Como se produz um processador?

[F4b10]

Existem componentes que não podem ser integrados, por exemplo, capacitores acima de algumas dezenas de pF, ocupariam muito espaço no integrado, ou seriam inviaveis devido a alta tolerância dos componentes integrados... se voce olhar, mesmo um processador moderno ainda trás alguns capacitores SMD soldados "do lado de fora"...

 

Vale aqui lembrar que um circuito integrado Não é um componente barato de se produzir, de forma que se a pastilha ocupar uma área grande, os custos se tornam muito altos, o baixo custo vem na simplificação do circuito, para que em um único waffer sejam produzidos milhares de integrados e amortizem os custos...

 

Alguns componentes nem sequer são viáveis se serem integrados, como por exemplo bobinas, quando se precisa de uma indutância em um integrado, geralmente se usa um circuito chamado "girador" e um grande capacitor externo...

 

Na verdade circuitos integrados dedicados meio que dificultam, quando não, tornam totalmente inviável o conserto de um aparelho, pois são peças difíceis de achar, e dificeis de trocar...

 

Nesses casos acaba sendo mais pratico trocar toda a placa e um conserto que poderia sair por uns R$50,00 ou ate menos, acaba saindo R$250,00 / R$300,00

[Gabriel Jesus]

@misterjohn

 

Em relação ao jogo das 3 casas: é impossível resolver 

[misterjohn]

Como não existe solução, as que foram apresentadas todas burlaram a ideia inicial, mas a mais plausível de todas, para mim, foi passar por dentro da casa, porque se voce é o cosntrutor delas, pode fazer o que quiser antes de vender, e fazendo tudo isso embaixo da terra, ningué sequer iria saber.

Agora no caso do processador, que ele existe é fato, não sou ignorante a ponto de negar, mas ainda não estou convencido da confecção digamos mecânica da coisa, envolvendo uma grandeza das mais capciosa.

Se reler o que eu escrevo, verão que ninguém ainda viu a questão no meu ângulo ou ponto de vista, e com isso tentar emitir uma opinição, como funciona, como fazer, etc, é tudo uma grande incógnita que ainda não foi explicado de modo convincente ou então isso é como Deus, nuinguem nunca viu, mas a maioria aceita apenas porque está na bíblia.

[Evandro]

Acho que este artigo pode ajudar a sanar algumas dúvidas:

 

http://techreport.com/review/28126/semiconductors-from-idea-to-product

 

Não o li, mas o site é bom e o resumo pareceu ser adequado para o assunto discutido aqui.

[misterjohn]

Ola Evandro, infelizmente não falo inglês, torno a dizer a dúvida não é exatemente como fazer e sim como conceber. Tudo que é eletrônico depende de um projeto e de um diagrama, onde serão incluido os componentes e depois ligados fisicamente entre si em uma placa de circuito impresso.

A dúvida é como foram desprezados coisas que são imprencindíveis como a isolação entre os componentes, as conexões entre si a ponto de fazer um cicuito operacional, o que falo é o seguinte, vizualize uma placa eletrônica com resistores, capacitores, diodos, transistores, etc quanto ao modo de ligação, posição dos componentes depois pense em como é possível estar tudo isso e muito mais em uma pequena pastilha de 3 mm ²?????

Saber como é feito o tal wafer, se é redondo ou quadrado, se depois vai várias camadas de não sei lá o que, tudo isso não explica de jeito algum se comparar o que estou falando, e o que está dentro do processador que chamam de transistor, não é um transistor convencional miniturizado, ainda que fosse não explicaria em dimensões tão infímas ter 12.000 deles, fora outras coisas. Depois é tudo conectado a milhares de pino, tai outro fato impensável fisicamente....pense nessa linha de raciociono e tenta dar uma resposta. Inclusive tem componentes que necessitam de dissipadores seja ativo ou passivo, isso de forma individual já que o cooler do processador resfria a pastilha e não o componente...é difícil.

[victhor393]

 

Alguns componentes nem sequer são viáveis se serem integrados, como por exemplo bobinas

Um pouco de "trivia": processadores "Haswell" da Intel possuem indutores dentro do die como parte do regulador de tensão integrado (FIVR).

