Из какого вещества изготавливают процессоры графит алмаз кремний золото
Этиловый спирт
Перекись водорода
Кальцинированная сода
Уксусная кислота
Я не знаю
11. Один из оксидов углерода – углекислый газ CO2 – безвреден для человека, а другой – угарный газ CO – весьма ядовит. Угарный газ образуется при неполном сгорании угля или другого топлива. А какой природный процесс приводит к выделению CO в атмосферу?
Дыхание человека
Образование кораллов в морской воде
Фотосинтез с участием зелёных растений и водорослей
Я не знаю
12. Чтобы улучшить прочностные характеристики каучука, проводят вулканизацию. В этом процессе линейные молекулы каучука сшиваются в единую пространственную сетку. Какое вещество может выступать в качестве вулканизирующего агента?
Хлорид лития
Сера
Этиловый спирт
Полипропилен
Я не знаю
13. Золото, из которого делают ювелирные украшения, представляет собой сплав, а не индивидуальное вещество. Количество золота в сплаве выражают его пробой. Так, в 1000 г золота 916 пробы содержится 916 г золота. Какой химический элемент, кроме золота, содержится в ювелирном сплаве?
Углерод С
Кислород О
Железо Fe
Медь Cu
Я не знаю
14. С каждым годом персональные компьютеры становятся производительнее благодаря уменьшению транзисторов. Чтобы добиться размера в 10 нанометров, нужно получить полупроводниковый материал очень высокой чистоты. Из какого вещества изготавливают процессоры?
Графит
Алмаз
Кремний
Золото
Я не знаю
15. Соединение свинца – тетраэтилсвинец – в прошлом веке использовали как антидетонационную присадку к топливу. Однако, такой способ повышения октанового числа запретили из-за токсичности свинца. Но родственное металлоорганическое соединение другого легкого элемента нетоксично и до сих пор используется как катализатор в производстве полиэтилена. Назовите этот элемент.
Алюминий
Ртуть
Железо
Сера
Я не знаю
16. Самые летучие углеводороды (с наиболее низкими температурами кипения) входят в состав
Горючей смеси для зажигалок
Я не знаю
17. Кровь человека окрашена в красный цвет из-за присутствия в ней железосодержащего пигмента гемоглобина, способного обратимо связываться с кислородом воздуха. В природе встречаются животные, чья кровь имеет голубой цвет, например, моллюски. Такой необычный цвет их крови вызван присутствием в ней аналога гемоглобина - гемоцианина, содержащего в своем активном центре не железо, а
Кальций
Медь
Уран
Цезий
Я не знаю
18. Яркая окраска фейерверков связана с электронными переходами в атомах металлов, соединения которых вводят в состав пиротехнических смесей. Жёлтую окраску фейерверку придают атомы
Натрия
Калия
Кальция
Меди
Я не знаю
19. Минерал флюорит CaF2 представляет собой соль
Уксусной кислоты
Серной кислоты
Азотной кислоты
Плавиковой кислоты
Я не знаю
20. Выдающийся физик Нильс Бор за создание теории строения атома в 1922 году был награжден Нобелевской золотой медалью. Во время Второй мировой войны, когда немцы оккупировали Данию, он уничтожил медаль, чтобы она не досталась врагу. Каким способом он это сделал?
Расплавил
Растёр в порошок
Растворил в «царской водке»
Сжёг
Я не знаю
21. Что общего между молекулами метана CH4, аммиака NH3 и воды H2O?
Число атомов в молекуле
Молекулярная масса
Число электронов в молекуле
Число химических связей в молекуле
Я не знаю
22. Изделие из этого материала невозможно соединить дуговой сваркой, производимой на воздухе. Назовите материал.
Чугун
Сталь
Дюраль (дуралюмин)
Бронза
Я не знаю
Сложно в это поверить, но современный процессор является самым сложным готовым продуктом на Земле – а ведь, казалось бы, чего сложного в этом куске железа?
Как и обещал – подробный рассказ о том, как делают процессоры… начиная с песка. Все, что вы хотели знать, но боялись спросить )
Я уже рассказывал о том, «Где производят процессоры» и о том, какие «Трудности производства» на этом пути стоят. Сегодня речь пойдет непосредственно про само производство – «от и до».
Вопрос 25
Свинцовые художественные белила известны человечеству ещё со времен античности и высоко ценятся за свою кроющую способность. Однако из-за высокой токсичности сейчас они почти полностью вытеснены белилами на основе диоксида титана TiO2. Ещё один недостаток свинцовых белил состоит в том, что со временем они чернеют из-за присутствия в воздухе сероводорода, который превращает белила в устойчивый сульфид свинца PbS. Какое вещество используют для реставрации картин с такими красками?
