COMO se HACE un MICROPROCESADOR a partir del SILICIO💎| Como se FABRICA un CIRCUITO INTEGRADO
Summary
TLDREl guion del video ofrece una visión asombrosa del proceso de producción de microchips, desde la arena de cuarzo hasta la creación de súper cerebros electrónicos. Los microprocesadores modernos, con miles de millones de transistores, son el resultado de décadas de perfeccionamiento tecnológico. El script detalla la fabricación de láminas de silicio, la fotolitografía para colocar componentes minúsculos y la importancia de la limpieza en un ambiente ultra-limpio. La precisión en la manufactura es clave, y el video destaca cómo se enfrentan los desafíos de escala y pureza para producir chips más potentes y pequeños, que son esenciales en nuestra vida cotidiana.
Takeaways
- 😲 El microprocesador es considerado uno de los inventos más revolucionarios de los últimos 50 años, con capacidades de cálculo asombrosas.
- 🌟 Los microchips modernos contienen miles de millones de transistores, lo que les permite realizar cálculos a una velocidad increíble.
- 🔍 La ley de Moore predice que el número de transistores en un chip se duplicará cada dos años, lo que sugiere un crecimiento constante en su complejidad y potencia.
- 🏭 La producción de microchips es un proceso masivo y altamente especializado, con fábricas que producen billones de microchips al año.
- 💎 El silicio es el material base de los microchips debido a sus propiedades semiconductoras, lo que lo hace ideal para el control de la corriente eléctrica.
- 🔨 El proceso de producción de silicio para microchips es meticuloso y ha llevado décadas perfeccionar, desde la purificación hasta la fabricación de obleas de silicio.
- 🛠️ La fabricación de un microprocesador implica múltiples etapas, desde el diseño asistido por computadora hasta la fotolitografía y la construcción de transistores nivel a nivel.
- 🔬 La escala de los transistores es extremadamente pequeña, lo que representa un gran desafío en términos de precisión y control de la contaminación.
- 🛡️ La limpieza y la habitación limpia son fundamentales en la fabricación de microchips para evitar la contaminación que podría dañar los componentes.
- 🔩 El interconexión de los miles de millones de transistores se logra con cables de cobre muy finos, lo que requiere una limpieza y aplicación de capas de barrera meticulosas.
- 📦 El último paso en la producción de microchips es el encapsulado, que protege al chip y lo prepara para su uso en una amplia variedad de dispositivos electrónicos.
Q & A
¿Cuál es considerado el invento más revolucionario de los últimos 50 años según el guion?
-Según el guion, los microchips son considerados el invento más revolucionario de los últimos 50 años.
¿Cómo han evolucionado los microchips desde su invención?
-Los microchips han evolucionado y se han convertido en súper cerebros electrónicos capaces de hacer más de mil millones de cálculos por segundo.
¿Cuántos transistores contienen los microprocesadores modernos?
-Los microprocesadores modernos contienen miles de millones de transistores en un solo chip.
¿Qué dispositivo inventado en 1958 marcó el inicio del desarrollo del circuito integrado?
-El inventor del circuito integrado, Jack Kilby, logró poner un solo transistor en su diseño en 1958.
¿Qué ley indica la duplicación del número de transistores en un chip cada dos años?
-La ley de Moore indica que el número de transistores en un chip se duplica cada dos años.
¿Cuántos microchips produce la empresa mencionada en el guion cada año?
-La empresa mencionada produce 70 mil millones de microchips al año.
¿De qué material se fabrican los sustratos para los microchips?
-Los sustratos para los microchips se fabrican con arena de cuarzo, denominada obleas de silicio.
¿Por qué es el silicio un semiconductor y cómo afecta esto a la fabricación de microchips?
-El silicio es un semiconductor porque puede conducir o bloquear la corriente eléctrica dependiendo de cómo sea tratado, lo que lo hace perfecto como soporte para los millones de transistores en un microprocesador moderno.
¿Cómo se extrae el monocristal de silicio para fabricar obleas?