 

Não existe nada sendo desprezado, a coisa aqui é bem mais complicada que em escala macroscópica por causa da distância entre condutores muito pequena. Então isso é resolvido de algumas maneiras, dentre elas:

• Uso de tensão muito baixa - muitos CIs fabricados em geometria moderna como 28nm e 22nm rodam a 1.1-1.2V para reduzir a corrente de fuga
• Uso de materiais específicos com constante dielétrica muito alta para isolar estruturas.

Corrente de fuga é um problema bem complicado em geometrias menores, é necessário um bom nível de otimização do processo (protótipos são fabricados para caracterizar o processo, dados desses testes são usados para corrigir as ferramentas de CAD e desenvolver métodos de layout para obter a performance desejada do processo) para que tudo funcione corretamente. Caso contrário, mover um design de um processo para outro menor poderia até piorar a performance desse design. São necessárias algumas mudanças para adaptá-lo à geometria menor. É também por causa da corrente de fuga que subir o Vcore faz o processador esquentar tanto. Ele passa a consumir mais energia do que antes, e esse efeito aumenta rapidamente com a tensão.

Nessa escala, muitos efeitos descritos pela física moderna ("quântica") passam a ser significativos.

[misterjohn]

Vou dar um exemplo bem grosseiro, se vocês vissem um cabo de alimentação feito de cobre, em 220 Volts (dois fios, duas fases), sem nenhuma isolação aparente, enrolados entre si (como os antigos fios de telefone) e mesmo assim funcionasse, não entrasse em curto???????

voce recebe muitas respostas (ainda no campo da analogia), todas invocando as mais altas tecnologias, com nomes pomposos com física quântica, wafer, nanotecnologia e outras, até agradeço essas explicações e estou longe de com as palavras acima, induzirem a pensar que estou escarniando, debochando ou "curtindo" das mesmas, não tenho estudo suficiente sequer para imaginar isso tudo fisicamente, é o que estou querendo obejtivar, entender na prática algo que contraria tudo que aprendi em elétrica como já repetido várias vezes.

Além de dizerem que eles tem milhares de componentes ainda falam que realiza milhares de operações ao mesmo tempo...fica a dúvida sobre conter fisicamente tantos componentes, ligar de acordo com um diagrama; realizar milhares de operações.

Tudo isso dentro de uma pequena pastilha de dimensões ínfimas??????????????

 

DESISTO DE ENTENDER E CONTINUO ACHANDO QUE ISSO PODE ATÉ SER FEITO POR HUMANOS, MAS É TECNOLOGIA DE E.T.s...GRATO MESMO PARA QUEM TENTOU ME EXPLICAR O QUE PARA MIM CONTINUA ENEXPLICÁVEL....

[victhor393]

Não tem nada de fora do normal nisso. Usando a sua analogia dos fios, é como fio esmaltado. Os fios estão isolados, não parece, mas estão, então não vai ocorrer nada. Se bem que, como eu expliquei anteriormente, as distâncias são muito pequenas, e isso é realmente um problema. Por isso materiais dielétricos muito fortes e tensões baixas são usados.

[misterjohn]

Fios esmaltaldos são utilizados no enrolamento de motores e bobinas, o fato de ter um verniz ultra resistente a caloria e de alto poder dielétrico, e algo completamente plauzível e de fácil compreendimento, mas vocês insistem em um ponto, espero que não se ofendam com o que vou dizer aqui, eu tenho dúvidas se os que responderam aqui, tem noção exata do que como é possível uma pastilha diminuta conter milhões disso e milhoes daquilo, sendo essa pastilha sólida, e as conexões mesmo assim são feitas, etc, etc, e tendo milhares de pinos ligados dentro desse espaço, ligados nao se sabe como, e praticamente sem isolação tradicional.

Houve muita evolução no campo da eletrônica como na retificação de corrente por exemplo, mas mudou-s apenas o meio físico o conceito permanece como pode ver nas imagens abaixo, eles possuem polaridade, necessitam ser isolados do circuito e entre si, e ainda assim ter milhões dele em um pedaço de 3 mm²???????

Desculpem mas mostrar como faz eu já sei, já vi e não é de hoje ou por causa desse tópico, isso me entriga desde quando quebrei um Ci e percebi que só havia um pequeno quadrado sólido, ai pergunto se a eletrônica basicamente é a passagem de corrente ora em um sentido, hora em outro, uma tensão em um ponto, já em outro ponto outra diferente, isso se obtendo com resistências, capacitores, diodos, e por ai vai.

