09/07/2018, lunes, 13:52, hora de Moscú , Texto: Dmitri Stepanov

La empresa china Hygon ha comenzado la producción de procesadores de servidor Dhyana compatibles con x86 basados ​​en la arquitectura AMD Zen, por los que pagó 293 millones de dólares para licenciar la tecnología de producción. El despliegue de la producción de chips propios pretende competir con las soluciones del triunvirato Intel, VIA y AMD en el mercado interno chino, así como ayudar a aumentar el nivel de independencia de las importaciones, lo que es especialmente importante en el contexto de la guerra comercial con Estados Unidos.

Nuevo procesador para el mercado interno.

Hygon, un fabricante chino de semiconductores, ha comenzado la producción en masa de procesadores de servidor compatibles con x86 basados ​​en la microarquitectura AMD Zen bajo la marca Dhyana. De este modo, Hygon se ha convertido en el cuarto actor mundial en el mercado de chips x86, potencialmente capaz de competir con Intel, VIA y AMD. Los chips fueron desarrollados por Chendgdu Haiguang IC Design Co., una empresa conjunta entre Hygon y AMD.

La creación de una empresa conjunta se anunció en mayo de 2018. Según Forbes, el coste del acuerdo para adquirir los derechos de uso de las tecnologías AMD ascendió a 293 millones de dólares y, según los términos del acuerdo, AMD recibirá pagos regulares en efectivo. , las llamadas regalías, al vencimiento de la licencia para utilizar la propiedad intelectual de la empresa. Además, el acuerdo no prohíbe a AMD promocionar sus propios procesadores compatibles con x86 en China.

Según AMD, la empresa no proporciona el diseño final del chip a sus socios chinos. En cambio, les permite utilizar sus propios desarrollos para diseñar chips dirigidos exclusivamente al mercado interno chino. Sin embargo, los nuevos procesadores parecen tener diferencias mínimas con respecto a la línea de chips de servidor AMD Epyc de primera generación: para garantizar la compatibilidad con Dhyana en el kernel de Linux, los desarrolladores solo tuvieron que agregar nuevos identificadores de proveedores y números de serie. El tamaño del parche de Linux enviado por Hygon no supera las 200 líneas.

El procesador x86 Dhyana prácticamente no se diferencia del AMD Epyc original

También vale la pena señalar que los nuevos chips, a diferencia del AMD Epyc original, que se suministran como un chip separado para su instalación en un zócalo de la placa base, pertenecen a la clase de soluciones SoC (System on Chip), es decir, son soldado directamente en la placa base

China continúa invirtiendo en chips compatibles con x86

La información sobre nuevos chips surgió en el contexto de una guerra comercial que recientemente ha ido ganando impulso entre Estados Unidos y China. Este desarrollo de los acontecimientos probablemente ayude a fortalecer la creencia de larga data en las mentes de los líderes chinos de que establecer su propia producción de microprocesadores compatibles con x86 es una tarea estratégicamente importante para el estado.

Recordemos que en 2015 la administración barack obama(Barack Obama), el actual presidente de Estados Unidos, prohibió la exportación de procesadores de servidor Intel Xeon debido a la preocupación de que el suministro de chips pudiera simplificar significativamente la implementación del programa nuclear chino.

En esta situación, llegar a un acuerdo con AMD no podría haber llegado en mejor momento. El acuerdo parece rentable y seguro para ambas partes. La compleja estructura de la empresa conjunta permite a AMD licenciar sus propias tecnologías sin violar leyes ni restricciones, garantizando al mismo tiempo ganancias a corto y mediano plazo, sin realizar inversiones de capital significativas. La parte china tiene la oportunidad de fortalecer su propia independencia de las importaciones y luchar contra los competidores representados por Intel y VIA, que ocupan una posición dominante en el mercado de chips x86.

Hygon no es el único fabricante chino de microelectrónica que invierte en la sustitución de importaciones en el campo de chips compatibles con x86. Por ejemplo, Zhaoxin Semiconductor, en asociación con VIA, también se dedica a la producción de productos de este tipo.

A principios de 2018, Zhaoxin Semiconductor anunció una línea de nuevos microprocesadores Kaixian KX-5000 compatibles con x86 basados ​​en la arquitectura WuDaoKou, fabricados de acuerdo con la tecnología de proceso de 28 nanómetros. El rendimiento de la novedad de ocho núcleos le permitió demostrar resultados decentes al nivel del Intel Atom C2750 en pruebas sintéticas.

El perfecto funcionamiento de un ordenador personal y su rendimiento dependen principalmente del procesador con el que esté equipado. Por lo tanto, al comprar una computadora, simplemente es necesario prestar atención a qué empresa fabricó su procesador.

Los principales fabricantes de procesadores para PC en la actualidad son Intel y AMD. Por supuesto, compiten entre sí. A continuación se presentan breves características de las principales familias de procesadores de estas marcas, cuyo conocimiento puede resultar útil a la hora de elegirlos. Entonces,

Procesadores Intel

Hay cuatro familias principales de procesadores Intel:
Procesadores de un solo núcleo y doble núcleo de la familia Celeron. Los primeros son tradicionales y probados, pero a la hora de elegir es mejor dar preferencia a los segundos, ya que son más productivos y su precio no es mucho más elevado que los de un solo núcleo.