Вопрос 18
Яркая окраска фейерверков связана с электронными переходами в атомах металлов, соединения которых вводят в состав пиротехнических смесей. Жёлтую окраску фейерверку придают атомы
Ответ: Натрий .
Вопрос 17
Кровь человека окрашена в красный цвет из-за присутствия в ней железосодержащего пигмента гемоглобина, способного обратимо связываться с кислородом воздуха. В природе встречаются животные, чья кровь имеет голубой цвет, например, моллюски. Такой необычный цвет их крови вызван присутствием в ней аналога гемоглобина — гемоцианина, содержащего в своем активном центре не железо, а
Ответ: Медь
Вопрос 2
В современной периодической таблице – восемнадцать групп элементов (в коротком варианте – восемь), их нумерация начинается с I. А в таблице начала XX века перед I группой стояла особая, нулевая группа. Какие элементы в неё входили?
- Щелочные металлы
- Благородные металлы
- Радиоактивные элементы
- Инертные газы
Ответ: Инертные газы
Привет, сокет!
Подложка, кристалл и теплораспределительная крышка соединяются вместе – именно этот продукт мы будем иметь ввиду, говоря слово «процессор». Зеленая подложка создает электрический и механический интерфейс (для электрического соединения кремниевой микросхемы с корпусом используется золото), благодаря которому станет возможным установка процессора в сокет материнской платы – по сути, это просто площадка, на которой разведены контакты от маленького чипа. Теплораспределительная крышка является термоинтерфейсом, охлаждающим процессор во время работы – именно к этой крышке будут примыкать система охлаждения, будь то радиатор кулера или здоровый водоблок.
Сокет (разъём центрального процессора) — гнездовой или щелевой разъём, предназначенный для установки центрального процессора. Использование разъёма вместо прямого распаивания процессора на материнской плате упрощает замену процессора для модернизации или ремонта компьютера. Разъём может быть предназначен для установки собственно процессора или CPU-карты (например, в Pegasos). Каждый разъём допускает установку только определённого типа процессора или CPU-карты.
На завершающем этапе производства готовые процессоры проходят финальные испытания на предмет соответствия основным характеристикам – если все в порядке, то процессоры сортируются в нужном порядке в специальные лотки – в таком виде процессоры уйдут производителям или поступят в OEM-продажу. Еще какая-то партия пойдет на продажу в виде BOX-версий – в красивой коробке вместе со стоковой системой охлаждения.
Производство процессоров
Когда фабрика для производства процессоров по новой технологии построена, у нее есть 4 года на то, чтобы окупить вложенные средства (более $5млрд) и принести прибыль. Из несложных секретных расчетов получается, что фабрика должна производить не менее 100 работающих пластин в час.
Вкратце процесс изготовления процессора выглядит так: из расплавленного кремния на специальном оборудовании выращивают монокристалл цилиндрической формы. Получившийся слиток охлаждают и режут на «блины», поверхность которых тщательно выравнивают и полируют до зеркального блеска. Затем в «чистых комнатах» полупроводниковых заводов на кремниевых пластинах методами фотолитографии и травления создаются интегральные схемы. После повторной очистки пластин, специалисты лаборатории под микроскопом производят выборочное тестирование процессоров – если все «ОК», то готовые пластины разрезают на отдельные процессоры, которые позже заключают в корпуса.
Вопрос 20
Выдающийся физик Нильс Бор за создание теории строения атома в 1922 году был награжден Нобелевской золотой медалью. Во время Второй мировой войны, когда немцы оккупировали Данию, он уничтожил медаль, чтобы она не досталась врагу. Каким способом он это сделал?
- Расплавил
- Растёр в порошок
- Растворил в «царской водке»
- Сжёг
Ответ: Растворил в «царской водке»
Вопрос 3
Газообразный водород – очень полезное вещество. Большая его часть расходуется на производство аммиака, но есть и множество других применений. А в какой области он совсем не применяется?
- В пищевой промышленности для производства жиров
- В металлургии для получения металлов
- Для очистки воды
- Для производства энергии
Ответ: Для очистки воды
Вопрос 7
Известно, что озон O3 в верхних слоях атмосферы поглощает жёсткое ультрафиолетовое излучение Солнца (УФ Б) и тем самым защищает от него поверхность Земли. Однако, и сам озон образуется в атмосфере под действием ультрафиолета. Из чего он образуется?
