinde ayrı önbellekleme kullanılmaktadır; bu, bellek bloklarından birine erişimin iki veya daha fazla komutun müdahalesini önler.

Komut işleme türüne bağlı olarak, işlemciler doğrusal (komutları yazıldıkları sırayla yürütme), döngüsel ve dallanma (dallanma koşullarını işledikten sonra talimatları yürütme) olarak ikiye ayrılır.

Gerçekleştirilen İşlemler

İşlemciye atanan ana işlevler arasında, yürütülen komutlar veya talimatlar açısından üç ana görev ayırt edilir:

• aritmetik-mantıksal bir cihaza dayalı matematiksel işlemler;
• verileri (bilgiyi) bir bellek türünden diğerine taşımak;
• Bir komutun yürütülmesine karar vermek ve buna dayanarak diğer komut dizilerinin yürütülmesine geçmeyi seçmek.

Bellekle etkileşim (ROM ve RAM)

Bu süreçte dikkat edilmesi gereken bileşenler depolama aygıtlarına bağlanan veri yolu ve okuma-yazma kanalıdır. ROM sabit bir bayt kümesi içerir. İlk olarak adres veri yolu ROM'dan belirli bir bayt ister, ardından onu veri yoluna aktarır, ardından okuma kanalı durumunu değiştirir ve ROM istenen baytı sağlar.

Ancak işlemciler yalnızca verileri okuyamazlar. rasgele erişim belleği, ama aynı zamanda bunları da yazın. Bu durumda kayıt kanalı kullanılır. Ancak, ona bakarsanız, genel olarak modern bilgisayarlar, tamamen teorik olarak, RAM olmadan da yapabilirler, çünkü modern mikrodenetleyiciler gerekli bayt veriyi doğrudan işlemci çipinin belleğine yerleştirebilir. Ancak ROM olmadan yapmanın bir yolu yoktur.

Diğer şeylerin yanı sıra, sistem donanım test modundan (BIOS komutları) başlar ve ancak bundan sonra kontrol, yüklenen işletim sistemine aktarılır.

İşlemcinin çalışıp çalışmadığı nasıl kontrol edilir?

Şimdi işlemci performansını kontrol etmenin bazı yönlerine bakalım. Şunu açıkça anlamak gerekir ki, eğer işlemci çalışmıyor olsaydı, bilgisayar hiçbir şekilde yüklenmeye başlayamazdı.

Belirli bir anda işlemci yeteneklerinin kullanımının göstergesine bakmanız gerektiğinde bu başka bir konudur. Bu, standart “Görev Yöneticisi”nden yapılabilir (herhangi bir işlemin karşısında, işlemci yükünün yüzde kaçını sağladığı belirtilir). Bu parametreyi görsel olarak belirlemek için değişikliklerin gerçek zamanlı olarak izlendiği performans sekmesini kullanabilirsiniz. Gelişmiş seçenekler kullanılarak görülebilir özel programlarörneğin CPU-Z.

Ayrıca (msconfig) ve ek önyükleme parametrelerini kullanarak birden fazla işlemci çekirdeği kullanabilirsiniz.

Olası sorunlar

Son olarak sorunlar hakkında birkaç söz. Pek çok kullanıcı sıklıkla soruyor, işlemci neden çalışıyor ancak monitör açılmıyor? İLE merkezi işlemci bu durumun bununla hiçbir ilgisi yoktur. Gerçek şu ki, herhangi bir bilgisayarı açtığınızda, önce grafik bağdaştırıcısı ve ancak o zaman diğer her şey test edilir. Belki de sorun tam olarak grafik yongasının işlemcisinde yatmaktadır (tüm modern video hızlandırıcıların kendi grafik işlemcileri vardır).

Ancak insan vücudunun işleyişi örneğini kullanarak, kalp durması durumunda tüm vücudun öldüğünü anlamalısınız. Bilgisayarlarla aynı. İşlemci çalışmıyor - tüm bilgisayar sistemi "ölüyor".

Modern mikroişlemciler insanoğlunun ürettiği en karmaşık cihazlar arasındadır. Yarı iletken bir kristalin üretimi, örneğin çok katlı bir binanın inşasından veya büyük bir sergi etkinliğinin organizasyonundan çok daha fazla kaynak yoğundur. Ancak CPU'ların parasal açıdan seri üretimi sayesinde bunu fark etmiyoruz ve nadiren kimse içeride bu kadar önemli bir yer kaplayan unsurların büyüklüğünü düşünüyor. sistem birimi. Bu materyalde işlemci üretiminin ayrıntılarını incelemeye ve bunlar hakkında konuşmaya karar verdik. Neyse ki, bugün internette bu konu hakkında yeterli bilgi var ve Intel Corporation'ın özel sunum ve slayt seçimi, görevi mümkün olduğunca net bir şekilde tamamlamanıza olanak tanıyor. Yarı iletken endüstrisinin diğer devlerinin işletmeleri aynı prensipte çalışır, bu nedenle tüm modern mikro devrelerin aynı yaratım yolundan geçtiğini güvenle söyleyebiliriz.

Bahsetmeye değer ilk şey, işlemciler için yapı malzemesidir. Silikon, gezegende oksijenden sonra en yaygın ikinci elementtir. Doğal bir yarı iletkendir ve çeşitli mikro devrelerin çiplerinin üretiminde ana malzeme olarak kullanılır. Silikonun çoğu sıradan kumda (özellikle kuvars) silikon dioksit (SiO2) formunda bulunur.

Ancak silikon tek malzeme değildir. En yakın akrabası ve ikamesi germanyumdur, ancak üretimi iyileştirme sürecinde bilim adamları diğer elementlerin bileşiklerinde iyi yarı iletken özellikler tespit ediyor ve bunları pratikte test etmeye hazırlanıyor veya zaten bunu yapıyorlar.

1 Silikon çok aşamalı bir saflaştırma sürecinden geçer: mikro devrelerin hammaddeleri milyarda bir yabancı atomdan daha fazla yabancı madde içeremez.

2 Silikon özel bir kapta eritilir ve sürekli soğutulan dönen çubuğun içine indirilmesiyle, yüzey gerilimi kuvvetleri sayesinde madde etrafına "sarılır".

3 Sonuç, her biri yaklaşık 100 kg ağırlığında, dairesel kesitli uzunlamasına boşluklardır (tek kristaller).

4 İş parçası, üzerine yüzlerce mikroişlemcinin yerleştirileceği bireysel silikon diskler - gofretler halinde kesilir. Bu amaçlar için elmas kesme diskli veya tel aşındırıcı tesisatlı makineler kullanılır.

5 Tüm yüzey kusurlarını ortadan kaldırmak için alt tabakalar ayna görünümünde parlatılır. Bir sonraki adım en ince fotopolimer katmanını uygulamaktır.

6 Muamele edilen substrat sert ultraviyole radyasyona maruz kalır. Fotopolimer katmanda kimyasal bir reaksiyon meydana gelir: çok sayıda şablondan geçen ışık, CPU katmanlarının desenlerini tekrarlar.

7 Gerçek boyutu Uygulanan görüntü, şablonun kendisinden birkaç kat daha küçüktür.

8 Radyasyonla "kazınmış" alanlar yıkanır. Daha sonra yapıştırılan silikon substrat üzerinde bir desen elde edilir.

9 Bir katmanın imalatındaki bir sonraki aşama, silikonun polimer içermeyen alanlarının iyonlarla bombardıman edildiği iyonizasyondur.

