Mengintip Proses Produksi Prosesor

Pasir, seperempat bagiannya terbentuk dari silikon, yakni unsur kimia yang paling berlimpah di muka bumi ini setelah oksigen. Pasir (terutama quartz), mempunyai persentase silikon yang tinggi di dalam bentuk Silicon Dioxide (SiO2) dan pasir merupakan bahan pokok untuk memproduksi semiconductor.

Setelah memperoleh bahan mentahan dari pasir dan memisahkan silikonnya, materiil yang tidak penting dibuang. Lalu, silikon dimurnikan secara bertahap hingga mencapai kualitas yang baik “semiconductor manufacturing quality“, atau sebutan lainnya “electronic grade silicon“. Pemurnian ini menghasilkan sesuatu yang sangat dahsyat mendekati kesempurnaan dimana “electronic grade silicon” hanya memiliki satu “alien atom” pada tiap satu milyar atom silikon. Setelah tahap pemurnian silikon selesai, kemudian silikon memasuki fase peleburan. Dari gambar di atas, kita bisa melihat bagaimana kristal yang berukuran besar muncul dari silikon yang dileburkan. Hasilnya adalah kristal tunggal yang disebut “Ingot“.

Kristal tunggal “Ingot” ini terbentuk dari “electronic grade silicon”. Ukuran satu buah “Ingot” kira-kira 100 Kilogram atau 220 pounds, dan memiliki tingkat kemurnian silikon hingga 99,9999 persen.

Setelah itu, “Ingot” memasuki tahap pengirisan. “Ingot” di iris tipis hingga menghasilkan “silicon discs“, yang disebut dengan “Wafers“. Beberapa “Ingot” bisa berdiri hingga 5kaki. “Ingot” juga memiliki ukuran diameter yang berbeda tergantung seberapa besar ukuran “Wafers” yang diperlukan. CPU jaman sekarang sangat  membutuhkan “Wafers” dengan ukuran 300 mm.

Setelah diiris, “Wafers” dipoles hingga benar-benar mulus sempurna, permukaannya menjadi licin seperti cermin yang sangat-sangat halus. Kenyataannya, Intel tidak memproduksi “Ingots” dan “Wafers” sendiri, Intel membelinya dari perusahaan “third-party”. Processor Intel dengan teknologi 45nm, menggunakan “Wafers” dengan ukuran 300mm (12 inch), sedangkan saat pertama kali Intel membuat Chip, Intel menggunakan “Wafers“  dengan ukuran 50mm (2 inch).

Cairan biru seperti yang terlihat pada gambar di bawah, adalah “Photo Resist” seperti yang digunakan pada “Film“ fotografi. “Wafers” diputar dalam tahap ini supaya lapisannya dapat merata halus dan tipis.

Di dalam fase ini, “Photo Resist” disinari cahaya “Ultra Violet“. Reaksi kimia yang terjadi dalam proses ini mirip dengan “Film” kamera yang terjadi pada saat kita memotret (Jepret!). Daerah paling kuat atau tahan di “Wafer” menjadi fleksibel dan rapuh akibat efek dari sinar “Ultra Violet”. Pencahayaan menjadi berhasil dengan menggunakan pelindung yang berfungsi seperti stensil. Saat disinari sinar “Ultra Violet”, lapisan pelindung membuat pola sirkuit. Di dalam pembuatan Processor, sangat penting dan utama untuk mengulangi proses ini berulang-ulang hingga lapisan-lapisannya berada di atas lapisan bawahnya, begitu seterusnya. Lensa di tengah berfungsi untuk mengecilkan cahaya menjadi sebuah fokus yang berukuran kecil.

Dari gambar di atas, kita dapat gambaran bagaimana jika satu buah “Transistor” kita lihat dengan mata telanjang. Transistor berfungsi seperti saklar, mengendalikan aliran arus listrik di dalam “Chip” komputer. Peneliti Intel telah mengembangkan transistor menjadi sangat kecil sehingga sekitar 30 juta “Transistor” dapat menancap di ujung “Pin“.

Setelah disinari sinar “Ultra Violet”, bidang “Photo Resist” benar-benar hancur lebur. Gambar di atas menampakan pola “Photo Resist” yang tercipta dari lapisan pelindung. Pola ini merupakan awal dari “transistors“, “interconnects“, dan hal yang berhubungan dengan listrik berawal dari sini.