- Кислород
- Вода
- Углекислый газ
- Перекись водорода
Ответ: Углекислый газ
Вопрос 4
Какой жизненно важный элемент встречается на поверхности Земли исключительно в виде соединений?
Ответ: Натрий
BONUS
Хватило сил дочитать до этого абзаца? ) Поздравляю – приятно, что я постарался не зря. Тогда предлагаю откинуться на спинку кресла и посмотреть всё описанное выше, но в виде более наглядного видеоролика – без него статья была бы не полной.
Эту статью я писал сам, пытаясь вникнуть в тонкости процесса процессоростроения. Я к тому, что в статье могут быть какие-то неточности или ошибки — если найдете что-то, дайте знать. А вообще, чтобы окончательно закрепить весь прочитанный материал и наглядно понять то, что было недопонято в моей статье, пройдите по этой ссылке. Теперь точно всё.
Успехов!
Ctrl+Alt+Del - Диспечер задач - Производительность. Так же есть программы AIDA64 Engineer для общего мониторинга всех систем компьютера, включая цп. Process Lasso Pro для контроля процессов, задания приоритета процессам и ограничения потребления ресурсов.
Лучше всего оценить производительность процессора в сравнении с каким-либо другим на каких-то реальных задачах. На ум сразу же приходит нелинейный видеомонтаж и перекодирование видео. Это простая задача, запустить кодер может человек без кучи специфических навыков. Выполнение перекодирования видео лежит в основном на процессоре, память, жесткий диск влияют слабо. Просто возьмите один и тот же исходный файл и попробуйте перекодировать его сначала на одном процессоре, потом на другом, какой быстрее перекодирует, тот и мощнее. Есть также масса синтетических тестов, например, в той же AIDA, можно погонять процессор и там. Но такие тесты не всегда дают реальную картину, а вот тестирование на реальных задачах более показательно.
Сегодня, подавляющее большинство современных компьютеров как открытой, так и закрытой архитектуры оснащаются многоядерными процессорами. В связи с этим у рядового пользователя возникает вполне обоснованный вопрос, а действительно ли процессор с несколькими ядрами будет более производителен по сравнению со своим одноядерным собратом?
Чтобы ответить на этот вопрос необходимо знать, как рассчитать производительность процессора.
Основными техническими показателями процессора являются :
- частота системной шины;
- разрядность системной шины;
- коэффициент умножения.
Частота системной шины показывает, какое количество бит данных может быть передано в процессор за одну секунду. Например, если частота шины 200 МГц это означает, что за 1 секунду может быть передано в процессор 200 Мбит.
Разрядность системной шины показывает число каналов для передачи данных в процессор (чаще всего бывает 32 и 64). Например, если частота системной шины 200 МГц, а разрядность 32, то пропускная способность составит (200*32)/8=800 Мб/c.
Коэффициент умножения показывает, во сколько раз процессор работает быстрее, чем шина, на которой он установлен. Например, при частоте шины 200 МГц и коэффициентом умножения 15 получаем тактовую частоту процессора 3000 МГц.
Кремний, начиная с 1960 года, является самым популярным материалом для полупроводников, и его рыночная доля, по-прежнему, составляет 95%. Но использование кремния накладывает на отрасль несколько неразрешимых долгоиграющих проблем. Самая известная проблема, в народе известна под именем «Закона Мура». Это эмпирическое правило подчеркивает тенденцию к периодической миниатюризации и увеличению быстродействия электроники, физически ограниченную возможностями кремния. Закон Мура неоднократно пытались похоронить, но странным образом производителям удавалось продлить его действие. Не все знают, что Мур в 1965 вывел два закона. И как раз второй закон Мура является более серьезной проблемой. Он гласит, что затраты на производственные мощности, используемые для создания микросхем, растут быстрее, чем спрос на микросхемы.
Ранее расходы на организацию производства, хотя и были значительными, составляли незначительную часть всех затрат на производство и дистрибуцию электроники. В нынешних условиях затраты на новые производственные мощности могут достигать весьма значительных сумм, сравнимых с существенной частью всего рынка микросхем, в силу чего и возникает вопрос целесообразности дальнейшего финансирования. В то же время производители не готовы полностью отказаться от кремния, поскольку освоение нового материала занимает порядка десяти лет и требует больших финансовых вложений.
Еще более актуальной и видимой проблемой использования кремния является его нагрев. Исторически, управление тепловыми режимами кремниевых полупроводников всегда являлось большой проблемой электроники. Необходимые методы охлаждения, служащие основным источником энергетических потерь, оказались неэффективными. Промышленность требует альтернативу кремнию, которая позволит производить более мощные, быстрые, чистые (с меньшим количеством примесей) и менее нагревающиеся устройства. Эти качества способны предоставить алмазные полупроводники. Алмаз является подлинной альтернативой кремнию сегодня, причем как в качестве подложки для кремниевых структур, так и в качестве отдельной платформы полупроводниковых материалов.