Pentium es una familia de procesadores de un solo núcleo (entre los cuales es mejor elegir modelos de la sexta serie con 2 MB de caché) y sus modificaciones de doble núcleo.

Core2 es una línea completa de procesadores multinúcleo con modificaciones de dos, tres y cuatro núcleos. Al elegir un procesador de este tipo, debe prestar atención al tamaño de la caché y a la frecuencia del bus. Y, por supuesto, de sus capacidades financieras.

Core i7: procesadores de cuatro núcleos para computadoras de alto rendimiento.

Procesadores de la Corporación AMD

Sempron es un análogo del procesador económico Celeron.

Athlon es un análogo del Pentium, utilizado en computadoras de potencia media.

Phenom es una familia de potentes procesadores diseñados para crear computadoras para juegos.

Phenom II es el procesador más potente producido por AMD Corporation.

Estos son los principales fabricantes de procesadores para PC y sus productos más utilizados en el mercado informático moderno.

El corazón de una computadora es el procesador, que es su principal dispositivo de procesamiento de datos. La pieza parece un conjunto de chips y es responsable de los procesos informáticos. Cómo elegir un procesador para una computadora es la pregunta más importante a la hora de comprar equipo. La velocidad general del sistema depende en gran medida del rendimiento de esta parte. Para no arrepentirte de tu compra, elige los componentes teniendo en cuenta sus características.

Principales características del procesador.

1. Fabricante. Hay dos competidores principales que producen procesadores para computadoras: AMD e Intel. La segunda empresa es considerada líder en el desarrollo de tecnologías de vanguardia. La principal ventaja de AMD sobre Intel son sus precios relativamente bajos. Además, los productos del primero son ligeramente inferiores a los del segundo en productividad (en promedio, un 10%), pero el costo es entre 1,5 y 2 veces menor.
2. ¿Qué es la velocidad del reloj del procesador? Este parámetro determina cuántas operaciones puede realizar el dispositivo por segundo. Qué afecta la frecuencia del procesador: un indicador alto de esta característica promete un procesamiento rápido de datos por parte de la computadora. Este parámetro se considera uno de los más importantes a la hora de elegir un dispositivo. Cómo averiguar la frecuencia en el sistema operativo Windows: debe hacer clic derecho en el menú de propiedades en el icono "Mi PC".
3. Numero de nucleos. Este indicador afecta la cantidad de programas que se pueden ejecutar en una PC sin perder su rendimiento. Los modelos de computadora más antiguos están equipados con procesadores de cuatro o dos núcleos. Los nuevos dispositivos lanzados en los últimos años tienen piezas de 6 y 8 núcleos. Sin embargo, si el software está optimizado para una PC de doble núcleo, más núcleos no harán que funcione más rápido. En la caja de la pieza se pueden ver marcas alfanuméricas, cuya decodificación proporcionará datos sobre el número de núcleos.
4. Frecuencia del bus del sistema. La característica indica la velocidad de los flujos de información entrante o saliente. Cuanto mayor sea el indicador, más rápido será el intercambio de información.
5. Memoria caché. Un papel importante en el funcionamiento de una PC lo desempeña la memoria caché del procesador, que toma la forma de un bloque de memoria de alta velocidad. La pieza está ubicada directamente en el núcleo y es necesaria para mejorar la productividad. Gracias a ello, el procesamiento de datos se produce más rápido que en el caso de la RAM. Hay 3 niveles de memoria caché, de L1 a L3. Los dos primeros tienen volúmenes pequeños, pero los terceros ganan con confianza, proporcionando mayor capacidad, debido a la velocidad de operación.
6. Tipo de conector (enchufe). Esta característica no se considera primordial, pero tiene cierta relevancia a la hora de elegir un dispositivo. El socket es el “zócalo” de la placa base en el que encaja el procesador, por lo que debe ser compatible con la pieza que elijas. Por ejemplo, si el zócalo está marcado como AMZ, necesitará un conector correspondiente en la placa base. Los últimos modelos están equipados con tipos modernos de "enchufes" y, a menudo, tienen características mejoradas (frecuencia del bus y otras).
7. Consumo de energía y refrigeración. Los dispositivos modernos potentes tienen un impacto negativo en el consumo de energía de la computadora. Para evitar el sobrecalentamiento de las piezas y su avería, se utilizan ventiladores especiales (refrigeradores). El indicador TDP se utiliza para indicar la cantidad de calor requerida en la salida. En función de este valor, se selecciona un modelo específico del sistema de refrigeración.

En qué se diferencia AMD de Intel

Una pregunta frecuente entre quienes desean adquirir un procesador es: "¿Cuál es mejor, AMD o Intel?" La principal diferencia es la tecnología hiperpotente y el mayor canal informático que tienen los modelos Intel. Gracias a esto, los dispositivos realizan una serie de tareas más rápido: archivar archivos, codificar vídeos y realizar otras tareas. Las piezas de AMD no hacen peor las tareas enumeradas, pero dedican más tiempo a ellas. Cada uno decide por sí mismo: qué procesador es mejor, Intel o AMD.

