Se as pastilhas de silício das quais os processadores são fabricados são tão sensíveis que os trabalhadores usam roupas especiais, como é possível excluir um processador?

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Vi muitos vídeos no YouTube em que as pessoas delidam processadores e depois aplicam líquidos melhores para resfriar o processador. Exemplo: i5 e i7 Haswell e Ivy Bridge - Tutorial Delid FULL - (Vice Método)

No entanto, eu também vi que as pessoas que trabalham em fábricas estão usando roupas especiais, porque as pastilhas de silício são extremamente sensíveis a todos os tipos de partículas.

O que realmente acontece ao excluir um processador?

yoyo_fun
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Quando um grão de poeira entra no processador durante a fabricação, ele é queimado. Quando se chega a um processador delidded, o que acontece?
PlasmaHH
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A fabricação é de fato requintadamente sensível à contaminação. No entanto, uma vez concluído o chip, ele é relativamente insensível. Ainda mais importante, a superfície do chip exposta durante a remoção é a parte de trás do chip, onde não há nada que possa afetar a operação. O lado ativo, onde estão todos os circuitos, é enterrado na embalagem e não é afetado.
WhatRoughBeast
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Observe que os processadores para PC - como o Athlon XP - costumavam ser vendidos sem tampa por anos. Sim, um dado nu em um PCB de suporte.
Turbo J
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Por que usar chips antigos como exemplo? As CPUs de laptops ainda estão vazias. Também GPUs e chipsets da placa-mãe, e até mesmo alguns controladores SSD .......
user3528438

Respostas:

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As bolachas são extremamente sensíveis durante a fabricação, porque se houver partículas de poeira ou sujeira entre as etapas do processo, as etapas seguintes do processo falharão no local contaminado.

Quando a fabricação terminar, e o chip receber sua última camada, o pó não o incomodará mais.

Atrevo-me a adivinhar que as CPUs de desktop que possuem tampas de espalhamento térmico receberão um tratamento de superfície adequado para a aplicação da pasta térmica escolhida.

peufeu
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Observe também que esses processadores têm o substrato de silicone voltado para cima, não a camada de metalização.
PlasmaHH
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@PlasmaHH, depende do pacote. Historicamente, muitas CPUs foram feitas com o lado padronizado do chip voltado para cima.
O Photon
@ ThePhoton: de fato, no entanto, no contexto do OP, parece referir-se aos processadores x86_64 contemporâneos e ao "delidding" removendo o dissipador de calor montado / colado / soldado diretamente no silício.
PlasmaHH
Sim, esqueci disso. Lembro-me agora dos velhos Athlons, que tinham o verso de silicone exposto, e você colocava o dissipador de calor nele. Poderia quebrar o dado se descuidado. cdn.cpu-world.com/CPUs/K7/L_AMD-AXDA1800DLT3C.jpg
peufeu
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@ThePhoton: já a menção de "muitos vídeos no youtube" sobre "resfriamento do processador" deve dizer-lhe que os seus computadores de mesa sobre integrativas;)
PlasmaHH
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Algo não mencionado nas outras respostas é que não é apenas o chip que é tão sensível à poeira. São também as placas de litografia usadas para imprimir as camadas de resistência para cada estágio do processo.

insira a descrição da imagem aqui

Imagem da Wikipedia

Óticas incrivelmente avançadas são usadas para projetar luz através desses "negativos de filme" essencialmente na camada de resistência da bolacha. Esses negativos são várias vezes maiores que os recursos reais para ajudar a reduzir o efeito de erro na placa, mas o tamanho do recurso é apenas cerca de 4-5x maior. A luz UV é mostrada através deles e focada nas dimensões apropriadas para expor a resistência na resolução apropriada. Com a tecnologia de processo atual atingindo até 10 nm, essas placas litográficas precisam ser "perfeitas", porque contam com técnicas de difração para imprimir recursos muitas vezes menores que o comprimento de onda da luz usada. Se uma amostra de poeira caísse em uma dessas placas, ela estragaria todos os chips subsequentemente impressos com a área da placa litográfica.