Пока неповоротливые гиганты пытаются оттянуть неизбежный конец кремниевой индустрии, в кулуарах лабораторий и НИИ ученые вовсю эксперементируют с альтернативными материалами. Одним из которых является алмаз.
На протяжении нескольких десятков лет ученые исследуют этот материал и способы его искусственного изготовления.
Ранее проблема использования алмазов в электронике носила тройственную природу:
— Стоимость природных алмазов, благодаря политике монополиста De Beers, не желающего отпускать цены на рынке, очень высока.
Решение
Недорогое производство качественных синтетических алмазов решит эту проблему.
— На самом деле у нас вообще нет надежного источника больших и чистых камней. Ископаемые алмазы обладают разными электрическими характеристиками, что для массового рынка электроники, как вы понимаете не есть гут.
Решение
Начиная с 1950-х инженеры научились вырабатывать мелкие кристаллы для промышленного применения, а летом 2003 года на рынок попала первая волна искусственных алмазов ювелирного качества. Делать их научились две компании — Gemesis во Флориде и Apollo Diamond в Бостоне. На данный момент производство синтетических алмазов стремительно набирает обороты.
Американская компания Apollo Diamond, Inc. разработала и запатентовала метод выращивания чрезвычайно чистых алмазов ювелирного качества со структурой кристалла без изъянов, используя метод химического осаждения из газовой фазы (CVD). Этот метод CVD позволяет преобразовать углерод в плазму, которая затем осаждается на подложку в виде алмаза.
— Над третьей проблемой ломали головы материаловеды всего мира. Чтобы сделать микросхему, нужны полупроводники p- и n-типа, а алмаз — естественный изолятор.
Решение
Чтобы обеспечить проводимость ученые вводили в кристаллическую решетку алмаза бор, который создает нужный тип проводимости p-типа. До некоторого времени никому не удавалось создать в алмазе проводимость n-типа, но в июне 2003 года прорыв был совершен. Ученые нашли способ инвертировать природную проводимость бора и создавать легированные бором алмазы n-типа. Таким образом, необходимая для производства микросхем p-n-пара разработана.
Существует еще одна неявная, и пожалуй самая опасная для отрасли проблема — корпорации, а точней их финансовые интересы. Здесь замечательным примером может послужить история с нефтяными лоббистами, долгое время вставлявшими палки в колеса разработчикам электрокаров.
В результате несложных логических построений понятно, что проблема эта не вечная, ведь электрокары постепенно набирают обороты, что прекрасно показывает нам компания Tesla. А значит и в этой сфере неизбежен прорыв.
Уже сейчас многие эксперты считают, что отрасль вступает в алмазную эпоху. Трудно подобрать известный природный материал со столь исключительными электронными свойствами, способный вывести различные отрасли промышленности на новый уровень производительности.
Почему вообще мы решили рассматривать алмаз в качестве исходного материала?
Алмазные полупроводники способны работать в условиях пятикратного превышения рабочих температур кремниевых устройств без ухудшения производительности. Они обладают большей величиной пробивного напряжения и более высокой теплопроводностью. Имеющиеся полупроводниковые приборы на основе алмаза, значительно превосходят подобные кремниевые образцы. Также использование новых полупроводниковых устройств способно подбросить топлива в, уже почти потухший, огонь закона Мура (миниатюризация и быстродействие, вы же помните).
В результате, рынок алмазных материалов для полупроводников может легко затмить, рынок кремниевых материалов, в частности карбида кремния, показавшего в прошлом году весьма значительный рост.
Природные и синтетические технические алмазы значительно отличаются по цене. Цена на природные алмазы колеблется в среднем от $1 за карат за алмазные осколки до $2,50 — $10 за карат за большую часть камней, хотя некоторые крупные камни продаются по цене до $200 за карат. Цена на синтетические технические алмазы меняется в зависимости от прочности частиц, размера, формы, кристалличности и отсутствия или присутствия металлических покрытий. Вообще, цены на синтетические алмазы для шлифования и полировки находятся в диапазоне от $0,40 до $2,00 за карат.
Future is here
Одним из перспективных направлений использования алмаза, как активного элемента микроэлектроники, является сильноточная и высоковольтная электроника. Использование алмазных полупроводников может помочь увеличить сроки службы аккумуляторных систем для широкого спектра устройств, включая телефоны, фотоаппараты и транспортные средства. Также автопроизводители уже присматриваются к их применению в модулях управления электромобилей.