Para facilitar tu elección, consulta las ventajas de los productos de ambos fabricantes. Comparación de procesadores AMD e Intel:

Ventajas de Intel	Ventajas de AMD
Alta velocidad de PC	La relación óptima entre precio y calidad.
Consumo de energía económico	Estabilidad del sistema
Alto rendimiento en juegos	Multitarea
Los subprocesos múltiples Core i7 e i3 brindan rendimiento adicional	Posibilidad de acelerar los procesos entre un 5-20%
Trabajo perfectamente sintonizado con RAM	Multiplataforma (la capacidad de ensamblar una PC a partir de piezas de diferentes generaciones de AMD)

Qué procesador elegir para tu computadora

La respuesta a esta pregunta depende de las tareas que deberá realizar la PC. Entonces, al elegir una computadora para juegos, debes prestar atención al modelo de tarjeta de video, ya que el adaptador gráfico es responsable de soportar ciertas tecnologías y niveles de rendimiento en los juegos. Sin embargo, sin un procesador central correctamente seleccionado, la tarjeta de video no revelará su potencial. Las piezas menos exigentes son adecuadas para trabajar con otros programas o utilizar un PC en la oficina.

Para juegos

¿Cómo elegir un procesador para una computadora para juegos? Una PC para “juegos” tiene una serie de requisitos. El dispositivo debe poder procesar al menos cuatro flujos de datos. Los resultados de las pruebas demuestran que la tecnología Intel Hyper-Treading aumenta los fotogramas por segundo. Los expertos consideran que los modelos Intel Core i5 son óptimos para una PC para juegos. Las piezas de AMD muestran un rendimiento inferior. Si los dispositivos de 4 núcleos de la línea Intel hacen frente a sus tareas, sus competidores muestran el mismo resultado con sus homólogos de 8 núcleos. ¿Qué procesador debería elegir para jugar?

Mejores dispositivos para juegos:

1. Intel Core-i5 Ivy Bridge (cuatro núcleos);
2. Intel Core i5-4440 Haswell (cuatro núcleos);
3. AMD FX-8350 Vishera (octa núcleo).

Para uso en casa u oficina

Los navegadores y otros programas necesarios para el trabajo de oficina requieren una cantidad impresionante de RAM, pero prácticamente no cargan el disco duro ni el procesador. Por tanto, es mejor elegir una computadora con mucha memoria. Sin embargo, tampoco se debe descuidar el rendimiento del procesador. Según los resultados de las pruebas, los modelos de las líneas Intel Core i3 o i5 serán una buena solución.

Lista de dispositivos económicos para la oficina:

• Intel Celeron G1820;
• AMD ATHLON II X2 255;
• AMD ATHLON II X4 750K;
• AMD A8-6600K.

Para trabajar con programas exigentes

Esta categoría incluye piezas cuya función es garantizar el funcionamiento rápido de programas exigentes, por ejemplo, editores de vídeo, gráficos, etc. Los dispositivos de este tipo son componentes caros y se caracterizan por su máximo rendimiento. Esta categoría de procesadores suele ser de interés para los jugadores que desean una mejor calidad de imagen mientras juegan.

Revisión de los mejores dispositivos para programas exigentes:

• AMD FX-8350 (8 núcleos). Ideal para juegos y otros programas diseñados para . Es rápido y tiene un precio razonable.
• Intel i7-4770 (4 núcleos). Ejecuta juegos con la configuración más alta, funciona rápidamente y está idealmente optimizado para tarjetas de video Intel.

Calificación de los mejores procesadores para PC 2019.

1. Intel Core i7-990x. Ideal para PC gaming de última generación. El dispositivo está diseñado para el socket 1366, está equipado con 6 núcleos, tiene una frecuencia de 3,46 GHz y 12 megabytes de memoria caché. Costo aproximado: 38.000 rublos.
2. Intel Core i7-3970X Edición extrema. Uno de los modelos más populares. Equipado con 6 núcleos, 15 MB de caché y una frecuencia de reloj de 3,5 GHz. Funciona muy bien con cualquier juego y programa nuevo y exigente. Costo aproximado: 46.000 rublos.
3. Intel Core i5-4690K. Un modelo económico mostrará excelentes resultados en términos de rendimiento. Si comparamos el i5-4690K con otros dispositivos, destaca por su relación calidad/precio. El procesador está equipado con un caché de tercer nivel, tiene una velocidad de reloj de 3,5 GHz y 4 núcleos. Costo aproximado: 22.000 rublos.
4. AMD FX-9370. El procesador más potente de AMD cuenta con un nuevo socket AM3+ y 8 núcleos con una frecuencia máxima de hasta 4,4 GHz. El modelo está equipado con 8 MB de memoria caché, lo que le permite mejorar el rendimiento de su PC y utilizar cualquier programa y juego. Costo aproximado: 20-22 000 rublos.
5. Intel Xeon E3-1230 v3. El dispositivo de cuatro núcleos pertenece a la cuarta generación de procesadores Intel. Está equipado con un enchufe tipo 1150, considerado el mejor entre los existentes. La frecuencia de reloj del Xeon E3-1230 v3 es de 3,3 GHz y la memoria caché es de 8 MB. Costo aproximado: 22.000 rublos.