-Se extrae un monocristal de la masa fundida de silicio purificado, calentando el silicio policristalino a 1420 grados centígrados dentro de un horno especial sellado y purgado con gas argón, obteniendo un cristal de silicio que pesa aproximadamente 200 kilos y tiene un diámetro de unos 200 milímetros.
¿Qué proceso se utiliza para pulir las obleas de silicio después de ser cortadas?
-Después de ser cortadas, las obleas de silicio se pulen mediante un proceso llamado labrado y posteriormente se someten a un proceso químico para alcanzar una superficie de rigurosidad inferior a 0,1 nanómetros.
¿Cómo se diseña el circuito de un microchip y cuál es el siguiente paso después del diseño?
-El circuito de un microchip se diseña utilizando software de diseño asistido por computadora. Una vez completado el diseño, se lleva a cabo una verificación exhaustiva para asegurarse de que cumple con las especificaciones requeridas.
¿Qué máquina se utiliza para imprimir billones de transistores en placas de silicio cada hora?
-Se utiliza una máquina de fotolitografía para imprimir billones de transistores en placas de silicio cada hora.
¿Cómo se mejora la precisión del rayo láser que graba la forma de cada transistor?
-La precisión del rayo láser se mejora pasando el rayo por una capa de agua, lo que aumenta la intensidad del rayo y reduce la dimensión de cada transistor.
¿Qué medidas se toman para mantener la limpieza en el proceso de fabricación de microchips?
-Se toman medidas como el uso de trajes protectores, duchas de aire para los empleados, y el aire de la habitación limpia se renueva cada dos minutos, haciendo que sea mil veces más limpio que el aire de un quirófano.
¿Cómo se conectan los millones de transistores en un microchip?
-Los cables de interconexión más finos unen miles de millones de transistores separados para formar los circuitos integrados, utilizando una capa de barrera para evitar cortocircuitos antes de rellenar las zanjas con cobre.
¿Cuál es el último paso en la producción de microprocesadores?
-El último paso en la producción de microprocesadores es el encapsulado de los chips, aplicando gránulos de estaño y plata a la oblea para unir el chip al armazón.
Outlines
🔬 Innovación tecnológica y microprocesadores
El primer párrafo introduce la revolución de los microchips desde su invención hace 50 años, transformándose en súper cerebros electrónicos capaces de realizar cálculos a una velocidad asombrosa. Se describe el proceso de producción de estos microprocesadores de silicio, que contienen miles de millones de transistores en un solo chip. La evolución de la tecnología ha permitido aumentar la cantidad de transistores según la Ley de Moore, lo que se refleja en la producción masiva de microchips en una fábrica de semiconductores. El silicio, debido a sus propiedades semiconductoras, es el material ideal para la fabricación de estos dispositivos. El texto también detalla el proceso de producción del silicio en forma de obleas, desde la extracción del monocristal hasta la perfección de su superficie a través de procesos de corte y pulido.
🛠️ Proceso de fabricación de microchips y desafíos
El segundo párrafo profundiza en el proceso de fabricación de microchips, que implica la creación de circuitos integrados a través de la fotolitografía y la repetición de ciclos de producción hasta 40 veces para construir transistores en múltiples niveles. Se destaca la necesidad de duplicar el número de transistores en los chips cada dos años para mantenerse a la vanguardia tecnológica. El desafío de la miniaturización se aborda con la mejora del rayo láser para grabar transistores más pequeños. La precisión requerida en la fabricación es tal que una partícula de polvo puede causar un daño significativo, lo que lleva a la descripción de las medidas de seguridad y limpieza en el entorno de producción, incluyendo sala limpia y procedimientos de purificación del aire y de los trabajadores. El proceso culmina con la interconexión de transistores mediante cables de cobre y el encapsulado final de los chips, transformando arena en un producto de gran valor tecnológico y económico.
Mindmap
Keywords
💡Microchips
💡Transistores
💡Silicio
💡Circuitos integrados
💡Fotolitografía
💡Monocristal de silicio
💡Leyes de Moore
💡Cuarto de ultraalta vacío
💡Interconexiones
💡Encapsulado
Highlights
Los microchips son considerados el invento más revolucionario de los últimos 50 años.