Неоценимы возможности новых материалов в области производства компьютерных облачных серверов, использующихся в центрах обработки данных, которые потребляют огромное количество энергии чрезвычайно расточительным образом. Широкие возможности раскрываются для производителей бытовой электроники, от стиральных машин до телевизоров и цифровых камер. Что уж говорить о военной технике, которой на роду написано обладать высокими надежностью и производительностью и отвечать самым экстремальным условиям эксплуатации.
В результате индустрия алмазных полупроводников позволит значительно сократить энергетические расходы. Изменятся наши способности и возможности. Вопросы использования наших телефонов, лэптопов и других личных электронных устройств будут совершенно другими. Некоторые устройства, невозможные раньше, будут только еще изобретены.
В общем, вполне себе такие радужные рыночные перспективы, но вышеописанные проблемы, которые мы в основном решили, разбиваются на ряд меньших проблем, требующих решения и препятствующих немедленному широкому распространению данной технологии.
- отсутствие доступных по цене пластин монокристаллического алмаза диаметром, пригодном для серийного производства приборов (>100 мм).
- графитизация при температуре выше 600°С в присутствии кислорода и превращение в графит при 900°С.
- трудности механической обработки (шлифовки, полировки) и проведения традиционных технологических операций (формирования областей p- и n-типа, диффузии, ионного легирования, «cухого» и «мокрого» травления), поскольку алмаз самый твердый и химически стойкий материал.
- сложность контролируемого направленного легирования примесями p- и n-типа, которые уже при комнатной температуре полностью активизированы. Большинство исследованных примесей алмаза имеют очень глубокие примесные энергетические уровни, не позволяющие создавать приборы, стабильно работающие при обычных температурах.
- отсутствие промышленной алмазной технологии.
Все основные новаторские решения отрасли разработаны небольшими компаниями, такими как Apollo Diamond и AKHAN Technolgies. Многим из них необходимо достраивать к собственно технологии производства: инвестиции, менеджмент, производственную базу, особое промышленное R&D, специальный, заточенный под высокотехнологичные рынки маркетинг и прочее.
В свете всего вышенаписанного можно немного поспорить с моей предыдущей статьей, где Питер Тиль говорит о застое в техническом прогрессе.
У вас будет 45 минут на прохождение диктанта. Отсчёт времени начнётся, как только вы перейдёте по ссылке и подтвердите, что готовы начать диктант. У вас будет 1 попытка.
Диктант содержит 25 вопросов разного уровня сложности. Результаты диктанта вы увидите сразу после его прохождения. Все участники получат именные сертификаты.
Итак, приступим. На нашем сайте мы публикуем задания, а ответы к ним мы находим вместе с вами. Если не согласны с ответом, знаете ответ или увидели ошибку, пишите в комментариях
Вопрос 13
Золото, из которого делают ювелирные украшения, представляет собой сплав, а не индивидуальное вещество. Количество золота в сплаве выражают его пробой. Так, в 1000 г золота 916 пробы содержится 916 г золота. Какой химический элемент, кроме золота, содержится в ювелирном сплаве?
- Углерод С
- Кислород О
- Железо Fe
- Медь Cu
Ответ: Медь Cu
Уроки химии
Давайте рассмотрим весь процесс более подробно. Содержание кремния в земной коре составляет порядка 25-30% по массе, благодаря чему по распространённости этот элемент занимает второе место после кислорода. Песок, особенно кварцевый, имеет высокий процент содержания кремния в виде диоксида кремния (SiO2) и в начале производственного процесса является базовым компонентом для создания полупроводников.
Первоначально берется SiO2 в виде песка, который в дуговых печах (при температуре около 1800°C) восстанавливают коксом:
Данные реакции с использованием рецикла образующихся побочных кремнийсодержащих веществ снижают себестоимость и устраняют экологические проблемы:
Получившийся в результате водород можно много где использовать, но самое главное то, что был получен «электронный» кремний, чистый-пречистый (99,9999999%). Чуть позже в расплав такого кремния опускается затравка («точка роста»), которая постепенно вытягивается из тигля. В результате образуется так называемая «буля» — монокристалл высотой со взрослого человека. Вес соответствующий — на производстве такая дуля весит порядка 100 кг.