Tabla de pruebas del procesador 2015

Para comprender cómo elegir un procesador para una computadora, debe familiarizarse con los resultados de sus pruebas. Los dispositivos se prueban en el sistema operativo Windows 7 (64 bits). Para ello, se seleccionan ciertos programas para desbloquear el potencial del multithreading, determinar si hay soporte para AMD Turbo CORE (overclocking dinámico) y la tecnología Intel Turbo Boost, y si es posible utilizar nuevos SIMD. Los resultados de las pruebas se expresan como un porcentaje del rendimiento del dispositivo existente más rápido que tiene un resultado del 100%.

Tabla de resumen del rendimiento del procesador:

Nombre	Resultado
CAJA Intel Core i7-5930K
Intel Core i7-4960X extremo
CAJA extrema Intel Core i7-4960X
CAJA Intel Core i7-5820K
Intel Core i7-4790K
CAJA Intel Core i7-4790K
Intel Core i7-4790
CAJA Intel Core i7-4790
CAJA Intel Core i7-4820K
Intel Xeon E3-1240 V2
Intel Xeon E3-1230 V2

Si quieres adquirir un procesador, debes estudiar sus características. Por ejemplo, en busca de frecuencia, muchos se olvidan de las características del núcleo de un fabricante en particular, lo que afecta negativamente el rendimiento de la computadora. Para permanecer satisfecho con su compra, debe considerar los parámetros del dispositivo y su compatibilidad con otras piezas. Descubra cómo elegir el procesador adecuado para su computadora viendo el video a continuación.

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No es ningún secreto que las fábricas de producción de Intel se encuentran actualmente entre las principales del mundo en términos de equipamiento técnico. ¿En qué se diferencian de las duras fundiciones de tubos de Chelyabinsk? Vamos a ver.

3 huevos de Pascua

Este artículo puede ser útil principalmente para aquellos que desean construir su propia fábrica para la producción de procesadores; si alguna vez se le ocurrió esa idea, no dude en marcar el artículo como favorito;) Para comprender de qué escala estamos hablando. , Recomiendo leer el artículo anterior titulado “Dificultades en la fabricación de procesadores”. Es importante comprender la escala no tanto de la fábrica en sí (aunque también las hay), sino de la producción en sí: algunas "partes" de los procesadores modernos se fabrican literalmente a nivel atómico. En consecuencia, el enfoque aquí es especial.

Está claro que no se puede producir sin fábricas. Actualmente, Intel cuenta con 4 fábricas capaces de producir en masa procesadores utilizando tecnología de 32 nm: D1D Y D1C en Oregon fabuloso 32 en arizona y fabuloso 11x en Nuevo México.

Estructura de la planta

La altura de cada fábrica de Intel para la producción de procesadores en obleas de silicio de 300 mm es de 21 metros y el área alcanza los 100 mil metros cuadrados. El edificio de la planta se puede dividir en 4 niveles principales:

Nivel del sistema de ventilación
Un microprocesador consta de millones de transistores; la más pequeña mota de polvo en una oblea de silicio puede destruir miles de transistores. Por tanto, la condición más importante para la producción de microprocesadores es la limpieza estéril de las instalaciones. El nivel del sistema de ventilación está ubicado en el piso superior; hay sistemas especiales que purifican el aire al 100% y controlan la temperatura y la humedad en las instalaciones de producción. Las llamadas “Salas Limpias” se dividen en clases (dependiendo del número de partículas de polvo por unidad de volumen) y la mejor (clase 1) es aproximadamente 1000 veces más limpia que un quirófano quirúrgico. Para eliminar las vibraciones, las salas blancas se encuentran sobre una base propia a prueba de vibraciones.

Nivel de sala limpia
El suelo ocupa el área de varios campos de fútbol; aquí es donde se fabrican los microprocesadores. Un sistema automatizado especial mueve las obleas de una estación de producción a otra. El aire purificado ingresa a través de un sistema de ventilación ubicado en el techo y sale a través de aberturas especiales ubicadas en el piso.
Además de los mayores requisitos para instalaciones estériles, el personal que trabaja allí también debe estar "limpio": solo en este nivel los especialistas trabajan con trajes esterilizados que protegen (gracias a un sistema de filtración incorporado que funciona con batería) las obleas de silicio de las micropartículas. de polvo textil, pelo y partículas de piel. Este disfraz se llama “traje de conejito” y puede tardar entre 30 y 40 minutos en ponérselo por primera vez. Esto requiere a los especialistas de la empresa unos 5 minutos.

Nivel inferior
Diseñado para sistemas que soportan la operación de una fábrica (bombas, transformadores, gabinetes de potencia, etc.). Grandes tuberías (canales) transmiten diversos gases técnicos, líquidos y aire de escape. La vestimenta especial de los empleados de este nivel incluye casco, gafas de seguridad, guantes y calzado especial.

nivel de ingenieria
Por finalidad es una continuación del nivel inferior. Aquí se encuentran cuadros eléctricos para el suministro de energía a la producción, un sistema de tuberías y conductos de aire, así como aires acondicionados y compresores.

Polvo- pequeños sólidos de origen orgánico o mineral. El polvo son partículas con un diámetro medio de 0,005 mm y un diámetro máximo de 0,1 mm. Las partículas más grandes convierten el material en la categoría de arena, cuyo tamaño varía de 0,1 a 1 mm. Cuando se expone a la humedad, el polvo suele convertirse en suciedad. Datos interesantes En un apartamento bien cerrado y con las ventanas cerradas, en dos semanas se depositan unas 12.000 partículas de polvo por cada centímetro cuadrado de suelo y de la superficie horizontal de los muebles. Este polvo contiene un 35% de partículas minerales, un 12% de fibras textiles y de papel, un 19% de escamas de piel, un 7% de polen, un 3% de hollín y partículas de humo. El 24% restante es de origen desconocido. Se estima que una hectárea de césped acumula 60 toneladas de polvo.