10 Çarptıkları yerlerde elektriksel iletkenlik özellikleri değişir.

11 Geri kalan polimer çıkarılır ve transistör neredeyse tamamlanır. Yalıtım katmanlarında delikler açılır, bu sayede Kimyasal reaksiyon kontak olarak kullanılan bakır atomlarıyla doludur.

12 Transistörlerin bağlantısı çok seviyeli bir kablolamadır. Bir mikroskoptan bakarsanız, kristalin üzerinde çok sayıda metal iletken ve bunların arasına yerleştirilmiş silikon atomları veya bunların modern ikamelerini fark edeceksiniz.

13 Bitmiş alt tabakanın bir kısmı ilk işlevsellik testine tabi tutulur. Bu aşamada seçilen transistörlerin her birine akım uygulanır ve otomatik sistem, yarı iletkenin çalışma parametrelerini kontrol eder.

14 Alt tabaka, en ince kesme diskleri kullanılarak ayrı parçalara kesilir.

15 Bu işlem sonucunda elde edilen kullanılabilir kristaller işlemci üretiminde kullanılmakta, arızalı olanlar ise çöpe gönderilmektedir.

16 CPU'nun tabanı (alt tabaka) ile ısı dağıtım kapağı arasına işlemcinin yapılacağı ayrı bir çip yerleştirilerek "paketlenir".

17 Son testler sırasında, bitmiş işlemcilerin gerekli parametrelere uygunluğu kontrol edilir ve ancak bundan sonra sıralanır. Alınan verilere dayanarak, mikrokod bunlara yansıtılarak sistemin CPU'yu doğru şekilde tanımlamasına olanak sağlanır.

18 Hazır cihazlar paketlenerek pazara gönderilmektedir.

"Silikon Vadisi" (Silikon Vadisi, ABD, Kaliforniya)

Adını mikroçip üretiminde kullanılan ana yapı elemanından almıştır.

“İşlemci plakaları neden yuvarlak?”- muhtemelen soracaksınız.

Silikon kristalleri üretmek için, yalnızca silindirik boşlukların elde edilmesine ve daha sonra parçalara ayrılmasına izin veren bir teknoloji kullanılır. Şu ana kadar hiç kimse kusursuz bir kare plaka üretemedi.

Mikroçipler neden kare şeklindedir?

Gofret alanının maksimum verimle kullanılmasını sağlayan da bu litografi türüdür.

İşlemcilerin neden bu kadar çok pin/pime ihtiyacı var?

Sinyal hatlarına ek olarak, her işlemcinin çalışması için kararlı bir güce ihtiyacı vardır. Yaklaşık 100-120 W güç tüketimi ve düşük voltaj ile kontaklardan 100 A'ya kadar akım akabilir. CPU kontaklarının önemli bir kısmı özellikle güç kaynağı sistemine ayrılmıştır ve kopyalanmıştır.

Üretim atıklarının imhası

Daha önce kusurlu gofretler, kalıntıları ve kusurlu mikroçipler çöpe gidiyordu. Günümüzde bunların güneş pili üretiminde temel olarak kullanılmasına yönelik gelişmeler devam etmektedir.

"Tavşan Kostümü"

Üretim tesislerinde tüm çalışanların giymesi zorunlu olan beyaz tuluma verilen isimdir. Bu, maksimum temizliği sağlamak ve toz parçacıklarının kazara üretim tesislerine girmesine karşı koruma sağlamak için yapılır. "Tavşan kıyafeti" ilk kez 1973 yılında işleme fabrikalarında kullanıldı ve o zamandan beri kabul edilen bir standart haline geldi.

99,9999%

İşlemcilerin üretimi için yalnızca en yüksek saflığa sahip silikon uygundur. Boşluklar özel kimyasallarla temizlenir.

300 mm

Bu, işlemcilerin üretimi için kullanılan modern silikon levhaların çapıdır.

1000 kez

Bu, çip fabrikalarındaki havanın ameliyathaneye göre ne kadar temiz olduğudur.

20 katman

İşlemci çipi çok incedir (bir milimetreden daha az), ancak çok seviyeli otoyollara benzeyen 20'den fazla katmandan oluşan karmaşık yapısal transistör kombinasyonları içerir.

2500

Bu tam olarak Intel Atom işlemcinin kaç çipinin (modern CPU'lar arasında en küçük alana sahip olanıdır) 300 mm'lik bir levhaya yerleştirildiğidir.

10 000 000 000 000 000 000

Mikroçiplerin yapı taşları olan yüz kentilyon transistör, her yıl fabrikalardan sevk ediliyor. Bu, gezegendeki tahmini karınca sayısından yaklaşık 100 kat daha fazladır.

A

Bugün bir işlemcide bir transistör üretmenin maliyeti, bir gazetede bir harf basmanın maliyetine eşittir.

Bu makalenin hazırlanması sürecinde Intel Corporation'ın resmi web sitesindeki materyallerden yararlanılmıştır. www.intel.ua

Mikro devreler nasıl yapılır?

Bu iki teknoloji arasındaki temel farkın ne olduğunu anlamak için, modern işlemcilerin veya entegre devrelerin üretim teknolojisine kısa bir göz atmak gerekir.

Bir okul fizik dersinden bildiğiniz gibi, modern elektronikte entegre devrelerin ana bileşenleri p tipi ve n tipi yarı iletkenlerdir (iletkenlik türüne bağlı olarak). Yarı iletken, iletkenliği dielektriklerden üstün, ancak metallerden daha düşük olan bir maddedir. Her iki yarı iletken tipinin temeli, saf formunda (içsel yarı iletken olarak adlandırılan) elektrik akımını zayıf bir şekilde ileten silikon (Si) olabilir, ancak silikona belirli bir safsızlığın eklenmesi (girilmesi), iletken özelliklerini kökten değiştirebilir. . İki tür safsızlık vardır: verici ve alıcı. Donör safsızlığı n-tipi yarı iletkenlerin oluşumuna yol açar c elektronik tip iletkenlik ve alıcı, delik tipi iletkenliğe sahip p tipi yarı iletkenlerin oluşumuna yol açar. P- ve n-yarı iletkenlerin kontakları, modern mikro devrelerin ana yapısal elemanları olan transistörlerin oluşturulmasını mümkün kılar. CMOS transistörleri olarak adlandırılan bu transistörler iki temel durumda bulunabilirler: elektriği ilettiklerinde açık ve elektriği iletmedikleri zaman kapalı. CMOS transistörleri modern mikro devrelerin ana unsurları olduğundan, onlar hakkında daha detaylı konuşalım.

CMOS transistörü nasıl çalışır?

En basit n-tipi CMOS transistörün üç elektrodu vardır: kaynak, geçit ve boşaltma. Transistörün kendisi delik iletkenliğine sahip p tipi bir yarı iletkenden yapılmıştır ve drenaj ve kaynak bölgelerinde elektronik iletkenliğe sahip n tipi yarı iletkenler oluşturulmuştur. Doğal olarak deliklerin p bölgesinden n bölgesine difüzyonu ve elektronların n bölgesinden p bölgesine ters difüzyonu nedeniyle tükenme katmanları (ana yük taşıyıcılarının bulunmadığı katmanlar) oluşur. p ve n bölgelerinin geçişlerinin sınırlarında. İÇİNDE normal durum yani geçide voltaj uygulanmadığında transistör "kilitli" durumdadır, yani kaynaktan drenaja akım iletemez. Drenaj ve kaynak arasına voltaj uygulansa bile durum değişmez (azınlık yük taşıyıcılarının ürettiği elektrik alanlarının etkisi altında hareketin neden olduğu kaçak akımları, yani delikleri hesaba katmıyoruz) n-bölgesi ve p-bölgesi için elektronlar).