Слиток шкурят «нулёвкой» :) и режут алмазной пилой. На выходе – пластины (кодовое название «вафля») толщиной около 1 мм и диаметром 300 мм (~12 дюймов; именно такие используются для техпроцесса в 32нм с технологией HKMG, High-K/Metal Gate). Когда-то давно Intel использовала диски диаметром 50мм (2"), а в ближайшем будущем уже планируется переход на пластины с диаметром в 450мм – это оправдано как минимум с точки зрения снижения затрат на производство чипов. К слову об экономии — все эти кристаллы выращиваются вне Intel; для процессорного производства они закупаются в другом месте.
Каждую пластину полируют, делают идеально ровной, доводя ее поверхность до зеркального блеска.
Производство чипов состоит более чем из трёх сотен операций, в результате которых более 20 слоёв образуют сложную трёхмерную структуру – доступный на Хабре объем статьи не позволит рассказать вкратце даже о половине из этого списка :) Поэтому совсем коротко и лишь о самых важных этапах.
Итак. В отшлифованные кремниевые пластины необходимо перенести структуру будущего процессора, то есть внедрить в определенные участки кремниевой пластины примеси, которые в итоге и образуют транзисторы. Как это сделать? Вообще, нанесение различных слоев на процессорную подложу это целая наука, ведь даже в теории такой процесс непрост (не говоря уже о практике, с учетом масштабов)… но ведь так приятно разобраться в сложном ;) Ну или хотя бы попытаться разобраться.
Вопрос 16
Самые летучие углеводороды (с наиболее низкими температурами кипения) входят в состав
- Горючей смеси для зажигалок
- Авиационного керосина
- Мазута
- Асфальта
Ответ: Авиационного керосина
Вопрос 22
Изделие из этого материала невозможно соединить дуговой сваркой, производимой на воздухе. Назовите материал.
- Чугун
- Сталь
- Дюраль (дуралюмин)
- Бронза
Ответ: Дюраль (дуралюмин)
Вопрос 1
В каком случае происходит химическая реакция?
- Разрезание картона
- Горение бумаги
- Разбивание посуды
- Притяжение железа к магниту
Ответ: Горение бумаги
Вопрос 23
Для обеспечения жизнедеятельности человека в замкнутых экосистемах ограниченного объёма, таких как подводные лодки или космические корабли, необходимо решить проблемы регенерации воды и воздуха. Какое вещество можно использовать для регенерации воздуха?
Ответ: KO2
Вопрос 10
Если в микроволновой печи взорвалось куриное яйцо, то даже после тщательного мытья останется неприятный запах тухлых яиц, который вызван присутствием сероводорода. Раствором какого вещества лучше всего вымыть печь, чтобы избавиться от запаха?
- Этиловый спирт
- Перекись водорода
- Кальцинированная сода
- Уксусная кислота
Ответ: Уксусная кислота
Вопрос 9
Какое вещество НЕ используют в качестве консерванта?
- Поваренную соль
- Бензоат натрия
- Уксусную кислоту
- Нашатырь
Ответ: Нашатырь
Вопрос 15
Соединение свинца – тетраэтилсвинец – в прошлом веке использовали как антидетонационную присадку к топливу. Однако, такой способ повышения октанового числа запретили из-за токсичности свинца. Но родственное металлоорганическое соединение другого легкого элемента нетоксично и до сих пор используется как катализатор в производстве полиэтилена. Назовите этот элемент.
Ответ: Алюминий
Финишная прямая
Ура – самое сложное позади. Осталось хитрым способом соединить «остатки» транзисторов — принцип и последовательность всех этих соединений (шин) и называется процессорной архитектурой. Для каждого процессора эти соединения различны – хоть схемы и кажутся абсолютно плоскими, в некоторых случаях может использоваться до 30 уровней таких «проводов». Отдаленно (при очень большом увеличении) все это похоже на футуристическую дорожную развязку – и ведь кто-то же эти клубки проектирует!
Когда обработка пластин завершена, пластины передаются из производства в монтажно-испытательный цех. Там кристаллы проходят первые испытания, и те, которые проходят тест (а это подавляющее большинство), вырезаются из подложки специальным устройством.
На следующем этапе процессор упаковывается в подложку (на рисунке – процессор Intel Core i5, состоящий из CPU и чипа HD-графики).
Вопрос 6
Четыре одинаковые ёмкости полностью заполнили водой (1), мелко измельчённой поваренной солью (2), серной кислотой (3) и подсолнечным маслом (4). После этого склянки взвесили. Какая из них имеет наименьшую массу?
