vps

  • نحوه ساخت پردازنده های اینتل ، از شن تا محصول نهایی

    دومین/بیشترین ماده موجود در پوسته زمین شن (Sand) می باشد. حدود 25% از اجزاء سازنده شن از سلیکا (Silicon) تشکیل شده است. ماده اصلی تشکیل دهنده بخش کریستالی پردازنده ها از سلیکا تشکیل شده است.
    مرحله 1 :
    جمع آوری شن . شاید برای شما جای سوال باشد که چرا پردازنده های اینتل ساخت کشورهای چین ، کاستاریکا و مالزی است. با یک جستجوی کوچک از نام های Costa Rica و Malay در بخش تصاویر موتورهای جستجوگر ، بیشترین عکسی که مشاهده خواهید کرد، سواحل این کشورها خواهد بود. درصد سلیکا موجود در شن های این 2 کشور از کشورهای دیگر بیشتر بوده و اینتل برای ساخت پردازنده های خود این 2 کشور را در حال حاضر هدف قرار داده است.



    مرحله 2 :
    ذوب کردن شن . در این مرحله شن ها در دمای بسیار بالا حرارت داده می شوند و سلیکا موجود در شن ها به صورت مایع در آمده و در ظرف هایی ریخته می شوند. قطر این ظرف های توپی شکل در حال حاضر 12" اینچ (300 میلی متر) می باشد. پردازنده های قدیمی تر (سلرون ها) دارای ظرف هایی با قطر 8" اینچ (200 میلی متر) بودند و اولین ظرف توپی دنیا که در سال 1970 از آن کریستال خارج کردند فقط 2" (50 میلی متر) قطر داشت.





    خلوص سلیکون در این مرحله 1 در میلیارد است(99.999%) یعنی تنها 1 اتم ناخالصی در 1 میلیارد اتم سلیکون.


    مرحله 3 :
    برش سلیکون . در این مرحله توپ سلیکونی توسط تجهیزات پیشرفته ای به صورت لایه های بسیار باریک برش خواهد خورد. (این امر همانند برش توپ های کالباس می ماند). به این صفحه های دایره ای شکل ویفر (Wafer) می گویند.


    بعد از عملیات برش ، سطح ویفرها به خوبی پولیش خواهد شد تا کاملاً صیقلی شود.


    مرحله 4 :
    به این مرحله Photo Resist می گویند. در این مرحله ماده ای که در نگاتیو عکس استفاده می شود (به شکل مایع) بر روی ویفرها ریخته می شود و سپس ویفرها با سرعت بالایی به چرخش در می آیند تا لایه ای نازک از این مایع بر روی سطح شان جای گیرد.


    سپس اشعه UV (ماوراء بنفش) را از شابلن (Mask) گذرانده و در سر راه آنها یک عدسی با قابلیت کوچک کردن اشعه تا 4 برابر را قرار می دهند. بر روی کل ویفر (کل تعداد چیپ های خارج شونده از ویفر) این عملیات انجام می گیرد. این امر باعث می شود تا اشعه UV محل قرار گیری کوچکترین اجزاء ساخت دست بشر را بر روی چیپ حکاکی کند.





    مرحله 5 :
    شستشو سطح ویفر . در این مرحله مازاد مواد باقی مانده توسط ماده حلال و شویند (که در اعکاسی هم استفاده می شود) از بین می روند. در این مرحله لایه نگاتیو عکاسی روی سطح چیپ نیز پاک خواهد شد.



    مرحله 6 :
    ساختن لایه های روی کریستال . برای جایگذاری لایه ها مراحل پیشرفته و بسیار دشواری طی می شوند. اصلی ترین مرحله کاشت لایه ای نازک از مس بر روی کریستال می باشد. این لایه و شبکه نازک مسی انتقال دهنده داده ها بین ترانزیستورها می باشد. برای این کار مجدد لایه ای از نگاتیو عکاسی به سطح اضافه می شود.





    لایه مسی که به آن copper ions گفته می شود طی فرآیندی با نام Electroplating به چیپ ها اضافه می شود. در این روش پیشرفته الکترون ها ابتدا بر روی سطح چیپ شلیک می شوند. و سطح را در ابعاد بسیار بسیار کوچکی باردار می کنند، سپس ویفرها در محلول یونیزه شده ای که در آن مس رها می شود قرار می گیرند. مولکول های مس به محل های باردار می چسبند و راه های ارتباطی را تشکیل می دهند.