Isso tudo demanda um diagrama e uma montagem física, dizer que tudo isso estai ai dentro, o que não duvido porque funciona, mas as explicações até o momento não me esclareceram nada, mesmo eu não tendo o estudo necessário porque é uma questão de lógica, de espaço físico, de interligar componentes, de isolar os mesmos, desculpem afirmar, mas tenho dúvidas se alguém tem a real noção, porque se tivessem teriam demonstrado como driblar ou desconsiderar grandezas físicas comprovadas e renomadas como condução de energia, isolação, etc.

 

O meio físico mudou com o passar do tempo, mas o principio continua o mesmo, permitir a passagem elétrica em um sentido:

 

vávula:  http://www.altanatubes.com.br/App_Controls/ProdImg.ashx?d=4&p=1253

retificador de selenio: http://i00.i.aliimg.com/photo/v11/789198794/Selenium_Rectifier_Stacks.jpg

retificador de silicio:  http://www.fazano.pro.br/image/fig%20254.jpg

retificadores de grande porte como o tiristor: http://i00.i.aliimg.com/wsphoto/v0/1838222886_1/1pcs-New-ZP100A-1600V-Rectifier-Diode.jpg_220x220.jpg

 

Vou dar aqui dois exemplos do expicável e do inexplicável:

 

-O homem fazendo uma casa, primeiro ele faz as fundações, depois a estrutura, as paredes, o telhado, depois rasga as paredes para inserir as tubulações de água, elétrica, etc, depois dá o acabamento as mesmas, coloca-se as janelas, portas e vitros e a casa está pronta para o uso

 

-Já Deus fez todas as criaturas, vamos pegar o homem como exemplo, ele não foi feito nos moldes da casa ou seja após fazer o corpo começou a "rasgar" o mesmo para colocar veias, nervos, músculos, artérias, etc., ou seja tudo isso já estava presente no embrião, o que acontece é que com o tempo de gestação o corpo vai desenvolvendo mas já está com "tudo que necessita" como citado antes (veias, nervos, etc), simplesmente o corpo humano já pronto vai apenas se expandindo.

 

No meu entender o processador é como o corpo humano com a diferença de que não será expandido.

Quem sabe alguém consegue "captar" onde quero chegar o que parece não ter ocorrido até agora.

[misterjohn]

Quando criei esse post não foi exatamente para saber fisicamente apenas, e sim como é possível, isso ninguém explicou, apenas repetiram o que existe na internet, mas não explica e nem demostra na prática, então vou incluir algumas imagens para ver se realmente alguém tem uma resposta "inconteste" porque dizer que é feito de um wafer que gira e tal não demostra o resultado final:

 

http://microblog.routed.net/wp-content/uploads/2008/03/pic16c63-40x-06.jpg

http://sigma.octopart.com/21262535/image/Microchip-MA330013.jpg

http://newlaunches.com/wp-content/uploads/2013/01/energy_microchip.jpg

http://thumbs.dreamstime.com/x/microchip-para-dentro-30510839.jpg

https://www.filterforge.com/filters/5665.jpg

[F4b10]

A fabricação desses processadores realmente é um processo bastante complexo, meus poucos conhecimentos do assunto vem de um apêndice que eu havia lido em uma edição antiga de um livro, micro eletrônica, de Abel Sedra Smith, um livro bastante técnico, mas que o apêndice explicava com bastante detalhes as técnicas usadas. claro que as tecnologias descritas no livro se referem ainda a antiga tecnologia MOS da década de 80, mas é uma boa referencia,

 

Eu scaneei apenas o apêndice e upei no 4shared, creio que não possa postar o link aqui, mas se por acaso alguem buscar pelo termo "TecFab" na busca do 4 shared...

[misterjohn]

Não tem nada de fora do normal nisso. Usando a sua analogia dos fios, é como fio esmaltado. Os fios estão isolados, não parece, mas estão, então não vai ocorrer nada. Se bem que, como eu expliquei anteriormente, as distâncias são muito pequenas, e isso é realmente um problema. Por isso materiais dielétricos muito fortes e tensões baixas são usados.

 

Só faltou dizer que esses fios não estão isolados com o verniz....alguém iria acreditar ou entender??????

Eu baixei o arquivo mas não li ainda, e o firmwire que acompannha o arquivo para que serve?

Eu não vejo problema voce linkar aqui, voce não está praticando ilegalidade, pelo contrário está divulgando a obra do cidadão.