Ответ: № 4
The end
Теперь представьте себе, что компания анонсирует, например, 20 новых процессоров. Все они различны между собой – количество ядер, объемы кэша, поддерживаемые технологии… В каждой модели процессора используется определенное количество транзисторов (исчисляемое миллионами и даже миллиардами), свой принцип соединения элементов… И все это надо спроектировать и создать/автоматизировать – шаблоны, линзы, литографии, сотни параметров для каждого процесса, тестирование… И все это должно работать круглосуточно, сразу на нескольких фабриках… В результате чего должны появляться устройства, не имеющие права на ошибку в работе… А стоимость этих технологических шедевров должна быть в рамках приличия… Почти уверен в том, что вы, как и я, тоже не можете представить себе всего объема проделываемой работы, о которой я и постарался сегодня рассказать.
Ну и еще кое-что более удивительное. Представьте, что вы без пяти минут великий ученый — аккуратно сняли теплораспределительную крышку процессора и в огромный микроскоп смогли увидеть структуру процессора – все эти соединения, транзисторы… даже что-то на бумажке зарисовали, чтобы не забыть. Как думаете, легко ли изучить принципы работы процессора, располагая только этими данными и данными о том, какие задачи с помощью этого процессора можно решать? Мне кажется, примерно такая картина сейчас видна ученым, которые пытаются на подобном уровне изучить работу человеческого мозга. Только если верить стэнфордским микробиологам, в одном человеческом мозге находится больше «транзисторов», чем во всей мировой IT-инфраструктуре. Интересно, правда?
Химический диктант 2021 ответы
Вопрос 14
С каждым годом персональные компьютеры становятся производительнее благодаря уменьшению транзисторов. Чтобы добиться размера в 10 нанометров, нужно получить полупроводниковый материал очень высокой чистоты. Из какого вещества изготавливают процессоры?
Ответ: Кремний
Вопрос 19
Минерал флюорит CaF2 представляет собой соль
- Уксусной кислоты
- Серной кислоты
- Азотной кислоты
- Плавиковой кислоты
Ответ: Плавиковой кислоты
Вопрос 21
Что общего между молекулами метана CH4, аммиака NH3 и воды H2O?
- Число атомов в молекуле
- Молекулярная масса
- Число электронов в молекуле
- Число химических связей в молекуле
Ответ: Число электронов в молекуле
Вопрос 8
Когда водолаз всплывает с большой глубины, внешнее давление резко понижается, и растворённый под давлением в крови газ начинает выделяться в виде пузырьков. Происходит вспенивание крови. Чтобы этого избежать, водолаза сразу помещают в декомпрессионную камеру. Какой газ вызывает такой эффект?
Ответ: Азот
Вопрос 5
Какая кислота содержится в кефире?
- Соляная
- Кефирная
- Молочная
- Уксусная
Ответ: Молочная
Вопрос 11
Один из оксидов углерода – углекислый газ CO2 – безвреден для человека, а другой – угарный газ CO – весьма ядовит. Угарный газ образуется при неполном сгорании угля или другого топлива. А какой природный процесс приводит к выделению CO в атмосферу?
- Дыхание человека
- Лесные пожары
- Образование кораллов в морской воде
- Фотосинтез с участием зелёных растений и водорослей
Ответ: Лесные пожары
Вопрос 24
Французский дизайнер Эмиль Галле стал использовать химическое травление многослойного стекла для создания художественных изделий. С этой целью он наносил на стекло раствор, содержащий
- Плавиковую кислоту
- Хлорид натрия
- Соляную кислоту
- Ацетон
Ответ: Плавиковую кислоту
Вопрос 12
Чтобы улучшить прочностные характеристики каучука, проводят вулканизацию. В этом процессе линейные молекулы каучука сшиваются в единую пространственную сетку. Какое вещество может выступать в качестве вулканизирующего агента?
- Хлорид лития
- Сера
- Этиловый спирт
- Полипропилен
Ответ: Сера
Фотолитография
Проблема решается с помощью технологии фотолитографии — процесса избирательного травления поверхностного слоя с использованием защитного фотошаблона. Технология построена по принципу «свет-шаблон-фоторезист» и проходит следующим образом:
— На кремниевую подложку наносят слой материала, из которого нужно сформировать рисунок. На него наносится фоторезист — слой полимерного светочувствительного материала, меняющего свои физико-химические свойства при облучении светом.
— Производится экспонирование (освещение фотослоя в течение точно установленного промежутка времени) через фотошаблон
— Удаление отработанного фоторезиста.
Нужная структура рисуется на фотошаблоне — как правило, это пластинка из оптического стекла, на которую фотографическим способом нанесены непрозрачные области. Каждый такой шаблон содержит один из слоев будущего процессора, поэтому он должен быть очень точным и практичным.