Para construir una fábrica de este nivel se necesitan unos 3 años y unos 5 mil millones de dólares; esta es la cantidad que la planta tendrá que “recuperar” en los próximos 4 años (para cuando aparezcan nuevos procesos tecnológicos y arquitectura; la productividad requerida para esto es aproximadamente 100 obleas de silicio en funcionamiento por hora). Si después de estas cifras no te tiembla ni un solo músculo de la cara, aquí tienes algunas estadísticas más aproximadas (para incluir en la estimación). Para construir una planta necesitas:
- más de 19.000 toneladas de acero
- más de 112.000 metros cúbicos de hormigón
- más de 900 kilómetros de cable

Proceso visual de construcción de una de las fábricas de la empresa (subido en HD):

Copia Intel exactamente

Para la mayoría de los fabricantes de electrónica semiconductora, los equipos y procesos utilizados en sus laboratorios de investigación y desarrollo son diferentes de los utilizados en las fábricas que producen el producto en sí. En este sentido, surge un problema: al pasar de la producción piloto a la producción en serie, a menudo surgen situaciones imprevistas y otros retrasos debido a la necesidad de perfeccionar y adaptar los procesos tecnológicos, en general, hacer todo lo posible para lograr el mayor porcentaje de productos adecuados. Además de retrasar la producción en serie, esto puede provocar otras complicaciones, o al menos cambios en los valores de los parámetros del proceso. En consecuencia, el resultado puede ser impredecible.
Intel tiene su propio enfoque en esta situación, que se llama Copiar exactamente. La esencia de esta tecnología es replicar completamente las condiciones de laboratorio en las fábricas en construcción. Todo se repite hasta el más mínimo detalle, no sólo el edificio en sí (diseño, equipamiento y configuración, sistema de tuberías, salas blancas y pintura de paredes), sino también los parámetros de entrada/salida de los procesos (¡de los cuales hay más de 500!). , proveedores de materias primas e incluso métodos de formación del personal. Todo esto permite que las fábricas funcionen a plena capacidad casi inmediatamente después del lanzamiento, pero ésta no es la principal ventaja. Gracias a este enfoque, las fábricas tienen una mayor flexibilidad: en caso de accidente o reorganización, las obleas iniciadas en una planta pueden "continuarse" inmediatamente en otra, sin mucho daño para el negocio. Este enfoque fue apreciado por las empresas competidoras, pero por alguna razón ya casi nadie lo utiliza.

Como ya dije, en la sala de informática del Museo Politécnico de Moscú Intel inauguró su exposición, una de las más grandes de la sala. El stand se llamó " De la arena al procesador"y es una construcción bastante informativa.

Al frente de la sala está “Chipman” con una copia exacta del traje que se usa en las fábricas de la corporación. Cerca hay una maqueta de una de las fábricas; Cerca hay un stand, dentro del cual se encuentran "procesadores en diferentes etapas": trozos de óxido de silicio, obleas de silicio, los propios procesadores, etc. Todo esto cuenta con una gran cantidad de información y está respaldado por un soporte interactivo, donde cualquiera puede examinar la estructura del procesador (moviendo el control deslizante de escala, hasta la estructura molecular). Para no ser infundados, aquí dejamos un par de fotografías de la exposición:

El lunes habrá un artículo sobre la propia producción de procesadores. Mientras tanto, siéntate y mira (preferiblemente en HD) este vídeo:

Las raíces de nuestro estilo de vida digital definitivamente provienen de los semiconductores, que han permitido la creación de complejos chips informáticos basados ​​en transistores. Almacenan y procesan datos, que es la base de los microprocesadores modernos. Los semiconductores, que hoy en día se fabrican a partir de arena, son un componente clave en casi todos los dispositivos electrónicos, desde ordenadores hasta portátiles y teléfonos móviles. Ahora ni siquiera los automóviles pueden prescindir de los semiconductores y la electrónica, ya que los semiconductores controlan el sistema de aire acondicionado, el proceso de inyección de combustible, el encendido, el techo corredizo, los espejos e incluso la dirección (BMW Active Steering). Hoy en día, casi cualquier dispositivo que consuma energía está construido sobre semiconductores.

Los microprocesadores se encuentran sin duda entre los productos semiconductores más complejos: el número de transistores pronto alcanzará los mil millones y la gama de funciones ya es sorprendente en la actualidad. Los procesadores Core 2 de doble núcleo pronto se lanzarán con la tecnología de proceso de 45 nm casi terminada de Intel y ya contendrán 410 millones de transistores (aunque la mayoría de ellos se usarán para el caché L2 de 6 MB). El proceso de 45 nm lleva el nombre del tamaño de un solo transistor, que ahora es aproximadamente 1.000 veces más pequeño que el diámetro de un cabello humano. Hasta cierto punto, esta es la razón por la que la electrónica comienza a controlar todo en nuestras vidas: incluso cuando los tamaños de los transistores eran mayores, era muy barato producir microcircuitos no muy complejos, el presupuesto para los transistores era muy grande.

