¿Cómo se fabrica un microprocesador?

¿Cómo se fabrica un microprocesador?

12 Flares Twitter 5 Facebook 6 Google+ 1 Pin It Share 0 Email -- 12 Flares ×

Todos los días de tu vida realizas tareas (como leer este articulo) que solo son posibles gracias a la existencia de los microprocesadores. Estos pequeños chips se han vuelto tan comunes que hemos dejado de notarlos. Presentes en casi todos los aparatos electrónicos de la actualidad, se fabrican de a miles de millones. Y aquí te contamos como.

Cuando los transistores comenzaron a desbancar a los tubos de vacío en la mayoría de los circuitos electrónicos, el material que se empleaba para construirlos era el germanio.

No mucho tiempo después comenzó a utilizarse el silicio, cuyo costo, características y abundancia lo hacían mucho más interesante. El silicio es el elemento mas abundante en la corteza terrestre (27,7%) después del oxigeno.

Su uso en la electrónica se debe a sus características de semiconductor. Esto significa que, dependiendo de que materiales se le agreguen (dopándolo) puede actuar como “conductor” o como un “aislador”.

Durante los últimos 40 años, este modesto material ha sido el motor que impulsa la revolución microelectrónica. Con el silicio se han construido incontables generaciones de circuitos integrados y microprocesadores, cada una reduciendo el tamaño de los transistores que lo componen. Puestos a hablar de tamaños, en la superficie de un glóbulo rojo podríamos acomodar casi 400 transistores. O, ya que estamos, se pueden poner unos 30 millones sobre la cabeza de un alfiler. Es decir, son pequeños de verdad.

Pero ¿Cómo es posible fabricar algo tan pequeño? El proceso de fabricación de un microprocesador es complejísimo, y apasionante. Todo comienza con un buen puñado de arena (compuesta básicamente de silicio), con la que se fabrica un monocristal de unos 20 x 150 centímetros. Para ello, se funde el material en cuestión a alta temperatura (1370º C) y muy lentamente (10 a 40 mm por hora) se va formando el cristal.

De este cristal, de cientos de kilos de peso, se cortan los extremos y la superficie exterior, de forma de obtener un cilindro perfecto. Luego, el cilindro se corta en obleas (wafer) de menos de un milímetro de espesor, utilizando una sierra de diamante. De cada cilindro se obtienen miles de wafers, y de cada oblea se fabricarán varios cientos de microprocesadores.

Estas obleas son pulidas hasta obtener una superficie perfectamente plana, pasan por un proceso llamado “annealing, que consiste en un someterlas a un calentamiento extremo para remover cualquier defecto o impureza que pueda haber llegado a esta instancia. Luego de una supervisión mediante láseres capaz de detectar imperfecciones menores a una milésima de micrón, se recubren con una capa aislante formada por óxido de silicio transferido mediante deposición de vapor.

De aquí en más, comienza el proceso del “dibujado” de los transistores que conformarán a cada microprocesador. A pesar de ser muy complejo y preciso, básicamente consiste en la “impresión” de sucesivas máscaras sobre el wafer, que son endurecidas mediante luz ultravioleta y atacada por ácidos encargados de remover las zonas no cubiertas por la impresión. Salvando las escalas, se trata de un proceso comparable al visto para la fabricación de circuitos impresos.

Cada capa que se “pinta” sobre el wafer permite o bien la eliminación de algunas partes de la superficie, o la preparación para que reciba el aporte de átomos (aluminio o cobre, por ejemplo) destinados a formar parte de los transistores que conformaran el microprocesador.

Dado el pequeñismo tamaño de los transistores “dibujados”, no puede utilizarse luz visible en este proceso. Efectivamente, la longitud de onda de la luz visible (380 a 780 nanómetros) es demasiado grande. Los últimos procesadores de cuatro núcleos de Intel están fabricados con un proceso de 45 nanómetros, empleando una radiación ultravioleta de longitud de onda más pequeña.

Un transistor construido en tecnología de 45 manómetros tiene un ancho equivalente a unos 200 electrones. Eso da una idea de la precisión absoluta que se necesita al momento de aplicar cada una de las mascaras utilizadas durante la fabricación.

Una vez que el wafer ha pasado por todo el proceso litográfico, tiene “grabados” en su superficie varios cientos de microprocesadores, cuya integridad es comprobada antes de cortarlos. Se trata de un proceso obviamente automatizado, y que termina con un wafer que tiene grabados algunas marcas en el lugar que se encuentra algún microprocesador defectuoso.