Иной раз осаждать те или иные материалы в нужных местах пластины просто невозможно, поэтому гораздо проще нанести материал сразу на всю поверхность, убрав лишнее из тех мест, где он не нужен — на изображении выше синим цветом показано нанесение фоторезиста.
Пластина облучается потоком ионов (положительно или отрицательно заряженных атомов), которые в заданных местах проникают под поверхность пластины и изменяют проводящие свойства кремния (зеленые участки — это внедренные чужеродные атомы).
Как изолировать области, не требующие последующей обработки? Перед литографией на поверхность кремниевой пластины (при высокой температуре в специальной камере) наносится защитная пленка диэлектрика – как я уже рассказывал, вместо традиционного диоксида кремния компания Intel стала использовать High-K-диэлектрик. Он толще диоксида кремния, но в то же время у него те же емкостные свойства. Более того, в связи с увеличением толщины уменьшен ток утечки через диэлектрик, а как следствие – стало возможным получать более энергоэффективные процессоры. В общем, тут гораздо сложнее обеспечить равномерность этой пленки по всей поверхности пластины — в связи с этим на производстве применяется высокоточный температурный контроль.
Так вот. В тех местах, которые будут обрабатываться примесями, защитная пленка не нужна – её аккуратно снимают при помощи травления (удаления областей слоя для формирования многослойной структуры с определенными свойствами). А как снять ее не везде, а только в нужных областях? Для этого поверх пленки необходимо нанести еще один слой фоторезиста – за счет центробежной силы вращающейся пластины, он наносится очень тонким слоем.
В фотографии свет проходил через негативную пленку, падал на поверхность фотобумаги и менял ее химические свойства. В фотолитографии принцип схожий: свет пропускается через фотошаблон на фоторезист, и в тех местах, где он прошел через маску, отдельные участки фоторезиста меняют свойства. Через маски пропускается световое излучение, которое фокусируется на подложке. Для точной фокусировки необходима специальная система линз или зеркал, способная не просто уменьшить, изображение, вырезанное на маске, до размеров чипа, но и точно спроецировать его на заготовке. Напечатанные пластины, как правило, в четыре раза меньше, чем сами маски.
Весь отработанный фоторезист (изменивший свою растворимость под действием облучения) удаляется специальным химическим раствором – вместе с ним растворяется и часть подложки под засвеченным фоторезистом. Часть подложки, которая была закрыта от света маской, не растворится. Она образует проводник или будущий активный элемент – результатом такого подхода становятся различные картины замыканий на каждом слое микропроцессора.
Собственно говоря, все предыдущие шаги были нужны для того, чтобы создать в необходимых местах полупроводниковые структуры путем внедрения донорной (n-типа) или акцепторной (p-типа) примеси. Допустим, нам нужно сделать в кремнии область концентрации носителей p-типа, то есть зону дырочной проводимости. Для этого пластину обрабатывают с помощью устройства, которое называется имплантер — ионы бора с огромной энергией выстреливаются из высоковольтного ускорителя и равномерно распределяются в незащищенных зонах, образованных при фотолитографии.
Там, где диэлектрик был убран, ионы проникают в слой незащищенного кремния – в противном случае они «застревают» в диэлектрике. После очередного процесса травления убираются остатки диэлектрика, а на пластине остаются зоны, в которых локально есть бор. Понятно, что у современных процессоров может быть несколько таких слоев — в таком случае на получившемся рисунке снова выращивается слой диэлектрика и далее все идет по протоптанной дорожке — еще один слой фоторезиста, процесс фотолитографии (уже по новой маске), травление, имплантация… ну вы поняли.
Характерный размер транзистора сейчас — 32 нм, а длина волны, которой обрабатывается кремний — это даже не обычный свет, а специальный ультрафиолетовый эксимерный лазер — 193 нм. Однако законы оптики не позволяют разрешить два объекта, находящиеся на расстоянии меньше, чем половина длины волны. Происходит это из-за дифракции света. Как быть? Применять различные ухищрения — например, кроме упомянутых эксимерных лазеров, светящих далеко в ультрафиолетовом спектре, в современной фотолитографии используется многослойная отражающая оптика с использованием специальных масок и специальный процесс иммерсионной (погружной) фотолитографии.
Логические элементы, которые образовались в процессе фотолитографии, должны быть соединены друг с другом. Для этого пластины помещают в раствор сульфата меди, в котором под действием электрического тока атомы металла «оседают» в оставшихся «проходах» — в результате этого гальванического процесса образуются проводящие области, создающие соединения между отдельными частями процессорной «логики». Излишки проводящего покрытия убираются полировкой.
Читайте также: