Jak ''rodzą się" procesory Intel?

Procesory - dla wielu "mózgi" komputerów. Zastanawialiście się... jak powstają?

Intel, już sama nazwa nie wzięła się znikąd - Integrated Electronics, firma która towarzyszy technologii, a od jakiegoś czasu również graczom od wielu wielu wielu lat. Jest wiodącym producentem procesorów i matką różnorodnych technologi. Można zadać sobie pytanie - co skrywa, jak udało się osiągnąć taki sukces? Jak mawiał Robert Noyce "Don't be encumbered by history. Go off and do something wonderful", czyli w wolnym tłumaczeniu "nie bądź obciążony przeszłością. Idź i zrób coś wspaniałego". W tym artykule postaram się przybliżyć Wam chociaż część informacji o procesie produkcyjnym Intela, historii firmy i technologi którą rozwijają od lat. W 1968 roku Gordon Moore i Robert Noyce postanowili założyć firmę. Obaj kierowani wizją przyszłości nie byli jeszcze świadomi że stworzą coś cudownego. Coś co zrewolucjonizuje rynek komputerowy - były to jeszcze czasy, kiedy gry komputerowe praktycznie nie istniały. Jeszcze stosunkowo mała firma w Mountain View licząca 106 pracowników powoli zaczynała wprowadzać własne standardy. Wtedy jeszcze nikt nie słyszał o czymś takim jak mikroprocesory. Intel w początkowym okresie swojego istnienia zajmował się produkcją pamięci SRAM. Oprócz produkcji pamięci, pracownicy intela nieustępliwie rozwijali i badali nowe technologie. Dział naukowy Intela już wtedy zrewolucjonizował rynek - zaledwie 2 lata po powstaniu firmy, Intel wprowadza nową pamięć DRAM, która pozwoliła na masową produkcję kości pamięci które są w stanie przechowywać znacznie większą ilości danych.

Pierwszy mikroprocesor Intel wprowadził na rynek w roku 1971 - jego nazwa to Intel 4004, używany był powszechnie w produkcji mi m.in. kalkulatorów

Teraz przeniesiemy się w przyszłość - pozwolę sobie zapoznać Was z niektórymi elementami procesu produkcyjnego Intela i przyjrzeć się jego szczegółom. Zapoznam Was też z ogólnymi informacjami dotyczącymi etapów produkcji. Sam w sobie procesor jest jednostką obliczeniową, która składa się (w zależności od potrzeb) z kilku tysięcy do kilku miliardów tranzystorów. Prawo Moore'a mówi w skrócie: Czym więcej ludzie (co przekłada się na urządzenia które nas wyręczają) potrzebują obliczeń tym więcej trzeba zastosować tranzystorów w procesorze.

PANOWIE! A buciki czyste?!

Fabryka procesorów ma dość specyficzną konstrukcję. Dzisiejsza technologia wymaga niesamowitej czystości - wystarczyłaby choć drobinka kurzu i Wasz procesor ulegałby przegrzaniu, wyrzucał tzw. Blue Screeny czy uległ uszkodzeniu. Nic dziwnego skoro jeden tranzystor może mieć zaledwie 30 atomów. Jednym z ważniejszych miejsc fabryki jest sterylne pomieszczenie nazywane Clear Room, w którym panują niesamowicie sterylne warunki. Pozwolę sobie zacytować pracowników Intela - "Czystość tego miejsca 1000-krotnie przekracza czystość sal operacyjnych w szpitalach." Między innymi dla tego pracownicy intela ubrani są, w dla niektórych dziwne białe stroje. Wyglądają troszkę jak ubrania dla kosmonautów. Biały kolor stroju umożliwia szybkie wykrycie zanieczyszczeń znajdujących się w fabryce. Jeśli ktoś zauważy chociaż plamkę na stroju znaczy że coś jest nie tak. Procesory Intela w obecnych czasach są produkowane w litografii 14 nm. Chcąc to przeliczyć na mój wzrost, okazuje się że mam 1,9 mld nanometrów wysokości. Możecie sobie teraz wyobrazić jak drobinka kurzu, którą często widzimy gołym okiem jest ogromna dla procesora. Może zastanawiało was z czego są procesory? Otóż procesory Intela nie powstają z metalu czy innych popularnych i tanich materiałów. Do produkcji procesorów używa się krzemu. Jednym z procesów produkcyjnych jest tworzenie tzw. wafli krzemowych. Są one tworzone z walców, powstają z bardzo czystego 99,9999% krystalicznego krzemu. Jeden z takich walców możecie zobaczyć na załączonym zdjęciu.