Meskipun bidangnya hancur, lapisan “Photo Resist” masih melindungi material “Wafer” sehingga tidak akan ter-sketsa. Bagian yang tidak terlindungi akan disketsa denganbahan kimia.

Setelah tersketsa, lapisan “Photo Resist” diangkat dan bentuk yang diinginkan menjadi tampak. seperti yang kita inginkan.

“Photo Resist” kembali digunakan dan disinari dengan sinar “Ultra Violet”. “Photo Resist” yang tersinari kemudian dicuci dahulu sebelum melangkah ke tahap selanjutnya, proses pencucian ini dinamakan “Ion Doping“, proses dimana partikel ion diarahkan ke “Wafer”, sehingga sifat kimia silikon dirubah, agar CPU dapat mengkontrol arus listrik.

Melalui proses yang dinamakan “Ion Implantation” (bagian dari proses Ion Doping) daerah silikon pada “Wafers” ditembak oleh ion. Ion ditanamkan di silikon supaya merubah daya antar silikon dengan listrik. Ion didorong ke permukaan “Wafer” dengan kecepatan tinggi. Medan listrik melajukan ion dengan kecepatan lebih dari 300,000 Km/jam  (sekitar 185,000 mph)

Setelah ion ditanamkan, “Photo Resist” diangkat, dan materiil yang bewarna hijau pada gambar sekarang sudah tertanam “Alien Atoms”

Transistor ini sudah hampir selesai. Tiga lubang telah tersketsa di lapisan isolasi (warna ungu kemerahan) yang berada di atas transistor. Tiga lubang ini akan diisi dengan tembaga, yang berfungsi untuk  menghubungkan transistor ini dengan transistor lain.

“Wafers” memasuki tahap “copper sulphate solution” pada tingkat ini. Ion tembaga disimpan ke dalam transistor melalui proses yang dinamakan “Electroplating”. Ion tembaga berjalan dari terminal positif (anode) menuju terminal negatif (cathode).

Ion tembaga telah menjadi lapisan tipis di permukaan “Wafers”.

Materiil yang kelebihan dihaluskan, meninggalkan lapisan tembaga yang sangat tipis.

Banyak lapisan logam dibuat untuk saling menghubungkan transistors. Bagaimana rangkaian ini dapat disambungkan, itu ditentukan oleh teknik arsitektur dan desain tim yang mengembangkan kemampuan masing-masing processor. Dimana chip komputer terlihat sangat datar, sebenarnya memiliki lebih dari 20 lapisan untuk membuat sirkuit yang kompleks. Jika kamu melihat dengan kaca pembesar, kamu akan melihat jaringan bentuk sirkuit yang rumit, dan transistors yang terlihat futuristik, “Multi-Layered Highway System“.

Ini hanya contoh super kecil dari “Wafer” yang akan melalui tahap test kemampuan pertama. Di tahapan ini, sebuah pola test dikirimkan ke tiap-tiap chip, lalu respon dari chip akan dimonitor dan dibandingkan dengan “The Right Answer“.

Setelah hasil test menunjukan bahwa “Wafer” lulus, “Wafer” dipotong menjadi sebuah bagian yang disebut “Dies“. Coba juragan lihat, proses yang bener-bener ribet tadi ternyata hasilnya kecil doank. Pada gambar paling kiri itu ada 6 kelompok “Wafer”.

“Dies” yang lulus test, akan diikutkan ke tahap selanjutnya yaitu “Packaging“. “Dies” yang tidak lulus, dibuang dengan percumanya.

Ini adalah gambar satu “Die”, yang tadinya dipotong pada proses sebelumnya. “Die” pada gambar ini adalah “Die” dari Intel Core i7  Processor.

Lapisan bawah, “Die”, dan “Heatspreader” dipasang bersama untuk membentuk “Processor”. Lapisan hijau yang bawah, digunakan untuk membentuk listrik dan “Mechanical Interface” untuk Processor supaya dapat berinteraksi dengan sistem PC. “Heatspreader” adalah “Thermal Interface” dimana solusi pendinginan diterapkan, sehingga Processor dapat tetap dingin dalam beroperasi.

Microprocessor” adalah produk terkompleks di dunia ini. Faktanya, untuk membuatnya memerlukan ratusan tahap dan yang kita uraikan sebelumnya hanyalah yang penting saja

About robyarwanto

My Self...

Posted on 5 April 2012, in Teknologi. Bookmark the permalink. Tinggalkan komentar.

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

%d blogger menyukai ini: