El proceso de fabricación de un microprocesador es muy
complejo.
Todo comienza con un buen puñado de arena (compuesta
básicamente de silicio), con la que se fabrica un mono cristal de unos 20 x 150
centímetros. Para ello, se funde el material en cuestión a alta temperatura
(1.370 °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 de 10 micras de espesor, la décima parte
del espesor de un cabello humano, utilizando una sierra de diamante. De cada
cilindro se obtienen miles de obleas, y de cada oblea se fabricarán varios
cientos de microprocesadores.
Silicio.
Estas obleas son pulidas hasta obtener una superficie
perfectamente plana, pasan por un proceso llamado “annealing”, que consiste en
someterlas a un calentamiento extremo para eliminar cualquier defecto o
impureza que pueda haber llegado a esta instancia. Después de una supervisión
mediante láseres capaz de detectar imperfecciones menores a una milésima de
micra, se recubren con una capa aislante formada por óxido de silicio
transferido mediante deposición de vapor.
De aquí en adelante, 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 la oblea, sucediéndose la deposición y eliminación de capas finísimas de
materiales conductores, aislantes y semiconductores, endurecidas mediante luz
ultravioleta y atacada por ácidos encargados de eliminar las zonas no cubiertas
por la impresión. Salvando las escalas, se trata de un proceso comparable al
visto para la fabricación de circuitos impresos. Después de cientos de pasos,
entre los que se hallan la creación de sustrato, la oxidación, la litografía,
el grabado, la implantación iónica y la deposición de capas; se llega a un
complejo «bocadillo» que contiene todos los circuitos interconectados del microprocesador.
Un transistor construido en tecnología de 45 nanómetros
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
máscaras utilizadas durante la fabricación.
Una oblea de silicio grabada.
Los detalles de un microprocesador son tan pequeños y
precisos que una única mota de polvo puede destruir todo un grupo de circuitos.
Las salas empleadas para la fabricación de microprocesadores se denominan salas
limpias, porque el aire de las mismas se somete a un filtrado exhaustivo y está
prácticamente libre de polvo. Las salas limpias más puras de la actualidad se
denominan de clase 1. La cifra indica el número máximo de partículas mayores de
0,12 micras que puede haber en un pie cúbico (0,028 m3) de aire. Como
comparación, un hogar normal sería de clase 1 millón. Los trabajadores de estas
plantas emplean trajes estériles para evitar que restos de piel, polvo o pelo
se desprendan de sus cuerpos.
Una vez que la oblea 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 una oblea que tiene grabados algunas marcas en
el lugar que se encuentra algún microprocesador defectuoso.
La mayoría de los errores se dan en los bordes de la oblea,
dando como resultados chips capaces de funcionar a velocidades menores que los
del centro de la oblea o simplemente con características desactivadas, tales
como núcleos. Luego la oblea es cortada y cada chip individualizado. En esta
etapa del proceso el microprocesador es una pequeña placa de unos pocos
milímetros cuadrados, sin pines ni cápsula protectora.
Cada una de estas plaquitas será dotada de una cápsula
protectora plástica (en algunos casos pueden ser cerámicas) y conectada a los
cientos de pines metálicos que le permitirán interactuar con el mundo exterior.
Estas conexiones se realizan utilizando delgadísimos alambres, generalmente de
oro. De ser necesario, la cápsula es provista 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 los que equipan a los computadores.
También se están desarrollando alternativas al silicio puro,
tales como el carburo de silicio que mejora la conductividad del material,
permitiendo mayores frecuencias de reloj interno; aunque aún se encuentra en
investigación.
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