Ancak kapıya pozitif bir potansiyel uygulanırsa (Şekil 1) durum kökten değişecektir. Kapının elektrik alanının etkisi altında, delikler p-yarı iletkenin derinliklerine doğru itilir ve elektronlar ise tam tersine kapının altındaki alana çekilerek kaynak ve drenaj arasında elektron açısından zengin bir kanal oluşturur. Geçide pozitif voltaj uygulandığında bu elektronlar kaynaktan drenaja doğru hareket etmeye başlar. Bu durumda transistör akımı iletir; transistörün "açık" olduğu söylenir. Geçit voltajı kaldırılırsa, kaynak ile boşaltma arasındaki alana elektronların çekilmesi durur, iletken kanal tahrip olur ve transistör akım geçişini durdurur, yani "kapanır". Böylece, geçit voltajını değiştirerek, normal bir geçiş anahtarını açıp kapatabildiğiniz gibi, devre boyunca akım akışını kontrol ederek transistörü açabilir veya kapatabilirsiniz. Bu nedenle transistörlere bazen elektronik anahtarlar da denir. Bununla birlikte, geleneksel mekanik anahtarların aksine, CMOS transistörleri neredeyse ataletsizdir ve saniyede trilyonlarca kez açılıp kapanabilme kapasitesine sahiptir! On milyonlarca basit transistörden oluşan işlemcinin performansını nihai olarak belirleyen şey, bu özellik, yani anında geçiş yapma yeteneğidir.

Yani modern bir entegre devre, on milyonlarca basit CMOS transistörden oluşur. İlk aşaması silikon substratların üretimi olan mikro devrelerin üretim süreci üzerinde daha detaylı duralım.

Adım 1. Büyüyen boşluklar

Bu tür substratların oluşturulması, silindirik bir silikon tek kristalinin büyütülmesiyle başlar. Daha sonra, bu monokristalin boşluklar (boşluklar), kalınlığı yaklaşık 1/40 inç ve çapı 200 mm (8 inç) veya 300 mm (12 inç) olan yuvarlak gofretler (waferler) halinde kesilir. Bunlar mikro devrelerin üretiminde kullanılan silikon substratlardır.

Tekli silikon kristallerinden levhalar oluştururken, ideal kristal yapılar için fiziksel özelliklerin büyük ölçüde seçilen yöne (anizotropi özelliği) bağlı olduğu gerçeği dikkate alınır. Örneğin, bir silikon alt katmanın direnci boyuna ve enine yönlerde farklı olacaktır. Benzer şekilde, kristal kafesin yönüne bağlı olarak silikon kristali, daha sonraki işlemlerle (örneğin dağlama, püskürtme vb.) ilişkili herhangi bir dış etkiye farklı tepki verecektir. Bu nedenle, plakanın tek bir kristalden, kristal kafesin yüzeye göre yöneliminin belirli bir yönde sıkı bir şekilde korunacağı şekilde kesilmesi gerekir.

Daha önce belirtildiği gibi silikon tek kristal iş parçasının çapı 200 veya 300 mm'dir. Üstelik 300 mm'lik çap, aşağıda tartışacağımız nispeten yeni bir teknolojidir. Bu çaptaki bir plakanın birden fazla mikro devreyi barındırabileceği açıktır. Intel işlemci Pentium 4. Aslında, böyle bir alt tabaka plakası üzerinde birkaç düzine mikro devre (işlemci) oluşturulmuştur, ancak basitlik sağlamak için yalnızca gelecekteki bir mikroişlemcinin küçük bir alanında meydana gelen işlemleri ele alacağız.

Adım 2. Koruyucu bir dielektrik filmin (SiO2) uygulanması

Silikon substratın oluşumundan sonra karmaşık bir yarı iletken yapı oluşturma aşaması başlar.

Bunu yapmak için, donör ve alıcı adı verilen safsızlıkların silikona dahil edilmesi gerekir. Ancak şu soru ortaya çıkıyor: Kesin olarak belirlenmiş bir kalıba göre safsızlıklar nasıl tanıtılır? Bunu mümkün kılmak için yabancı maddelerin eklenmesine gerek olmayan alanlar özel bir silikon dioksit filmi ile korunur ve yalnızca daha ileri işlemlere tabi olan alanlar açıkta kalır (Şekil 2). İstenilen desende böyle bir koruyucu filmin oluşturulması işlemi birkaç aşamadan oluşur.

İlk aşamada, silikon levhanın tamamı, çok iyi bir yalıtkan olan ve silikon kristalinin daha sonraki işlenmesi sırasında koruyucu bir film görevi gören ince bir silikon dioksit (SiO2) filmi ile tamamen kaplanır. Plakalar bir odaya yerleştirilir ve burada Yüksek sıcaklık(900 ila 1100 °C arası) ve basınç, levhanın yüzey katmanlarına oksijen difüzyonu meydana gelir, bu da silikonun oksidasyonuna ve bir silikon dioksit yüzey filminin oluşmasına yol açar. Silikon dioksit filminin kesin olarak belirlenmiş bir kalınlığa sahip olması ve kusurlardan arınmış olması için, oksidasyon işlemi sırasında levhanın tüm noktalarında sabit bir sıcaklığın kesinlikle sabit tutulması gerekir. Plakanın tamamının bir silikon dioksit filmi ile kaplanması gerekmiyorsa, istenmeyen oksidasyonu önlemek için ilk önce silikon alt tabakaya bir Si3N4 maskesi uygulanır.

Adım 3. Fotorezistin uygulanması

Silikon substrat kaplandıktan sonra koruyucu film silikon dioksit, bu filmin daha ileri işlemlere tabi tutulacak yerlerden çıkarılması gerekir. Film, aşındırma yoluyla çıkarılır ve kalan alanları aşındırmaya karşı korumak için, levhanın yüzeyine fotorezist adı verilen bir katman uygulanır. "Fotorezistler" terimi, ışığa duyarlı ve agresif faktörlere karşı dirençli olan bileşikleri ifade eder. Kullanılan bileşimler bir yandan belirli fotografik özelliklere sahip olmalı (ultraviyole ışığın etkisi altında çözünür hale gelirler ve dağlama işlemi sırasında yıkanırlar), diğer yandan da asit ve alkalilerde aşındırmaya dayanmalarına izin verecek şekilde dirençli olmalıdırlar. , ısıtma vb. Fotorezistlerin temel amacı istenen konfigürasyonda koruyucu bir rahatlama oluşturmaktır.

Belirli bir desene göre fotorezistin uygulanması ve bunun ultraviyole ışıkla daha fazla ışınlanması işlemine fotolitografi denir ve aşağıdaki temel işlemleri içerir: bir fotorezist tabakasının oluşumu (alt tabaka işleme, uygulama, kurutma), koruyucu bir kabartma oluşumu (maruz bırakma, geliştirme) , kurutma) ve görüntünün alt tabakaya aktarılması (dağlama, püskürtme vb.).

Substrata bir fotorezist tabakası (Şekil 3) uygulamadan önce, ikincisi ön işleme tabi tutulur, bunun sonucunda fotorezist tabakasına yapışması artar. Düzgün bir fotorezist tabakası uygulamak için santrifüjleme yöntemi kullanılır. Substrat dönen bir disk (santrifüj) üzerine yerleştirilir ve merkezkaç kuvvetlerinin etkisi altında fotorezist, substratın yüzeyine neredeyse tekdüze bir katman halinde dağıtılır. (Neredeyse tekdüze bir katmandan bahsederken, merkezkaç kuvvetlerinin etkisi altında ortaya çıkan filmin kalınlığının merkezden kenarlara doğru arttığını hesaba katarız, ancak bu fotorezist uygulama yöntemi katmandaki dalgalanmalara dayanabilir kalınlık ±%10 dahilinde.)

Adım 4. Litografi

Fotorezist tabakanın uygulanması ve kurutulmasından sonra gerekli koruyucu kabartmanın oluşma aşaması başlar. Rölyef, fotodirenç katmanının belirli bölgelerine düşen ultraviyole radyasyonun etkisi altında, ikincisinin çözünürlük özelliklerini değiştirmesi, örneğin aydınlatılan alanların solvent içinde çözünmeyi bırakması ve bu da alanları ortadan kaldırması sonucu oluşur. ışığa maruz kalmayan katman veya tam tersi - aydınlatılan alanlar çözülür. Rölyef oluşumu yöntemine göre fotorezistler negatif ve pozitif olarak ayrılır. Negatif fotorezistler ultraviyole radyasyona maruz kaldıklarında koruyucu rahatlama alanları oluştururlar. Aksine, ultraviyole radyasyonun etkisi altında pozitif fotorezistler akışkanlık özellikleri kazanır ve solvent tarafından yıkanır. Buna göre ultraviyole ışınımına maruz kalmayan alanlarda koruyucu bir tabaka oluşur.

Fotorezist katmanının istenen alanlarını aydınlatmak için özel bir maske şablonu kullanılır. Çoğu zaman, fotoğrafla veya başka şekilde elde edilen opak elementlere sahip optik cam plakalar bu amaç için kullanılır. Aslında, böyle bir şablon, gelecekteki mikro devrenin katmanlarından birinin bir çizimini içerir (toplamda bu tür birkaç yüz katman olabilir). Bu şablon bir referans olduğu için büyük bir hassasiyetle yapılması gerekmektedir. Ayrıca tek bir fotoğraf maskesinden çok sayıda fotoğraf plakası yapılacağı dikkate alındığında, dayanıklı ve hasara karşı dayanıklı olması gerekmektedir. Bundan, bir fotoğraf maskesinin çok pahalı bir şey olduğu açıktır: mikro devrenin karmaşıklığına bağlı olarak onbinlerce dolara mal olabilir.

Böyle bir şablondan geçen ultraviyole radyasyon (Şekil 4), fotodirenç katmanının yüzeyinin yalnızca gerekli alanlarını aydınlatır. Işınlamadan sonra fotorezist, katmanın gereksiz alanlarının kaldırılması sonucunda gelişmeye uğrar. Bu, silikon dioksit katmanının karşılık gelen kısmını açığa çıkarır.

Fotolitografik sürecin görünürdeki basitliğine rağmen, en karmaşık olan mikro devre üretiminin bu aşamasıdır. Gerçek şu ki, Moore'un tahminine uygun olarak, bir çip üzerindeki transistör sayısı katlanarak artıyor (her iki yılda bir ikiye katlanıyor). Transistör sayısındaki bu tür bir artış, yalnızca boyutlarındaki bir azalma nedeniyle mümkündür, ancak litografi sürecine "dayanan" tam olarak azalmadır. Transistörlerin küçültülmesi için fotodirenç katmanına uygulanan çizgilerin geometrik boyutlarının küçültülmesi gerekmektedir. Ancak her şeyin bir sınırı vardır; lazer ışınını bir noktaya odaklamak o kadar kolay değildir. Gerçek şu ki, dalga optiği yasalarına uygun olarak, diğer faktörlerin yanı sıra, lazer ışınının odaklandığı noktanın minimum boyutu (aslında bu sadece bir nokta değil, bir kırınım modelidir) belirlenir, ışığın dalga boyuna göre. Litografi teknolojisinin 70'li yılların başındaki icadından bu yana gelişimi, ışığın dalga boyunun azaltılması yönünde olmuştur. Entegre devre elemanlarının boyutunun küçültülmesini mümkün kılan şey budur. 80'li yılların ortalarından itibaren fotolitografi, lazerin ürettiği ultraviyole radyasyonu kullanmaya başladı. Fikir basit: Ultraviyole radyasyonun dalga boyu, görünür ışığın dalga boyundan daha kısadır, bu nedenle fotorezistin yüzeyinde daha ince çizgiler elde etmek mümkündür. Yakın zamana kadar litografide 248 nm dalga boyuna sahip derin ultraviyole radyasyon (DUV) kullanılıyordu. Ancak fotolitografi 200 nm'nin ötesine geçtiğinde, ilk kez bu teknolojinin kullanımına devam edilmesi konusunda şüphe uyandıran ciddi sorunlar ortaya çıktı. Örneğin, 200 mikrondan daha düşük dalga boylarında, ışığa duyarlı katman tarafından çok fazla ışık emilir, bu da devre şablonunun işlemciye aktarılması sürecini karmaşıklaştırır ve yavaşlatır. Bunun gibi sorunlar araştırmacıları ve üreticileri geleneksel litografi teknolojisine alternatif aramaya sevk ediyor.

EUV litografi (Extreme UltraViolet ultra-hard ultraviyole radyasyon) olarak adlandırılan yeni litografi teknolojisi, 13 nm dalga boyuna sahip ultraviyole radyasyonun kullanımına dayanmaktadır.

DUV'den EUV litografiye geçiş, dalga boyunda 10 kattan fazla bir azalma ve yalnızca birkaç on atomun boyutuyla karşılaştırılabilecek bir aralığa geçiş sağlar.

Mevcut litografi teknolojisi, minimum 100 nm tel genişliğine sahip bir desene izin verirken EUV litografi, 30 nm'ye kadar çok daha küçük çizgi genişliklerinde baskı yapılmasını mümkün kılar. Ultra kısa radyasyonu kontrol etmek göründüğü kadar kolay değildir. EUV radyasyonu cam tarafından iyi bir şekilde emildiğinden, yeni teknoloji, maskeyi uyguladıktan sonra elde edilen görüntüyü azaltan ve odaklayan bir dizi dört özel dışbükey aynanın kullanılmasını içerir (Şekil 5, ,). Bu tür aynaların her biri, yaklaşık 12 atom kalınlığında 80 ayrı metal katman içerir.

Adım 5: Dağlama

Fotorezist katmanı açığa çıkarıldıktan sonra, aşındırma aşaması silikon dioksit filminin çıkarılmasına başlar (Şekil 8).