    این امر برای چندین لایه ، چندین بار انجام می گیرد.
    چیپ های اطراف ویفرها مورد استفاده قرار نمی گیرند !!! چرا سلیکون با ارزش که پس از گذشت این مراحل ساخته شده در بایستی دور انداخته شود ؟ سازنده گان پردازنده اعتقاد دارند درصد خرابی این چیپ ها بسیار بالاست و از آنها استفاده نمی کنند (بخش های خاکستری رنگ)



    مرحله 7 :
    تست ظاهری . میکروسکوپی با دقت نانومتر که دارای چندین دریچه مشاهده می باشد به صورت همزمان بر روی ویفر می آید و در کسری از ثانیه تعدادی عکس می اندازد. عکس ها پردازش می شوند و می بایستی تمامی لایه ها از الگوی درست پیروی کنند، در غیر این صورت چیپ مشکل دار از دور خارج خواهد شد.


    تست های بعد نه تنها ظاهریست بلکه می تواند میزان ولتاژ مورد نیاز هر چیپ را نیز تخمین بزند.

    مرحله 8 :
    برش ویفر . سپس ویفرها توسط تیغ بسیار نازکی برش خواهند خورد و کریستال های چیپ ها از آن ها جدا خواهند شد و بازوی نگه دارنده ای کریستال هر CPU را از روی ویفر بر می دارد.
    داده های بدست آمده از مرحله 7 به دستگاه کمک می کند تا چیپ های نامرغوب جدا و دور انداخته شوند و چیپ های خوب را به مرحله بعد هدایت کند.





    مرحله 9 :
    پکینگ CPU . این فرآیند شامل 2 مرحله اصلی قرار دادن کریستال روی برد سبز رنگ CPU و قرار دادن IHS می باشد. تست های انجام شده در مرحله 8 تضمین کنند خوب بودن پردازنده و درست کار کردن آن نیست و می بایستی در نهایت یک تست کلی نیز انجام شود. در این مرحله لایه بسیار نازکی از طلا بر روی برد سبز رنگ CPU نصب می شود و این لایه وظیفه ارتباط کریستال با خود برد پردازنده را دارد.



    پس از نصب IHS (سطح مسی روی کریستال) ، بازوی نگه دارنده ای چیپ های CPU را در سینی ها و پکیج های خود قرار می دهد. این پکیج ها دارای فن های خنک کننده نیز هستند. پردازنده های جدید به دلیل اینکه دمای بالایی تولید می کنند ، قادرند تا کریستال خود را ذوب کنند پس نیاز به خنک کننده های اکتیو دارند. در گذشته ( برای مثال پردازنده 8086 اینتل ) نیازی به این خنک کننده های اکتیو نبود. پردازنده 8086 اینتل دارای 29000 ترانزیستور بود، این درحالیست که پردازنده های فعلی دارای 100 میلیون ترانزیستور هستند.



    خوب حالا می رسیم به تفاوت ها
    می شه گفت از لحاظ کارایی هیچ یک از چیپ های ساخت مالزی با کاستاریکاها هیچ تفاوتی ندارند. تنها تفاوت ها وقتی بروز می کنه قصد اکستریم اورکلاکینگ رو داشته باشید. که در ایم حالت درصد چیپ هایی که ساخت کاستاریکا هستند در میان چیپ های بسیار خوب بالاتر از مالزی هاست. ولی هیچ دلیلی وجود نداره که بشه 100% راجب کشور سازنده اظهار نظر کرد.
    می شه از جمله بالا چندتا برداشت کرد که شاید درست یا غلط باشند، می شه گفت شن های سواحل کاستاریکا بهتره از مالزی هستند ، پس اگر پول در جیب دارید و قصد سفر (لب دریا) دارید حتماً برید کاستاریکا "آژانس هوایی بلبل سفر" اگر پولتون به کاستاریکا نمی رسه ، خوب برید مالزی اگر 200000 بیشتر ندارید برید محمودآباد اگر 20000 بیشتر ندارید شاید بتونید پستر ساحل رو از توپ خونه بخرید
    همین داستان برای 3770 های موجود در بازار هستش. فروشنده نمی دونه برای چی ولی کاستاریکا رو 100 تومن گرونتر قیمت می ده ، این در حالی هستش که حتی برای اور روی ایر هم تفاوت چندانی وجود نداره.
    ----------------------------------------------------
    بچنامبر :
    بچنامبر عددی هستش که روی پردازنده و باکس اون حک می شه.
    یک جورایی کد ملی برای اون پردازنده هستش ولی انحصاری نیستش . (بچنامبر+سریال نامبر انحصرای هستش) یعنی ممکن 2 پردازنده 1 بچنامبر داشته باشند ولی هیچ 2 پردازنده ای بچنامبر و سریال نامبر یکسان ندارند.


    خوب به بچنامبر ها توجه کنید :
    برای مثال :


    3213B440

    کاراکتر اول از چپ (می تونی حرف باشه یا عدد) نشون دهنده کشور سازنده هستش. مثلاً عدد 3 نشان دهنده کاستاریکا هستش یا L نشان دهنده مالزی هستش.
    کدهای کامل کاراکتر اول :
    0 = San Jose, Costa Rica
    1 = Cavite, Philippines
    3 = .............., Costa Rica
    5= Mainland China
    6 = Chandler, Arizona
    7 = .........., Philippines
    8 = Leixlip, Ireland
    9 = Penang, Malaysia
    L = ............, Malaysia
    Q = ..........., Malaysia
    R = Manila, Philippines
    Y = Leixlip, Ireland

    کاراکتر دوم نشان دهنده سال تولید هستش : مثلاً در مثال بالا عدد 2 هستش که معنیش می شه سال 2012.
    کاراکتر سوم و چهارم : نشان دهنده هفته تولید هستش ، مثلاً در مثال ما آورده شده 13 که نشون می ده پردازنده تولید هفته 13 هستش.
    کاراکتر پنجم : نشان دهنده سالن تولید هستش. معمولا هر کارخانه 3 سالن دارد A - B - C
    کاراکتر ششم ، هفتم و هشتم : این کاراکترها سری ساخت پردازنده هستند. (با سریال متفاوت هستش)
    --------------------------------------------------------

    چرا اورکلاکرها بچنامبر رو نگاه می کنند ؟
    خوب یک سوال بهترین قسمت و خوشمزه ترین قسمت یک هندوانه کجاست ؟ خوب شاید همه جواب این سوال رو بدونند (حداقل اونایی که هندونه رو به طالبی ترجیح می دهند) !!! دقیقاً برش از وسط دایره ای رو به ما می ده که مرکز اون دایره شیرین ترین نقطه هستش. توی سلیکا هم همین داستان هستش. اون برشی (ویفر) که از وسط اون توپ کالباس شکل زده می شه کیفیت خیلی خوبی داره و چیپی که دقیقاً از وسط این ویفر در میاد رکورد خیلی بالایی رو می زنه چون سلیکا خوبی داره. هرچی از لحاظ ارتفاعی از این مرکز توپ فاصله بگیرید و روی قطر دایره ها هم فاصلتون بیشتر بشه ، چیپتون بدتر اور می شه ... ولتاژ بیشتری برای استیبل شدن می گیره ... داغتره ... و ........

    برگردیم به دوران LGA 775 :
    intel اومد و به کارخونه هاش این توپ های سلیکونی را داد و اونها هم از مثلاً 100 تا توپی که داشتند شروع کردند به بریدن ، هفته اول از سر هر 100 تا توپ زدند ، هفته دوم دوباره از هر 100 تا توپ یک لایه بریدند تا 52 هفته سال تموم شد. وقتی اورکلاکرها شروع به اور کردند متوجه شدند بچنامبرهایی که بین هفته 20 تا 30 هستش خیلی بهتر اور می شه (چون سال 52 هفته هستش، کارخونه وقتی به هفته های 20 تا 30 رسیده بوده ، توپ های سلیکونی تا وسطشون برش خورده بودند)
    پس توی 775 این عدد معنی خودش رو داشت.

    تا رسید به سندی بریج :
    اینتل دید خیلی ها از روی بچنامبر خرید می کنند ، اعداد بچنامبر رو کاملاً کاتوره ای و درهم داد. برای همین سندی بریج بچنامبر معتبری نداره و هرچیزی توش ممکن هستش. از این سیاستش اصلاً خوشم نیومد ، چون اورکلاکرها مجبور بودند تعداد بیشتری بخرند و تست کنند.

    وقتی اینتل خواست Ivy-Bridge رو بده :
    به کارخانه ها گفتش که بچنامبر رو درست درج کنید ولی .... اول یک توپ سلیکونی رو تموم کنید بعدش برید سراغ بعدی ، اینجوری تا حدی عدد هفته نامعتبر می شه ، مثلاً کارخانه کاستاریکا از 100 تا توپی که داره ، 10 تاش رو شروع می کنه از هفته اول به بریدن ، میاد می رسه به هفته های 17 تا 19 ، اینجا وسط 10 تا توپش هستش که پردازنده ها همشون 6.8GHz رو می زنند ، بعد می ره تا پایان 10 توپ که یعنی بچنامبرشون خوب نیستش. و با این روش ممکن هستش طی یک سال چندیدن هفته بچشون خوب باشه . من پیش بینیم اینه که هفته های 34 تا 38 خوب از آب دربیان !!!

    این هم یک پردازنده ES که مخفف Engineering Sample هستش :


    واژه Confidential و ES بر روی این پردازنده یعنی اینکه نمونه مهندسی هستند و این پردازنده ها در اختیار اورکلاکرها قرار می گیره تا رکوردهای بالایی باهاشون زده بشه یا اینکه عیب و ایرادات پردازنده رو تحت شرایط سخت متوجه بشوند.

    امیدوارم خوب بوده باشه و بتونه به کسی کمک کنه