La mayoría de los errores se dan en los bordes del wafer, dando como resultados chips capaces de funcionar a velocidades menores que los del centro de la oblea. Luego el wafer es cortado y cada chip individualizado. En esta etapa del proceso el microprocesador es una pequeña placa de unos pocos milímetros cuadrados, sin pines ni capsula protectora.

Todo este trabajo sobre las obleas de silicio se realiza en “clean rooms” (ambientes limpios), con sistemas de ventilación y filtrado iónico de precisión, ya una pequeña partícula de polvo puede malograr un procesador. Los trabajadores de estas plantas emplean trajes estériles para evitar que restos de piel, polvo o pelo se desprendan se sus cuerpos.

Cada una de estas plaquitas será dotada de una capsula protectora plástica (en algunos casos pueden ser cerámicas) y conectada a los cientos de pines metálicos que le permitirán interactuar con el mundo exterior. Cada una de estas conexiones se realiza utilizando delgadísimos alambres, generalmente de oro. De ser necesario, la capsula es dotada de un pequeño disipador térmico de metal, que servirá para mejorar la transferencia de calor desde el interior del chip hacia el disipador principal. El resultado final es un microprocesador como el que equipa nuestro ordenador.

Todo el proceso descrito demora dos o tres meses en ser completado, y de cada cristal de silicio extrapuro se obtienen decenas de miles de microprocesadores. La diferencia astronómica entre el costo de la materia prima (básicamente arena) y el producto terminado (microprocesadores de cientos de dólares cada uno) se explica en el costo del proceso y la inversión que representa la construcción de la planta en que se lleva a cabo.


  • Damian

    Espectacular

  • Vn.Lgn

    Muy buen articulo, me parece genial que esta pagina aporte tales conocimientos a la gente como nosotros. En fin, me muero d eganas por tener en mis manos el numero de este mes. Muy buen trabajo.

  • Max

    Estamos trabajando en ello, Vn.Lgn. Está quedando buenísimo. Nos gusta mucho hacer la revista y le ponemos mucho empeño. ¡Nos pone muy contentos saber que la disfrutan!

  • n14cma

    Simplemente Gracias, y felicidades por esta revista, realmente hacen un trabajo grandioso!!!

  • NICK DEL USUARIO REGISTRADO

    Sólo sé que nada sé,cuando más quiero conocer me doy cuenta que nunca llegaré al conocimiento total realizado por el hombre

  • diana borda

    soy del peru y creo que esta muy buena esta informacion veo que…sorprendida

  • diana borda

    soy del peru y creo que esta muy buena esta informacion veo que…sorprendida

  • Guillermo

    Simplemente asombroso, muy buen articulo, nunca me imagine que los microprocesadores estuvieran hechos con arena, saludos

  • Tony

    Este artículo es buenísimo… Pero sería mucho mejor si en cada proceso que se describe, existiera un dibujo o diagrama para enterderlo mejor.

  • Invitado

    Increíble el artículo. Muchas felicidades. Si quieren un vídeo para una explicación gráfica les dejo un enlace. Espero sea del agrado. http://www.youtube.com/watch?v=NvwG-rim4ug
    Ya mencioné que es un gran artículo?

  • jmhuaman

    Muy interesante

  • mbt

    http://www.oppell.com the worldwide supplier for all kinds of designer shoes. Gucci shoes, Prada shoes, LV shoes, Timberland boots, Nike shoes, Ed Hardy shoes, MBT shoes etc. Factory directly, save up to 40% off. Worldwide free shipping to your door for all orders. 5-10 business days to arrive and PAYPAL accepted. Exchange or refund also acceptable. Join now to win the discount coupon! http://www.oppell.com/

  • enrique

    deverian ser mas espesificos decir directo

  • JULIO

    excelente el desarrollo de el proceso que lleva fabricar un microprocesador……quisiera saber si haciendo un curso yo podria progamar un procesador PICS….si es muy complicado y donde se comercializa….podrian informarme?? GRACIAS

    • david

      #19 invertido

  • david

    putos frikis de mierda
    aunk el video es muy bueno

  • david

    soy el mas chulo y el mas fiera

  • samanthititita

    JEJEJEJ xd esta ben chedo

  • manuchicho

    lo que les dicen sobre transistores y microprocesadores e s una burda

    mentira nosotros como seres hu manos en la decada de los cicuenta no teniamos ni los medios para crear y producir maquinas que hicieran c
    omponentes de nano tecnologia… que paso el 47 en roswel porque nos
    ocultan la verdad {la religion es tan poderosa }piensen por uds si no
    somos meros peones de los poderes que nos manejan a su antojo

  • dafafafa

    Soy un troll d negativos, comerme el nabo frikis

  • ana ruth lopez

    ayy ke geniial me sirvio mucho para mi investigacion muy buena