Aşındırma işlemi genellikle asit banyolarıyla ilişkilendirilir. Bu asitle aşındırma yöntemi, kendi baskılı devre kartlarını yapan radyo amatörleri tarafından iyi bilinmektedir. Bunu yapmak için, koruyucu bir tabaka görevi gören vernikli folyo kaplı PCB'ye gelecekteki tahta için bir iz deseni uygulanır ve ardından plaka bir nitrik asit banyosuna indirilir. Folyonun gereksiz bölümleri kazınarak temiz PCB ortaya çıkar. Bu yöntemin bir takım dezavantajları vardır; bunlardan en önemlisi, asit konsantrasyonu, sıcaklık, konveksiyon, vb. gibi çok fazla faktörün aşındırma işlemini etkilemesi nedeniyle katman çıkarma işleminin doğru bir şekilde kontrol edilememesidir. Ayrıca asit, malzeme ile her yönde etkileşime girer ve yavaş yavaş fotorezist maskesinin kenarının altına nüfuz eder, yani fotorezist ile kaplanmış katmanları yandan yok eder. Bu nedenle işlemcilerin üretiminde plazma olarak da adlandırılan kuru aşındırma yöntemi kullanılmaktadır. Bu yöntem, aşındırma işleminin hassas bir şekilde kontrol edilmesini sağlar ve aşındırılmış katmanın tahribatı kesinlikle dikey yönde gerçekleşir.

Kuru aşındırma, silikon dioksiti levha yüzeyinden çıkarmak için iyonize bir gaz (plazma) kullanır; bu, silikon dioksit yüzeyiyle reaksiyona girerek uçucu yan ürünler üretir.

Aşındırma işleminden sonra yani saf silikonun istenilen alanları açığa çıkarıldığında foto katmanın kalan kısmı çıkarılır. Böylece silikon dioksit tarafından yapılan bir desen, silikon substrat üzerinde kalır.

Adım 6. Difüzyon (iyon implantasyonu)

Bir donör veya alıcı safsızlığı ekleyerek doğru yerlerde yarı iletken yapılar oluşturmak için silikon bir substrat üzerinde gerekli deseni oluşturmaya yönelik önceki işlemin gerekli olduğunu hatırlayalım. Safsızlıkların sokulması işlemi, safsızlık atomlarının silikon kristal kafesine eşit şekilde yayılması (Şekil 9) yoluyla gerçekleştirilir. N-tipi bir yarı iletken elde etmek için genellikle antimon, arsenik veya fosfor kullanılır. P tipi bir yarı iletken elde etmek için safsızlık olarak bor, galyum veya alüminyum kullanılır.

İyon implantasyonu, katkı maddesi difüzyon işlemi için kullanılır. İmplantasyon işlemi, yüksek voltajlı bir hızlandırıcıdan "fırlatılan" ve yeterli enerjiye sahip olan, silikonun yüzey katmanlarına nüfuz eden istenen safsızlıktaki iyonlardan oluşur.

Böylece iyon implantasyon aşamasının sonunda yarı iletken yapının gerekli katmanı oluşturulmuştur. Ancak mikroişlemcilerde bu tür birkaç katman bulunabilir. Ortaya çıkan devre modelinde bir sonraki katmanı oluşturmak için ek bir ince silikon dioksit katmanı büyütülür. Bundan sonra, bir polikristalin silikon tabakası ve başka bir fotorezist tabakası biriktirilir. Ultraviyole radyasyon ikinci maskeden geçirilir ve fotoğraf katmanında karşılık gelen deseni vurgular. Ardından yine foto katmanın çözülmesi, dağlama ve iyon implantasyonu aşamaları gelir.

Adım 7. Püskürtme ve biriktirme

Yeni katmanların uygulanması birkaç kez gerçekleştirilir, katmanlar arası bağlantılar için ise katmanlarda metal atomlarıyla dolu “pencereler” bırakılır; Bunun sonucunda kristal üzerinde metal şeritlerin iletken bölgeleri oluşturulur. Bu şekilde modern işlemciler, karmaşık bir üç boyutlu devre oluşturan katmanlar arasında bağlantılar kurar. Tüm katmanların yetiştirilmesi ve işlenmesi süreci birkaç hafta sürer ve üretim döngüsünün kendisi 300'den fazla aşamadan oluşur. Sonuç olarak, silikon levha üzerinde yüzlerce özdeş işlemci oluşuyor.

Katmanlama işlemi sırasında levhaların maruz kaldığı darbelere dayanabilmesi için silikon levhalar başlangıçta oldukça kalın yapılır. Bu nedenle, gofreti ayrı işlemcilere ayırmadan önce kalınlığı %33 oranında azaltılır ve arka taraftaki kir çıkarılır. Daha sonra kristalin gelecekteki işlemcinin gövdesine bağlanmasını iyileştirmek için alt tabakanın arka tarafına özel bir malzeme tabakası uygulanır.

Adım 8. Son aşama

Oluşturma döngüsünün sonunda tüm işlemciler kapsamlı bir şekilde test edilir. Daha sonra, testi geçmiş olan spesifik kristaller, özel bir cihaz kullanılarak substrat plakasından kesilir (Şekil 10).

Her bir mikroişlemci, mikroişlemci çipi ile harici cihazlar arasında elektriksel bağlantıyı da sağlayan koruyucu bir muhafaza içine yerleştirilmiştir. Muhafaza tipi, mikroişlemcinin tipine ve amaçlanan uygulamasına bağlıdır.

Kutuya kapatıldıktan sonra her mikroişlemci yeniden test edilir. Arızalı işlemciler reddedilir ve çalışan işlemciler yük testlerine tabi tutulur. İşlemciler daha sonra farklı saat hızları ve besleme voltajlarındaki davranışlarına göre sıralanır.

Gelecek vaat eden teknolojiler

Mikro devrelerin (özellikle işlemcilerin) üretilmesine ilişkin teknolojik süreci çok basitleştirilmiş bir şekilde ele aldık. Ancak bu kadar yüzeysel bir sunum bile transistörlerin boyutunu küçültürken karşılaşılan teknolojik zorlukları anlamamızı sağlıyor.

Ancak gelecek vaat eden yeni teknolojileri düşünmeden önce makalenin en başında sorulan soruyu cevaplayacağız: teknolojik sürecin tasarım standardı nedir ve aslında 130 nm tasarım standardı 180 nm standardından nasıl farklıdır? nm? 130 nm veya 180 nm tipiktir minimum mesafe mikro devrenin bir katmanındaki iki bitişik eleman arasında, yani mikro devrenin elemanlarının bağlandığı bir tür ızgara adımı. Bu karakteristik boyut ne kadar küçük olursa, mikro devrenin aynı alanına o kadar fazla transistörün yerleştirilebileceği oldukça açıktır.

Şu anda Intel işlemciler 0,13 mikron işlem teknolojisini kullanıyor. Bu teknoloji, Northwood çekirdekli Intel Pentium 4 işlemciyi, Tualatin çekirdekli Intel Pentium III işlemciyi ve Intel Celeron işlemciyi üretmek için kullanılır. Böyle bir teknolojik işlem kullanıldığında, transistörün faydalı kanal genişliği 60 nm'dir ve geçit oksit tabakasının kalınlığı 1,5 nm'yi geçmez. Toplamda Intel Pentium 4 işlemci 55 milyon transistör içerir.

