Если кремниевые пластины, из которых изготовлены процессоры, настолько чувствительны, что рабочие носят специальные костюмы, как возможно разделение процессора?

21

Я видел много видео на YouTube, в которых люди делят процессоры, а затем применяют более качественные жидкости для охлаждения процессора. Пример: i5 & i7 Haswell & Ivy Bridge - полное руководство по Delid - (метод недостатков)

Однако я также видел, что люди, работающие в потрясающих фабричных костюмах, носят специальные костюмы, потому что кремниевые пластины чрезвычайно чувствительны ко всем видам частиц.

Что на самом деле происходит при выделении процессора?

yoyo_fun
источник
Когда одна пылинка попадает на процессор при изготовлении, он запускается. Что происходит, когда кто-то получает доступ к процессору с разделителями?
PlasmaHH
26
Изготовление действительно очень чувствительно к загрязнению. Однако, как только чип закончен, он относительно нечувствителен. Еще важнее то, что поверхность чипа, обнаженная во время разделения, является задней стороной чипа, где нет ничего, что могло бы повлиять на работу. Активная сторона, где находятся все цепи, закопана в корпус и не затронута.
WhatRoughBeast
10
Обратите внимание, что процессоры для ПК, такие как Athlon XP, раньше продавались без крышки. Да, голый штамп на поддерживающей плате.
Turbo J
3
Зачем использовать старые чипы в качестве примера? Процессоры ноутбуков по-прежнему голые умирают. Также графические процессоры и наборы микросхем материнских плат, и даже некоторые контроллеры SSD .......
user3528438

Ответы:

40

Вафли чрезвычайно чувствительны во время производства, потому что, если между какими-либо этапами процесса на нем осядет пыль или частицы грязи , последующие этапы процесса не пройдут на загрязненном участке.

Как только изготовление закончено, и чип получает последний слой, пыль больше не будет его беспокоить.

Я бы рискнул предположить, что настольные процессоры, на которых установлены термораспределяющиеся крышки, получат надлежащую обработку поверхности для нанесения выбранной термопасты.

peufeu
источник
14
Также обратите внимание, что эти процессоры имеют кремниевую подложку, а не слой металлизации.
PlasmaHH
4
@PlasmaHH, зависит от пакета. Исторически много процессоров было сделано с узорной стороной чипа вверх.
Фотон
@ThePhoton: действительно, однако в контексте OP, похоже, он ссылается на современные процессоры x86_64 и «разделение» путем удаления теплоотвода, который монтируется / приклеивается / спаяется непосредственно на кремнии.
PlasmaHH
Да, забыл об этом. Теперь я помню старых Атлонов, у которых была силиконовая задняя сторона, и вы просто приклеили к нему радиатор. Может взломать кубик, если небрежно. cdn.cpu-world.com/CPUs/K7/L_AMD-AXDA1800DLT3C.jpg
peufeu
1
@ThePhoton: уже упоминание о «многих видео на YouTube» о «охлаждении процессора» должно сказать вам, что речь
идет
18

Что-то не упомянутое другими ответами - это то, что не только сам чип так чувствителен к пыли. Это также литографические пластины, используемые для печати слоев резиста для каждой стадии процесса.

введите описание изображения здесь

Изображение из Википедии

Невероятно продвинутая оптика используется для проецирования света через эти по существу «пленочные негативы» на слой резиста на пластине. Эти негативы в несколько раз больше, чем фактические элементы, чтобы уменьшить влияние ошибки на пластине, но размер элемента только примерно в 4-5 раз больше. Ультрафиолетовый свет пропускается через них и фокусируется до соответствующих размеров, чтобы резист имел соответствующее разрешение. При нынешних технологических процессах, достигающих 10 нм, эти литопластинки должны быть «идеальными», потому что они используют методы дифракции для печати элементов, во много раз меньших, чем длина волны используемого света. Если бы на одну из этих пластин попала пыль, это испортило бы каждую микросхему, напечатанную впоследствии в этой области литопластинки.