[F4b10]

Os firmware são arquivos a parte, são backups de firmware de alguns aparelhos que eu tenho/tive

[misterjohn]

Quando eu criei esse post dei um título que realmente dá margem para confusão, na realidade, meu intuito não é saber como e feito no sentido de ver um vídeo ou figuras demonstrando algumas etapas do processo em si, eu quero saber como ele é feito de modo que entra em conflito com todas as leis de física que aprendi tanto no ginásio como no colegial técnico (hoje ensino médio), apesar de não ser eletrônica e sim elétrica mas os principios são os mesmos, apenas os efeitos e as funções diferentes, a elétrica, digamos assim para simplificar, roda motores, acende luz, aquece ambientes, etc; já a eletrônica sofistica comandos para todas essas coisas, mas as grandezas são as mesmas como isolação, capacidade de condução, etc.

 

Como não me convenci ainda, resolvi dar um up nesse post com algumas imagens diferentes para ver se mais alguém tem explicações que não contrariem a lógica ou as leis da física principamente as que regem o fenômeno da corrente elétrica que precisa de espaço para fluir, isolação para produzir seus efeitos e uma harmonia e espaço entre seus componentes (transistor, resistência, capacitor) que além de precisar de estarem isolados entre si, ocupam considerável espaço físico o que torna o assunto um tanto perturbador quando alguns tentam dar suas explicaçoes.

Alias, eu não quero explicações obtidas em google ou em qualquer literatura, pesquisa eu posso fazer a qualquer momento e de qualquer assunto, minha meta e entender como em um chip, tudo aquilo que aprendi em eletricidade está sendo confrontado de uma maneira que pela condição fisica da coisa não dá para convencer.

Isso não quer dizer que ninguém pode participar, afinal postei para ter opiniões e não artigos linkados obtido no google.

Vamos aos fatos, vejam na imagem abaixo, um CI (circuito integrado) atualmente chamado chip, ele inteiro e depois aberto, com as seguintes dimensões:

-Comprimento total do encapsulamento: 19 mm; largura total: 6 mm

-Comprimento e largura total da pastilha: 1,1 x 1,1 mm (não errei é um milimetro e um décimo de milímetro)

Agora me respondam se puderem:

1) Como algo com uma área de 1, 1 mmº pode contar não sei quantos transistores, resisores, capacitores, etc;

2) Como pode ter tantos comonentes que tem polaridade em um espaço dessa ordem;

3) Como haver trilhas separando os "componentes"?

4) Como os pinos estão ligados a pastilha isolados dos demais?

5) Como a corrente elétrica circula em espaço tão pequeno obedecendo a trajetos e produzindo efeitos como se fosse tudo em uma grande placa?

 

Só essas perguntas já bastam para alguém tentar explicar algo "inexplicável" e dei uma colher de chá porque coloquei algo aqui com apenas 14 pinos, quero ver no caso do processador de computador que são centenas.

 

Lembrem-se ou tem algo plausível para responder ou não, linkar dados científicos no google isso eu posso fazer mas eles não explicam essas questões e vocês explicam??

[misterjohn]

Foi o que pensei, a coisa existe, isso não nego e aceito porque não sou ignorante, a questão é alguém responder as questões acima, alguém se habilita a fazer isso?

[RS Faria]

Tinha colocado uma resposta nesse tópico... Deve ter sido apagada, pra variar...

 

 

http://apcmag.com/picture-gallery-how-a-chip-is-made.htm/

 

O link acima (em inglês), mostra de forma bem simplista, como um transistor e fabricado.. Basicamente, é um sanduíche de material isolante e condutor, intercalado.. Alguns aspectos como galvanização, dopagem, máscaras de aplicação, entram na jogada.. Nisso, vai sendo montado um transistor..

 

Como já falaram, componentes eletrônico são como prédios.. É o tamanho do andar, que surpreende..

 

[misterjohn]

Vi o link colocado acima, mas isso é uma visão obtida por equipamentos, mas olhe na minha última imagem do CI de 14 pinos, é uma pastilha maciça, como pode isso conduzir uma corrente elétrica sendo tão minúsculo fazendo o papel de capacitores, transistores, diodos, resitores, etc.

Em um cartão ou placa com vários componentes, temos diversas tensões em pontos diferentes, bem como o sentido da mesma, a fim de obter um trabalho, como criar isso ai dentro de 1,1 mm² ????