İşlemci çipindeki transistör yoğunluğunun artırılmasının yanı sıra 0,18 mikron teknolojisinin yerini alan 0,13 mikron teknolojisinde başka yenilikler de bulunuyor. İlk olarak, bireysel transistörler arasında bakır bağlantılar kullanılıyor (0,18 mikron teknolojisinde bağlantılar alüminyumdu). İkinci olarak 0,13 mikron teknolojisi daha düşük güç tüketimi sağlıyor. Örneğin mobil ekipmanlar için bu, mikroişlemcilerin güç tüketiminin azalması ve çalışma süresinin azalması anlamına gelir. pil Daha.

Peki 0,13 mikronluk teknolojik sürece geçişte uygulanan son yenilik ise 300 mm çapında silikon levhaların (wafer) kullanılmasıdır. Bundan önce çoğu işlemci ve mikro devrenin 200 mm'lik levhalar temelinde üretildiğini hatırlayalım.

Gofretin çapının arttırılması, her bir işlemcinin maliyetinin azaltılmasını ve yeterli kalitede ürün veriminin arttırılmasını mümkün kılar. Nitekim 300 mm çapındaki bir gofretin alanı, 200 mm çapındaki bir gofretin alanından 2,25 kat daha büyüktür ve buna göre çapı 300 mm olan bir gofretten elde edilen işlemci sayısı mm iki kattan daha büyüktür.

2003 yılında ise daha da küçük tasarım standardına sahip yeni bir teknolojik sürecin, yani 90 nanometrenin uygulamaya konulması bekleniyor. Intel'in işlemciler, yonga setleri ve iletişim ekipmanları da dahil olmak üzere ürünlerinin çoğunu üreteceği yeni süreç, Intel'in Hillsboro, Oregon'daki D1C 300mm levha pilot tesisinde geliştirildi.

23 Ekim 2002'de Intel, New Mexico'daki Rio Rancho'da 2 milyar dolarlık yeni bir tesisin açıldığını duyurdu. F11X adı verilen yeni tesis, modern teknoloji 0,13 mikron tasarım normuna sahip bir proses teknolojisi kullanarak 300 mm'lik levhalar üzerinde işlemciler üretecek. 2003 yılında tesiste 90 nm tasarım standardına sahip teknolojik bir sürece geçilecektir.

Buna ek olarak Intel, Leixlip'teki (İrlanda) Fab 24'te, 90 nm tasarım standardına sahip 300 mm silikon levhalar üzerinde yarı iletken bileşenler üretmek üzere tasarlanan başka bir üretim tesisinin inşaatına yeniden başlayacağını duyurdu. Toplam alanı 1 milyon metrekareyi aşan yeni bir işletme. 160 bin metrekare alana sahip, özellikle temiz odalarıyla ayakları yere basıyor. ft.'nin 2004 yılının ilk yarısında faaliyete geçmesi ve binden fazla çalışana istihdam sağlaması bekleniyor. Tesisin maliyeti yaklaşık 2 milyar dolar.

90nm süreci bir dizi ileri teknoloji kullanır. Bunlar, güç tüketimini azaltırken artırılmış performans sağlayan 50 nm'lik kapı uzunluğuna (Şekil 11) sahip, dünyanın en küçük seri üretilen CMOS transistörleridir ve şimdiye kadar üretilmiş tüm transistörler arasında en ince kapı oksit katmanı olan yalnızca 1,2 nm'dir (Şekil 11). 12) veya 5'ten az atom katmanı ve endüstrinin yüksek performanslı gerilmiş silikon teknolojisinin ilk uygulaması.

Listelenen özelliklerden belki de yalnızca "gerilmiş silikon" kavramının yorumlanması gerekiyor (Şekil 13). Böyle bir silikonda atomlar arasındaki mesafe geleneksel bir yarı iletkenden daha fazladır. Bu da trafiğin daha geniş şeritli bir yolda daha özgür ve daha hızlı akmasına benzer şekilde akımın daha serbestçe akmasına olanak tanır.

Tüm yeniliklerin sonucunda çalışanlar %10-20 oranında gelişiyor. transistör özellikleriüretim maliyetlerinde yalnızca %2'lik bir artışla.

Ek olarak, 90nm işlemi çip üzerinde yedi katman (Şekil 14), 130nm işleminden bir katman daha fazlasını ve ayrıca bakır ara bağlantılarını kullanır.

Tüm bu özellikler, 300 mm'lik silikon levhalarla bir araya gelerek Intel'e performans, üretim hacmi ve maliyet açısından avantajlar sağlıyor. Tüketiciler de bundan faydalanıyor; Intel'in yeni süreç teknolojisi, endüstrinin Moore Yasasına uygun olarak gelişmeye devam etmesine olanak tanıyarak işlemci performansını tekrar tekrar artırıyor.

Kendimi bildim bileli hep bir işlemci yapmanın hayalini kurmuştum. Sonunda dün başardım. Ne olduğunu Tanrı bilmiyor: 8 bit, RISC, mevcut çalışma frekansı 4 kHz, ama işe yarıyor. Şimdiye kadar mantıksal devrelerin modellenmesine yönelik programdayız, ancak hepimiz biliyoruz: "bugün - modelde, yarın - gerçekte!"

Kesimin altında birkaç animasyon, küçükler için ikili mantığa kısa bir giriş, ana işlemci mantık yongaları hakkında kısa bir hikaye ve aslında devre şeması var.

İkili mantık

İkili sayı sistemi (bilmeyenler için) birden büyük rakamın bulunmadığı bir sayı sistemidir. Bu tanım, ondalık sayı sisteminde dokuzdan büyük sayıların olmadığını hatırlayana kadar birçok kişinin kafasını karıştırır.

Bilgisayarlarda ikili sistem kullanılır çünkü içindeki sayıların voltajla kodlanması kolaydır: voltaj vardır, bu da bir anlamına gelir; gerilim olmaması sıfır anlamına gelir. Ayrıca “sıfır” ve “bir” kolaylıkla “yanlış” ve “doğru” olarak anlaşılabilir. Dahası, ikili sayı sisteminde çalışan cihazların çoğu, genellikle sayıları bir "doğrular" ve "yanlışlar" dizisi olarak ele alır, yani sayılarla mantıksal nicelikler olarak çalışırlar. Küçükler ve bilmeyenler için ikili mantığın en basit unsurlarının nasıl çalıştığını anlatacağım ve göstereceğim.

Tampon öğesi

Odanızda oturduğunuzu ve arkadaşınızın mutfakta olduğunu hayal edin. Ona bağırıyorsun: "Arkadaş söyle bana, koridorda ışık var mı?" Arkadaşı cevap verir: “Evet, yanıyor!” veya "Hayır, açık değil." Arkadaşınız, sinyal kaynağı (koridordaki ampul) ile alıcı (siz) arasında bir tampon görevi görür. Üstelik arkadaşınız sıradan bir tampon değil, yönetilen bir tampondur. Sürekli olarak "Ampul yanıyor" veya "Ampul yanmıyor" diye bağırsaydı sıradan bir tampon olurdu.

Öğe “Değil” - DEĞİL

Şimdi arkadaşınızın her zaman yalan söyleyen bir şakacı olduğunu hayal edin. Ve eğer koridordaki ışık açıksa, o zaman size “Hayır, koridor çok ama çok karanlık”, yanmıyorsa “Evet, koridorun ışığı açık” diyecektir. Eğer gerçekten böyle bir arkadaşınız varsa, o “Değil” unsurunun vücut bulmuş halidir.