En nuestro artículo veremos los conceptos básicos de la fabricación de microprocesadores, pero también abordaremos la historia de los procesadores, la arquitectura y veremos diferentes productos en el mercado. Puede encontrar mucha información interesante en Internet, parte de la cual se enumera a continuación.

• Wikipedia: microprocesador. Este artículo cubre diferentes tipos de procesadores y proporciona enlaces a fabricantes y páginas Wiki adicionales dedicadas a los procesadores.
• Wikipedia: Microprocesadores (Categoría). Consulte la sección sobre microprocesadores para obtener aún más enlaces e información.

Competidores de PC: AMD e Intel

La sede de Advanced Micro Devices Inc., fundada en 1969, está situada en Sunnyvale, California, y el “corazón” de Intel, fundado apenas un año antes, se encuentra a pocos kilómetros de distancia, en la ciudad de Santa Clara. AMD tiene hoy dos fábricas: en Austin (Texas, EE. UU.) y en Dresde (Alemania). La nueva planta entrará en funcionamiento próximamente. Además, AMD ha unido fuerzas con IBM en el desarrollo y fabricación de tecnología de procesadores. Por supuesto, todo esto es una fracción del tamaño de Intel, ya que el líder del mercado ahora opera cerca de 20 fábricas en nueve ubicaciones. Aproximadamente la mitad de ellos se utilizan para producir microprocesadores. Entonces, cuando compares AMD e Intel, recuerda que estás comparando a David y Goliat.

Intel tiene una ventaja innegable en forma de enorme capacidad de producción. Sí, la empresa hoy es líder en la implementación de procesos tecnológicos avanzados. Intel está aproximadamente un año por delante de AMD en este sentido. Como resultado, Intel puede utilizar más transistores y más caché en sus procesadores. AMD, a diferencia de Intel, tiene que optimizar su proceso técnico de la manera más eficiente posible para mantenerse al día con sus competidores y producir procesadores decentes. Por supuesto, el diseño de los procesadores y su arquitectura son muy diferentes, pero el proceso técnico de fabricación se basa en los mismos principios básicos. Aunque, por supuesto, existen muchas diferencias.

Fabricación de microprocesadores

La producción de microprocesadores consta de dos etapas importantes. La primera es la producción del sustrato, que AMD e Intel realizan en sus fábricas. Esto incluye impartir propiedades conductoras al sustrato. La segunda etapa es la prueba del sustrato, el montaje y el embalaje del procesador. Esta última operación suele realizarse en países menos costosos. Si observa los procesadores Intel, encontrará una inscripción que indica que el embalaje se realizó en Costa Rica, Malasia, Filipinas, etc.

AMD e Intel hoy intentan lanzar productos para el máximo número de segmentos de mercado y, además, basados ​​​​en la mínima gama posible de cristales. Un gran ejemplo es la línea de procesadores Intel Core 2 Duo. Hay tres procesadores con nombres en clave para diferentes mercados: Merom para aplicaciones móviles, Conroe para la versión de escritorio, Woodcrest para la versión de servidor. Los tres procesadores se basan en la misma base tecnológica, lo que permite al fabricante tomar decisiones en las etapas finales de producción. Puede habilitar o deshabilitar funciones, y el nivel actual de velocidades de reloj le da a Intel un excelente porcentaje de cristales utilizables. Si hay una mayor demanda en el mercado de procesadores móviles, Intel puede centrarse en lanzar modelos Socket 479. Si aumenta la demanda de modelos de escritorio, la empresa probará, validará y empaquetará matrices para Socket 775, mientras que los procesadores de servidor se empaquetarán para Socket 771. Se están creando procesadores de cuatro núcleos: se instalan dos chips de doble núcleo en un paquete, por lo que obtenemos cuatro núcleos.

Cómo se crean los chips

La producción de chips implica depositar capas delgadas con “patrones” complejos sobre sustratos de silicio. En primer lugar se crea una capa aislante que actúa como portón eléctrico. Luego se aplica material fotorresistente encima y las áreas no deseadas se eliminan mediante máscaras e irradiación de alta intensidad. Cuando se eliminan las áreas irradiadas, quedarán expuestas áreas de dióxido de silicio debajo, que se elimina mediante grabado. Posteriormente se retira también el material fotorresistente y obtenemos una determinada estructura en la superficie del silicio. Luego se realizan procesos de fotolitografía adicionales, con diferentes materiales, hasta obtener la estructura tridimensional deseada. Cada capa se puede dopar con una sustancia o iones específicos, cambiando las propiedades eléctricas. Se crean ventanas en cada capa para que luego se puedan realizar las conexiones metálicas.

En cuanto a la producción de sustratos, deben cortarse a partir de un monocristal de un solo cilindro en finas “panqueques” para que luego puedan cortarse fácilmente en chips de procesador individuales. En cada paso de la producción, se realizan pruebas complejas para evaluar la calidad. Se utilizan sondas eléctricas para probar cada chip en el sustrato. Finalmente, el sustrato se corta en núcleos individuales y los núcleos que no funcionan se eliminan inmediatamente. Dependiendo de las características, el núcleo se convierte en uno u otro procesador y se empaqueta en un paquete que facilita la instalación del procesador en la placa base. Todas las unidades funcionales se someten a intensas pruebas de estrés.