Aaron
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"ligeiramente menor" significa aqui como 20x (EUV de restrição) um comprimento de onda de 193nm ~ é utilizada, mas de qualquer maneira :)
Sam
@ sam, foi em uma aula que eu fiz vários anos atrás ... eu não me incomodei em procurar o valor exato: P
Aaron
Não tenho certeza se isso é verdade. Segundo a wikipedia , as salas limpas filtram as partículas, que podem repousar sobre as bolachas e contribuir para os defeitos. Se os recursos nas placas forem 100 vezes maiores que no chip, parece lógico que as placas possam sobreviver à contaminação por partículas 100 vezes maiores que as bolachas.
Dmitry Grigoryev
@DmitryGrigoryev 100x foi um número que tirei da minha bunda ... alguém deveria ter me ligado antes. Fiz algumas leituras adicionais e consertei minhas declarações. Para obter toda a história de como a litografia de ponta funciona, seria necessária uma dissertação de doutorado, que está além do escopo deste post.
Aaron
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Uma camada de passivação é a etapa final, excluindo a atmosfera. Essa camada é formada pela exposição da bolacha ao oxigênio a alta temperatura (baixa taxa de crescimento) ou ao vapor (alta taxa de crescimento). O resultado é dióxido de silício, 1.000s de Angstroms de espessura.

As bordas do circuito integrado geralmente são protegidas contra invasões iônicas, com um "anel de vedação", onde os metais e implantes são afilados até um substrato de silício puro. Mas tenha cuidado; o anel de vedação é um caminho condutor ao longo da borda do IC, permitindo que a interferência seja transmitida ao longo da borda do IC.

Para sistemas bem-sucedidos no chip, você precisará avaliar o rompimento da vedação desde o início da prototipagem de silício, para conhecer a degradação do isolamento, os danos ao ruído do piso, causados ​​pelo ruído determinístico que é abertamente conduzido ao ambiente. regiões sensíveis do CI. Se a vedação injeta 2 milhões de volts de lixo, em cada extremidade do relógio, você espera obter um desempenho de 100 nanoVolt? Ah, certo, a média supera todos os males.

EDIT A exclusão de alguns circuitos integrados de precisão alterará as tensões mecânicas impostas ao silício e os numerosos transistores, resistores e capacitores; mudanças nas tensões alteram as distorções diminutas do silício ao longo dos eixos dos cristais e alteram as respostas piezoelétricas, que alteram permanentemente as fontes de erro elétricas subjacentes em estruturas que, de outra forma, correspondiam. Para evitar esse erro, alguns fabricantes usam recursos aprimorados (transistores extras, camadas extras de doping, etc.) para adicionar comportamentos de corte durante o uso; nisso, em cada evento de inicialização, o circuito integrado é executado automaticamente através de uma sequência de calibração.

analogsystemsrf
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Como o @WhatRoughBeast observou corretamente no comentário, o dado da CPU colocado no PCB não expõe nenhuma estrutura fina, localizada no outro lado do dado. Existem até CPUs de baixo custo que são vendidas sem tampa, como esta:

insira a descrição da imagem aqui

Se você olhar mais de perto , verá que a CPU sobreviveu não apenas a poeira e pasta térmica, mas também a alguns arranhões e a um canto quebrado, o que significa claramente que não há nada importante neste lado do molde.

Dmitry Grigoryev
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Além disso, a ligação manual de componentes semicondutores "sem matriz" sob condições limpas, mas de maneira alguma as salas limpas, por exemplo, na fabricação de circuitos ou módulos híbridos personalizados, não é uma prática incomum.
rackandboneman
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A chave aqui, como disseram WhatRoughBeast e PlasmaHH, é a falta de exposição de partes sensíveis da matriz da CPU. Somente o plano inferior parece estar exposto (uma característica típica dos designs de flip-chip).

Pode-se pensar que, se o chip não for invertido, mas houver uma camada de passivação, ele estará protegido o suficiente. Infelizmente, isso só salvaria o chip de partículas, mas não de qualquer outro dano acidental que acontecesse devido ao martelo da tampa, como ligações de arames quebrados e estruturas 3D esmagadas (pontes de ar).

Além disso, uma camada de passivação nem sempre está presente, pois pode prejudicar gravemente um processo de fundição em altas frequências - isso ocorre frequentemente com MMICs (circuitos integrados de micro-ondas monolíticos). Eu não confiaria nisso se não soubesse positivamente que está lá.

Nesse caso, vejo muito mais perigos do processo de remoção do que do chip sendo exposto em um ambiente não limpo após ser removido.

Enric Blanco
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