“Veya” öğesi - VEYA

Ne yazık ki bir ampul ve bir arkadaş “Ya da” unsurunun özünü açıklamaya yetmiyor. İki ampule ihtiyacınız var. Yani koridorda iki ampul var; örneğin bir yer lambası ve bir avize. "Arkadaş, söyle bana, koridorda en az bir ampul yanıyor mu?" diye bağırıyorsun ve arkadaşın "Evet" veya "Hayır" diye cevap veriyor. Açıkçası, "Hayır" cevabını vermek için tüm ışıkların kapatılması gerekiyor.

“VE” öğesi - VE

Aynı dairede siz, mutfakta bir arkadaşınız, koridorda bir yer lambası ve bir avize. “Koridorda her iki ışık da açık mı?” sorunuza. “Evet” veya “Hayır” yanıtı alırsınız. Tebrikler, arkadaşınız artık “Ben” unsurudur.

Özel Veya Öğe - XOR

Deneyi “Ya da” unsuru için tekrarlayalım ama sorumuzu bir arkadaşımıza yeniden formüle edelim: “Arkadaş söyle bana, koridorda sadece bir ampul var mı?” Dürüst bir arkadaş böyle bir soruya ancak koridorda gerçekten tek bir ampul varsa "Evet" cevabını verecektir.

Ekleyiciler

Çeyrek toplayıcı

“Exclusive Or” elemanına çeyrek toplayıcı denir. Neden? Hadi çözelim.
İkili sayı sistemindeki iki sayı için toplama tablosu oluşturalım:
0+0= 0
0+1= 1
1+0= 1
1+1= 10

Şimdi “Exclusive Or” unsurunun doğruluk tablosunu yazalım. Bunun için yanan ampulü 1, sönen ampulü 0, arkadaşımızın “Evet”/“Hayır” cevaplarını sırasıyla 1 ve 0 olarak gösteriyoruz.
0 XOR 0 = 0
0 XOR 1 = 1
1 XOR 0 = 1
1XOR 1 = 0

Çok benzer değil mi? Toplama tablosu ile “Özel Veya”nın doğruluk tablosu tek bir durum dışında tamamen örtüşmektedir. Bu duruma da "Taşma" denir.

Yarım toplayıcı

Bir taşma meydana geldiğinde, toplamanın sonucu artık terimlerin yerleştirildiği basamak sayısıyla aynı sayıya yerleştirilmez. Terimler iki tek haneli sayıdır (bir anlamlı rakam, anladınız mı?) ve toplam zaten iki haneli bir sayıdır (iki önemli rakamlar). Bir ampulle (“Açık”/“Kapalı”) iki sayıyı aktarmak artık mümkün değil. İki ampule ihtiyacınız var. İhtiyacımız var - yapacağız!

XOR'a ek olarak toplayıcı için bir AND öğesine ihtiyacımız var.
0 XOR 0 = 0 0 VE 0 = 0
0 XOR 1 = 1 0 VE 1 = 0
1 XOR 0 = 1 1 VE 0 = 0
1 XOR 1 = 0 1 VE 1 = 1

Tadam!
0+0= 00
0+1= 01
1+0= 01
1+1= 10

Wunderwaffle yarım toplayıcımız çalışıyor. İki sayı ekleyen en basit özel işlemci olarak düşünülebilir. Yarı toplayıcıya yarım toplayıcı denir çünkü bu, aktarımı (başka bir toplayıcının sonucunu) hesaba katamaz, yani üç kesin olanı eklemek imkansızdır. ikili sayılar. Bu bağlamda, birkaç tek bitli yarım toplayıcıdan çok bitli bir yarım toplayıcı yapmak mümkün değildir.

Tam ve çok bitli toplayıcıların nasıl çalıştığına dair ayrıntılara girmeyeceğim, umarım temel fikri anlamışsınızdır.

Daha karmaşık öğeler

Çoklayıcı

Tekrar hayal gücünüzü kullanmanızı öneririm. Bunu hayal edin. Tek apartmanlı özel bir evde yaşıyorsunuz, bu evin kapısının yanında sizin yeriniz var. Posta kutusu. Yürüyüşe çıktığınızda, bu posta kutusunun yanında garip bir postacının durduğunu fark edersiniz. Ve yaptığı da şu: Çantasından bir sürü mektup çıkarıyor, posta kutusundaki numarayı okuyor ve posta kutusundaki numaraya bağlı olarak içine bir veya daha fazla mektubu atıyor. Postacı çoklayıcı olarak çalışır. Sinyal hattı (posta kutusu) boyunca hangi sinyalin (mektup) gönderileceğini belirli bir şekilde (zarfın üzerindeki numara) belirler.

Çoklayıcılar genellikle yalnızca “Ve”, “Veya” ve “Değil” öğelerinin kombinasyonlarından oluşur. Tek bitlik çoğullayıcıda "adres seçimi" adı verilen bir giriş, "giriş sinyali" genel adıyla iki giriş ve "çıkış sinyali" adı verilen bir çıkış bulunur.

"Adres seçimine" 0 uygulandığında "çıkış sinyali" ilk "giriş sinyali" ile aynı olur. Buna göre “seçime” 1 uygulandığında “çıkış sinyali” ikinci “giriş sinyaline” eşit olur.

Çoğullayıcı

Ama bu şey tam tersi şekilde çalışıyor. “Adres seç” için adresi veriyoruz, “veri girişi” için verileri veriyoruz, çıkışta ise “adres” sayısı ile girişten gelen verileri alıyoruz.

Tezgah

Sayacın nasıl çalıştığını anlamak için yine arkadaşınıza ihtiyacınız olacak. Onu mutfaktan arayın (umarım orada çok sıkılmamıştır ve en önemlisi, tüm yemeğinizi yememiştir) ve ondan şunu yapmasını isteyin: 0 sayısını hatırlamasına izin verin. Ona her dokunduğunuzda. , hatırladığınız sayıya bir eklemeli, sonucu söylemeli ve hatırlamalıdır. Sonuç (diyelim ki) 3 olduğunda "Abracadabra!" diye bağırmalı. ve bir dahaki sefere dokunduğunda artık 0 sayısını hatırladığını söyleyerek yanıt verin. Biraz zor mu? Görmek:

Bir arkadaşınıza dokunuyorsunuz. Arkadaş "Bir" diyor.
Bir arkadaşınıza dokunuyorsunuz. Arkadaş “İki” diyor.
Bir arkadaşınıza dokunuyorsunuz. Arkadaş "Üç" diyor. Bir arkadaş bağırıyor" Habrahabr!" Kritik saldırı! Geçici olarak felçsiniz ve hareket edemiyorsunuz.
Bir arkadaşınıza dokunuyorsunuz. Arkadaş "Sıfır" diyor.

Peki, vb. Çok basit, değil mi?
Arkadaşınızın artık bir tezgahtar olduğunu elbette fark ettiniz. Bir arkadaşa dokunmak bir "zamanlama sinyali" veya daha basit bir ifadeyle saymaya devam etme sinyali olarak düşünülebilir. “Abracadabra” çığlığı, sayaçta saklanan değerin maksimum olduğunu ve bir sonraki saat sinyalinin sayacı sıfıra getireceğini belirtir. İkili sayaç ile arkadaşınız arasında iki fark vardır. İlk olarak, gerçek bir ikili sayaç, saklanan değeri ikili biçimde çıkarır. İkincisi: Her zaman yalnızca ona yapmasını söylediğiniz şeyi yapar ve tüm işlemci sisteminin işleyişini bozabilecek aptalca şakalara asla tenezzül etmez.