Todo empieza con los sustratos.

El primer paso en la fabricación de procesadores se realiza en una sala limpia. Por cierto, es importante señalar que una producción de alta tecnología representa una acumulación de capital enorme por metro cuadrado. La construcción de una planta moderna con todo el equipamiento cuesta fácilmente entre 2 y 3 mil millones de dólares, y las pruebas de nuevas tecnologías requieren varios meses. Sólo entonces la planta podrá producir procesadores en masa.

En general, el proceso de fabricación de chips consta de varios pasos de procesamiento de obleas. Esto incluye la creación de los propios sustratos, que eventualmente se cortarán en cristales individuales.

Todo comienza con el crecimiento de un monocristal, para lo cual se incrusta un cristal semilla en un baño de silicio fundido, que se encuentra justo por encima del punto de fusión del silicio policristalino. Es importante que los cristales crezcan lentamente (aproximadamente un día) para garantizar que los átomos estén dispuestos correctamente. El silicio policristalino o amorfo está formado por muchos cristales diferentes, lo que dará lugar a la aparición de estructuras superficiales indeseables con malas propiedades eléctricas. Una vez fundido el silicio, se puede dopar con otras sustancias que cambian sus propiedades eléctricas. Todo el proceso se realiza en una sala sellada con una composición de aire especial para que el silicio no se oxide.

El monocristal se corta en “panqueques” utilizando una sierra perforadora de diamante, que es muy precisa y no crea grandes irregularidades en la superficie del sustrato. Por supuesto, la superficie de los sustratos aún no es perfectamente plana, por lo que se requieren operaciones adicionales.

Primero, utilizando placas de acero giratorias y un material abrasivo (como óxido de aluminio), se elimina una capa gruesa de los sustratos (un proceso llamado lapeado). Como resultado, se eliminan irregularidades que varían en tamaño desde 0,05 mm hasta aproximadamente 0,002 mm (2.000 nm). Luego debes redondear los bordes de cada respaldo, ya que los bordes afilados pueden hacer que las capas se despeguen. A continuación, se utiliza un proceso de grabado; cuando se utilizan diversos productos químicos (ácido fluorhídrico, ácido acético, ácido nítrico), la superficie se alisa aproximadamente 50 micrones. La superficie no se degrada físicamente ya que todo el proceso es completamente químico. Le permite eliminar errores restantes en la estructura cristalina, lo que da como resultado una superficie cercana a la ideal.

El último paso es el pulido, que alisa la superficie hasta una rugosidad máxima de 3 nm. El pulido se realiza utilizando una mezcla de hidróxido de sodio y sílice granulada.

Hoy en día, las obleas de microprocesadores tienen 200 mm o 300 mm de diámetro, lo que permite a los fabricantes de chips producir múltiples procesadores a partir de cada una. El siguiente paso serán los sustratos de 450 mm, pero no deberíamos esperarlos antes de 2013. En general, cuanto mayor sea el diámetro del sustrato, más virutas del mismo tamaño se podrán producir. Una oblea de 300 mm, por ejemplo, produce más del doble de procesadores que una oblea de 200 mm.

Ya hemos mencionado el dopaje, que se realiza durante el crecimiento de un monocristal. Pero el dopaje se realiza tanto con el sustrato terminado como posteriormente durante los procesos de fotolitografía. Esto le permite cambiar las propiedades eléctricas de ciertas áreas y capas, y no de toda la estructura cristalina.

La adición del dopante puede ocurrir mediante difusión. Los átomos del dopante llenan el espacio libre dentro de la red cristalina, entre las estructuras de silicio. En algunos casos, es posible alear la estructura existente. La difusión se lleva a cabo utilizando gases (nitrógeno y argón) o utilizando sólidos u otras fuentes de sustancia aleante.

Otro método de dopaje es la implantación de iones, que es muy útil para cambiar las propiedades del sustrato que ha sido dopado, ya que la implantación de iones se realiza a temperaturas normales. Por tanto, las impurezas existentes no se difunden. Puede aplicar una máscara al sustrato, lo que le permitirá procesar solo ciertas áreas. Por supuesto, podemos hablar durante mucho tiempo sobre la implantación de iones y discutir la profundidad de penetración, la activación del aditivo a altas temperaturas, los efectos de canal, la penetración en los niveles de óxido, etc., pero esto está fuera del alcance de nuestro artículo. El procedimiento se puede repetir varias veces durante la producción.

Para crear secciones de un circuito integrado se utiliza un proceso de fotolitografía. Dado que no es necesario irradiar toda la superficie del sustrato, es importante utilizar las llamadas máscaras que transmiten radiación de alta intensidad sólo a determinadas zonas. Las máscaras se pueden comparar con negativos en blanco y negro. Los circuitos integrados tienen muchas capas (20 o más) y cada una de ellas requiere su propia máscara.