Wafel?! Jadłbym... Chociaż można sobie zęby popsuć :)

Jednym z trudniejszych procesów jest transport. Wafle są transportowane w specjalnych pojemnikach, które na przestrzeni lat zmieniły się diametralnie - czym bardziej nowoczesne pojemniki i metody transportu tym większy wafel krzemowy można przewieźć bez ryzyka uszkodzenia. Między fabrykami Intela są one przewożone w pojemnikach nazywanych FOUP-ami. Te barwne pudełeczka o zachęcającym wyglądzie można zobaczyć na zdjęciu poniżej.

Dobry pojemnik na kanapki do szkoły, antywłamaniowy i antywstrząsowy

Sam proces transportu jest bardzo skomplikowany - działanie nawet najmniejszego wstrząsu i jego skutków na wafel jest badane przez grupę ekspertów z tej dziedziny. Jak wspomina Inżynier opakowań - Ryan Parrott - w jednym FOSB znajduje się 25 wafli, zaś na jednym waflu znajduje się około 1000 układów scalonych. Przeliczając - w jednym pojemniku wafle mogą być warte od ćwierć do kilku milionów dolarów! Kończąc już moje dywagacje na temat Intela - chcę jeszcze opowiedzieć o samych fabrykach - są one naszpikowane wysoką technologią i niesamowitymi sieciami transportowymi. W fabryce procesorów unika się ludzi. Transport jest całkowicie zautomatyzowany. Nikt tam nie kicha, nikt nie tupie, można usłyszeć tylko roboty przesuwające się po szynach i przenoszące przeróżne ładunki. Oczywiście czynnika ludzkiego nie można wykluczyć. Cały sztab ludzi nadzoruje sieć transportową firmy. Wystarczy, że dojedzie do uszkodzenia jednego urządzenia i cała fabryka może zatrzymać się na kilka godzin! Podsumowując. Proces produkcyjny procesorów to niesamowicie skomplikowany mechanizm - można go porównać do ludzkiego organizmu - gdy dostanie się do nas wirus-chorujemy, kiedy do fabryki intela dostanie się kurz... Też nie będzie zbyt wesoło. W organizmie człowieka żyły pełnią funkcje transportu krwi, w fabryce Intela sieć transportu również można porównać do żył, kiedy coś się uszkadza organizm staje. Tak jak człowiek może umrzeć z powodu zatoru, tak fabryka się zatrzymuje. Jest to niesamowicie uzależniona od siebie samej i swoich narządów konstrukcja, która musi być niczym szwajcarski zegarek. Ma być niezawodna! Kończąc. Cieszmy się osiągnięciami dzisiejszej techniki i oby Intel dalej cieszył nasze oczy i umysły ich ponadczasowością. Czekajmy z niecierpliwością na kolejne technologie i idźmy z dywizą Roberta Noyc'a - "Don't be encumbered by history. Go off and do something wonderful".

Honda

Pomysłowy wizjoner, kowal własnego losu, cygański bohater. Spędzam masę czasu przy komputerze i właśnie sprawdzam się jako Redaktor. Fan gier, książek, wszystkiego co jedzie więcej niż 250km/h i wszystkiego, co lepsze a raczej ciekawsze od rzeczywistości.