Hafıza

Tetiklemek

Talihsiz (hatta belki de hayali) arkadaşınızla dalga geçmeye devam edelim. Şimdi sıfır sayısını hatırlamasına izin verin. Sol eline dokunduğunuzda sıfır rakamını, sağ eline dokunduğunuzda ise bir rakamını hatırlamalı. “Hangi numarayı hatırlıyorsun?” Bir arkadaş her zaman hatırladığı sayıyla cevap vermelidir - sıfır veya bir.
En basit bellek hücresi bir RS flip-flop'tur (“tetikleyici”, “anahtar” anlamına gelir). Bir RS flip-flop bir bitlik veriyi (“sıfır”/“bir”) saklayabilir ve iki girişi vardır. Set girişi (tıpkı arkadaşınızın sol eli gibi) tetiğe “bir”, Reset girişi (sırasıyla sağ el) “sıfır” yazar.

Kayıt olmak

Kayıt biraz daha karmaşıktır. Arkadaşınız bir şeyi hatırlamasını istediğinizde kayıt defterine dönüşüyor ve ardından “Hey, sana hatırlamanı söylediğim şeyi bana hatırlat?” diyorsunuz ve arkadaşınız doğru cevap veriyor.

Bir kayıt genellikle bir bitten biraz fazlasını saklayabilir. Mutlaka bir veri girişi, bir veri çıkışı ve bir yazma etkinleştirme girişi vardır. Veri çıkışından bu kayıt defterinde yazılanları istediğiniz zaman okuyabilirsiniz. Bu kaydediciye yazmak istediğiniz veri girişini sağlayabilirsiniz. Sıkılıncaya kadar veri gönderebilirsiniz. Yazma izni girişine bir, yani "mantıksal" uygulanana kadar kayıt defterine hiçbir şey yazılmayacaktır.

Kaydırma kaydı

Hiç sıraya girdiniz mi? Muhtemelen öyleydi. Böylece bir vardiya kaydındaki veri olmanın nasıl bir şey olduğunu hayal edebilirsiniz. İnsanlar gelir ve sıranın sonunda dururlar. Sıradaki ilk kişi kodamanın ofisine girer. Sırada ikinci olan birinci olur, üçüncü olan da ikinci olur vb. Sıra çok çetrefilli vardiya kaydı Daha önce komşularını uyarmış olan "verilerin" (yani insanların) iş nedeniyle kaçabileceği. Gerçek bir vardiya kaydında elbette “veri” kuyruktan kaçamaz.

Dolayısıyla, kaydırma yazmacının bir veri girişi (verilerin "kuyruğa" girdiği) ve bir veri çıkışı ("kuyruktaki" ilk kaydın okunabileceği) vardır. Kaydırma yazmacının ayrıca bir “kaydırma yazmacı” girişi vardır. Bu girdiye "mantıksal olan" ulaşır ulaşmaz tüm kuyruk kaydırılır.

Kuyruk ile kaydırma yazmacı arasında önemli bir fark vardır. Kaydırma kaydı dört giriş için tasarlanmışsa (örneğin dört bayt), kuyruktaki ilk giriş, yalnızca "kaydırma kaydı" girişine dört sinyal verdikten sonra kayıttan çıkışa ulaşacaktır.

Veri deposu

Çok sayıda flip-flop kayıtlarda birleştirilirse ve çok sayıda kayıt tek bir çipte birleştirilirse, bir RAM çipi elde edersiniz. Bir bellek yongasında genellikle bir adres girişi, çift yönlü bir veri girişi (yani, bu girişe yazılabilir ve buradan okunabilir) ve bir yazma etkinleştirme girişi bulunur. Adres girişine bir numara veriyoruz ve bu numara belirli bir hafıza hücresini seçecek. Bundan sonra veri giriş/çıkışında bu hücreye yazılanları okuyabiliyoruz.
Şimdi bu hücreye yazmak istediğimizi veri giriş/çıkışına ve yazma izni girişine - "mantıksal olanı" aynı anda göndereceğiz. Sonuç biraz tahmin edilebilir, değil mi?

İşlemci

BitBitJump

İşlemciler bazen CISC (birçok farklı komutu çalıştırabilenler) ve RISC (birkaç komutu çalıştırabilen ancak bunları iyi bir şekilde yürütenler) olarak ikiye ayrılır. Güzel bir akşam şöyle düşündüm: Tek bir komutu çalıştırabilen tam teşekküllü bir işlemci yapmak mümkün olsaydı harika olurdu. Kısa süre sonra bütün bir tek talimatlı işlemci sınıfının olduğunu öğrendim - OISC, çoğunlukla Subleq (çıkar ve sıfırdan küçük veya sıfıra eşitse git) veya Subeq (çıkar ve sıfıra eşitse, o zaman) kullanırlar git) talimatı. OISC işlemciler için çeşitli seçenekleri incelerken, en basit tek komutlu dil BitBitJump'ı geliştiren Oleg Mazonka'nın web sitesini buldum. Bu dildeki tek komuta BitBitJump denir (bir bit kopyalayıp adrese gidin). Bu ezoterik dil kesinlikle Turing'in tam dilidir; yani herhangi bir bilgisayar algoritması bu dil içinde uygulanabilir.

Detaylı Açıklama Bu dil için BitBitJump ve çeviriciyi geliştiricinin web sitesinde bulabilirsiniz. İşlemci çalışma algoritmasını tanımlamak için aşağıdakileri bilmek yeterlidir:

1. İşlemci açıldığında PC, A ve B yazmaçlarına 0 yazılır
2. PC adresini içeren hafıza hücresini okuyun ve okuduklarımızı A kaydına kaydedin.
3. Bilgisayarı artırın
4. PC adresini içeren hafıza hücresini okuyun ve okuduklarımızı B kaydına kaydedin.
5. Bilgisayarı artırın
6. A adresli bitin içeriğini B yazmacına yazılan adresli hücreye yazıyoruz.
7. PC adresini içeren hafıza hücresini okuyun ve okuduklarımızı B kaydına kaydedin.
8. B kaydının içeriğini PC kaydına yazın
9. Planımızın 2. noktasına geçelim
10. KÂR!!!

Ne yazık ki algoritma sonsuzdur ve bu nedenle KÂR elde edilemeyecektir.

Aslında şema

Plan kendiliğinden oluşturuldu, bu yüzden korku, korku ve kaos hakim. Ancak işe yarıyor ve iyi çalışıyor. İşlemciyi açmak için şunları yapmanız gerekir:

1. Programı RAM'e girin
2. Anahtara basın
3. Sayacı 4 konumuna getirin (bu donanımda yapılabilir ancak devre daha da hantal hale gelecektir)
4. Saat oluşturucuyu etkinleştirin

Gördüğünüz gibi bir kayıt, bir kaydırma yazmacı, bir RAM yongası, iki ikili sayaç, bir çoğullama çözücü (karşılaştırıcılar tarafından temsil edilir), iki çoklayıcı ve bazı saf mantık kullanılır.