Se aplica una estructura de fina película de cromo a la superficie de una placa de vidrio de cuarzo para crear un patrón. En este caso, instrumentos costosos que utilizan un haz de electrones o un láser escriben los datos necesarios del circuito integrado, lo que da como resultado un patrón de cromo en la superficie de un sustrato de cuarzo. Es importante entender que cada modificación de un circuito integrado conlleva la necesidad de producir nuevas máscaras, por lo que todo el proceso de realización de cambios es muy costoso. Para esquemas muy complejos, se necesita mucho tiempo para crear máscaras.

Mediante fotolitografía, se forma una estructura sobre un sustrato de silicio. El proceso se repite varias veces hasta que se crean muchas capas (más de 20). Las capas pueden estar hechas de diferentes materiales y también es necesario pensar en las conexiones con cables microscópicos. Todas las capas se pueden alear.

Antes de que comience el proceso de fotolitografía, el sustrato se limpia y se calienta para eliminar las partículas pegajosas y el agua. A continuación, el sustrato se recubre con dióxido de silicio mediante un dispositivo especial. A continuación, se aplica un agente de acoplamiento al sustrato, lo que garantiza que el material fotorresistente que se aplicará en el siguiente paso permanezca en el sustrato. Se aplica material fotorresistente en el centro del sustrato, que luego comienza a girar a alta velocidad para que la capa se distribuya uniformemente por toda la superficie del sustrato. A continuación se vuelve a calentar el sustrato.

Luego, a través de la máscara, la cubierta se irradia con un láser cuántico, fuerte radiación ultravioleta, rayos X, haces de electrones o iones; todas estas fuentes de luz o energía se pueden utilizar. Los haces de electrones se utilizan principalmente para crear máscaras, los rayos X y los haces de iones se utilizan con fines de investigación, y hoy en día la producción industrial está dominada por la fuerte radiación ultravioleta y los láseres de gas.

La intensa radiación UV con una longitud de onda de 13,5 nm irradia el material fotorresistente a su paso a través de la máscara.

El tiempo de proyección y el enfoque son muy importantes para lograr el resultado deseado. Un enfoque deficiente dará como resultado un exceso de partículas de material fotorresistente porque algunos de los orificios de la máscara no se irradiarán adecuadamente. Lo mismo ocurrirá si el tiempo de proyección es demasiado corto. Entonces la estructura del material fotorresistente será demasiado ancha y las áreas debajo de los agujeros quedarán subexpuestas. Por otra parte, un tiempo de proyección excesivo crea áreas demasiado grandes bajo los agujeros y una estructura de material fotorresistente demasiado estrecha. Por regla general, es muy laborioso y difícil ajustar y optimizar el proceso. Un ajuste incorrecto provocará graves desviaciones en los conductores de conexión.

Una instalación especial de proyección paso a paso mueve el sustrato a la posición deseada. Luego se puede proyectar una línea o una sección, que generalmente corresponde a un chip de procesador. Las microinstalaciones adicionales pueden introducir cambios adicionales. Pueden depurar la tecnología existente y optimizar el proceso técnico. Las microinstalaciones suelen trabajar en superficies inferiores a 1 metro cuadrado. mm, mientras que las instalaciones convencionales cubren áreas más grandes.

Luego, el sustrato pasa a una nueva etapa donde se elimina el material fotorresistente debilitado, permitiendo el acceso al dióxido de silicio. Existen procesos de grabado húmedo y seco que tratan áreas de dióxido de silicio. Los procesos húmedos utilizan compuestos químicos, mientras que los procesos secos utilizan gas. Un proceso separado implica la eliminación del material fotorresistente residual. Los fabricantes suelen combinar la eliminación en seco y en húmedo para garantizar que el material fotorresistente se elimine por completo. Esto es importante porque el material fotorresistente es orgánico y si no se elimina puede provocar defectos en el sustrato. Después del grabado y la limpieza, puede comenzar a inspeccionar el sustrato, lo que suele ocurrir en cada etapa importante, o transferir el sustrato a un nuevo ciclo de fotolitografía.

Pruebas de sustrato, montaje, embalaje.

Los sustratos acabados se prueban en las llamadas instalaciones de prueba de sonda. Trabajan con todo el sustrato. Se aplican contactos de sonda a los contactos de cada cristal, lo que permite realizar pruebas eléctricas. El software prueba todas las funciones de cada núcleo.

Al cortar, se pueden obtener granos individuales del sustrato. De momento, las instalaciones de control de sondas ya han identificado qué cristales contienen errores, para que tras el corte puedan separarse de los buenos. Anteriormente, los cristales dañados se marcaban físicamente, pero ahora no es necesario, toda la información se almacena en una única base de datos.

montura de cristal

Luego, el núcleo funcional debe unirse al paquete del procesador utilizando material adhesivo.

Luego, debe realizar conexiones de cables que conecten los contactos o patas del paquete y el cristal mismo. Se pueden utilizar conexiones de oro, aluminio o cobre.

La mayoría de los procesadores modernos utilizan envases de plástico con un disipador de calor.

Normalmente, el núcleo está recubierto de cerámica o plástico para evitar daños. Los procesadores modernos están equipados con el llamado disipador de calor, que proporciona protección adicional al chip, así como una mayor superficie de contacto con el refrigerador.

pruebas de CPU

La última etapa consiste en probar el procesador, lo que se realiza a temperaturas elevadas, de acuerdo con las especificaciones del procesador. El procesador se instala automáticamente en el zócalo de prueba, tras lo cual se analizan todas las funciones necesarias.