La sabbia, la materia prima per tutta l’elettronica.
Composta dal 25% di silicio e presente in tutto il mondo, la sabbia di quarzo, ha
quantitativi molto alti di Diossido di silicio l’ingrediente principale per l’industria
dei semiconduttori.
Il silicio si purifica con la fusione. La prima cosa da fare è separare il silicio dalla
sabbia, che poi diventa uno scarto. Il silicio deve essere purificato tramite diversi
passaggi, per raggiungere la qualità e la purezza necessarie per la costruzione di
componenti elettronici. Il livello di purezza richiesto è altissimo: il margine di
tolleranza ammette un atomo su un milione. Dopo il processo di purificazione il
silicio passa alla fusione. Nell'immagine potete vedere un cristallo di silicio puro,
ottenuto dopo la fusione, chiamato ingot.
Il cristallo è composto di silicio
elettronico, pesa circa 100 chili, e ha
un livello di purezza del 99.9999%.
L'ingot successivamente viene "affettato" per ottenere i sottili dischi di silicio
chiamati wafer. Alcuni ingot possono essere alti fino a un metro e mezzo, e ne
esistono di diverso diametro. Le CPU moderne, generalmente, sono ottenute da wafer
con un diametro di 300 mm.
Una volta tagliati i wafer vengono ripuliti fino a che non sono del tutto privi di
difetti, e la loro superficie è liscia come quella di uno specchio. Intel non produce
direttamente i cristalli, ma compra i wafer da produttori specializzati. Il
processo a 45 nm Higk-K/Metal Gate, sviluppato da Intel, usa wafer da 300
mm. Quando Intel cominciò a produrre chip i wafer erano invece da 50 mm
Primo strato di materiale
fotoresistente. Il liquido
blu che vedete è
fotoresistente, e viene
distribuito sul wafer in
rotazione, per assicurarsi
che la distribuzione sia
uniforme e sottile.
Le aree del wafer che sono state esposte ai raggi UV diventano solubili. L'esposizione
viene fatta usando una sorta di mascherina, grazie alla quale è possibile dare al silicio
forme precise. Non è molto diverso dal modo con cui si producono i circuiti in rame, per
chi lo conosce. Per costruire una CPU, sostanzialmente, questo processo viene ripetuto
più e più volte, su diversi strati poggiati uno sull'altro.
Nelle immagini potete vedere
come apparirebbe un singolo
transistor se fosse visibile a
occhio nudo. Un transistor,
sostanzialmente, funziona
come un interruttore, capace di
controllare la corrente elettrica
al suo interno. I ricercatori Intel
hanno sviluppato transistor così
piccoli che possono farne stare
30 milioni sulla capocchia di
uno spillo. Notevole, se si pensa
che, quando sono nati, i
transistor era grandi diversi
centimetri.