Аарон
источник
1
«немного меньше» здесь означает 20x, поскольку (за исключением EUV) используется длина волны ~ 193 нм, но в любом случае :)
Sam
@sam, это было в классе, который я взял несколько лет назад ... Я не удосужился найти точное значение: P
Аарон
Не уверен, если это правда. Согласно википедии , чистые помещения отфильтровывают частицы, которые могут задерживаться на пластинах и вызывать дефекты. Если элементы на пластинах в 100 раз больше, чем на чипе, логично, что пластины могут выдержать загрязнение частицами, в 100 раз большими, чем пластины.
Дмитрий Григорьев
@DmitryGrigoryev 100x - это номер, который я вытащил из своей задницы ... кто-то должен был позвонить мне раньше. Я сделал дополнительное чтение и исправил свои заявления. Чтобы получить всю историю о том, как работает передовая литография, потребуется докторская диссертация, которая выходит за рамки этого поста.
Аарон
17

Слой пассивации - последний шаг, исключающий атмосферу. Этот слой формируют, подвергая пластину воздействию высокотемпературного кислорода (низкая скорость роста) или пара (высокая скорость роста). Результатом является диоксид кремния, толщиной в тысячи ангстрем.

Края интегральной схемы обычно защищены от ионного проникновения с помощью «уплотнительного кольца», где металлы и имплантаты сужаются до чистой кремниевой подложки. Но будь осторожен; уплотнительное кольцо представляет собой проводящий путь вдоль края ИС, что позволяет передавать помехи вдоль края ИС.

Для успешных систем на кристалле, вам нужно будет оценить пробитое уплотнение на ранней стадии в вашем кремниевом прототипе, чтобы вы знали ухудшение изоляции, повреждение минимального уровня шума, вызванное детерминированным шумом, который открыто подается в чувствительные области IC. Если уплотнительное кольцо впрыскивает 2 милливольта мусора, на каждом фронте тактовой частоты, можно ли ожидать достижения производительности 100 нановольт? Ах да, усреднение преодолевает все зло.

РЕДАКТИРОВАНИЕ Добавление некоторых прецизионных согласованных интегральных схем изменит механические напряжения, наложенные на кремний, и многочисленные транзисторы, резисторы, конденсаторы на нем; изменения в напряжениях изменяют мельчайшие искажения кремния вдоль осей кристалла и изменяют пьезоэлектрические отклики, которые постоянно изменяют лежащие в основе источники электрических ошибок в структурах, согласованных в других отношениях. Чтобы избежать этой ошибки, некоторые производители используют расширенные функции (дополнительные транзисторы, дополнительные слои легирования и т. Д.), Чтобы добавить режимы подстройки при использовании; при этом при каждом включении питания интегральная схема автоматически проходит последовательность калибровки.

analogsystemsrf
источник
13

Как правильно заметил @WhatRoughBeast в комментарии, матрица процессора, размещенная на печатной плате, не обнажает никаких тонких структур, которые расположены на другой стороне кристалла. Есть даже недорогие процессоры, которые продаются без крышки, как этот:

введите описание изображения здесь

Если вы посмотрите поближе , вы увидите, что процессор пережил не только пыль и термопасту, но также несколько царапин и потрескавшийся угол, что явно означает, что на этой стороне матрицы нет ничего важного.

Дмитрий Григорьев
источник
4
Кроме того, ручное соединение «голых» полупроводниковых компонентов в чистых, но ни в коем случае не в чистых помещениях, например, при изготовлении нестандартных гибридных схем или модулей, не является необычной практикой.
rackandboneman
2

Ключевым моментом здесь, как сказали WhatRoughBeast и PlasmaHH, является отсутствие уязвимости чувствительных частей кристалла процессора. Кажется, что видна только нижняя плоскость (это характерно для флип-чипов).

Можно подумать, что если чип не перевернут, но присутствует пассивирующий слой, чип будет достаточно защищен. К сожалению, это только спасет чип от частиц, но не от любого другого случайного повреждения, происходящего из-за ударяемой крышки, например, из-за обрывов проводов и разрушенных трехмерных структур (воздушных мостов).

Кроме того, пассивирующий слой не всегда присутствует, потому что он может серьезно ухудшить литейный процесс на высоких частотах - это часто случается с MMIC (монолитные микроволновые интегральные схемы). Я бы не стал полагаться на это, если бы не знал, что это там.

В этом случае я вижу гораздо больше опасностей от самого процесса разделения, чем от того, что чип подвергается воздействию в не чистой среде после разделения.

Энрик Бланко
источник