Los súper cerebros electrónicos pueden realizar más de mil millones de cálculos por segundo.
Los microprocesadores modernos contienen miles de millones de transistores en un solo chip.
La ley de Moore predice que el número de transistores en un chip se duplicará cada dos años.
Una empresa produce 70 mil millones de microchips al año, utilizados en una amplia gama de dispositivos.
Los microchips se basan en el silicio, un semiconductor capaz de controlar la corriente eléctrica.
El proceso de producción de los microchips comienza con la extracción de un monocristal de silicio.
Las obleas de silicio se fabrican a partir de arena de cuarzo y requieren una purificación del 99,9%.
El silicio se somete a un proceso de labrado y pulido para alcanzar una superficie de alta precisión.
Los ingenieros utilizan software de diseño asistido por computadora para crear el diseño detallado del circuito.
El diseño del circuito se verifica exhaustivamente antes de comenzar la fabricación.
La fotolitografía es el proceso clave para imprimir billones de transistores en placas de silicio.
El uso de agua en el rayo láser permite reducir la dimensión de los transistores y aumentar su densidad.
El proceso de fabricación se lleva a cabo en una habitación limpia para evitar la contaminación.
El cobre se utiliza para crear interconexiones entre los millones de transistores.
La limpieza es crucial en cada etapa del proceso para evitar cortocircuitos y garantizar la fiabilidad.
El encapsulado final protege los chips y los prepara para su uso en una variedad de dispositivos.
El valor de un gramo de silicio transformado en microchips puede alcanzar cientos de dólares.
Transcripts
Posiblemente sea el invento más
revolucionario de los últimos 50 años
desde que se inventaron los Microchips
han evolucionado y se han convertido en
Súper cerebros electrónicos capaces de
hacer más de mil millones de cálculos
por segundo hacer estas extraordinarias
Mentes electrónicas en miniatura es uno
de los trabajos más complejos que nunca
se han hecho pero cómo se hacen los
microprocesadores de silicio descubre el
asombroso proceso de producción de
millones de Microchips en una fábrica de
semiconductores
los microprocesadores modernos contienen
miles de millones de transistores en un
solo chip la mayoría de aparatos
eléctricos de hoy en día usan uno en
1958 el inventor del circuito integrado
ya kelvic consiguió poner un solo
transistor en su diseño La Última
Generación usa casi mil millones de
transistores y según la ley de more es
el número se duplica cada dos años esta
empresa produce 70 mil millones de
Microchips al año que se usan en muchos
aparatos desde lavadoras hasta coches
inteligentes y cada uno de ellos es un
milagro de fabricación en miniatura un
procesador funciona gracias a los
circuitos de millones de componentes
individuales llamados transistores
Cuantos más transistores pongamos en un
chip más rápido y más potente será en
esta fábrica de aspecto extraño y
futurista se producen las láminas de
silicio que son la base de todos los
Microchips modernos los sustratos para
los Microchips se fabrican con arena de
cuarzo y denominan obleas de silicio el
silicio tiene propiedades especiales
porque es lo que llamamos un
semiconductor eso significa que
dependiendo de cómo sea tratado el
silicio puede conducir o bloquear la
corriente eléctrica es esta propiedad lo
que lo hace perfecto como soporte para
los millones de diminutos transistores
necesarios para hacer un microprocesador
moderno El problema es que como esos
transistores son tan pequeños la base de
silicio sobre la que descansan tiene que
ser totalmente perfecta llevó décadas
perfeccionar el proceso de producción
del silicio con una estructura
monocristalina perfecta para fabricar
estas obleas se extrae un enorme
monocristal de la masa fundida de
silicio purificado se empieza con
silicio policristalino que se calienta a
unos 1420 grados centígrados dentro de
un horno especial sellado este horno ha
sido purgado con gas argón para eliminar
el aire el silicio fundido que obtenemos
se hace girar en un Crisol el resultado
es un cristal de silicio que pesa unos
200 kilos Y tiene un diámetro de unos
200 milímetros sin embargo las impurezas
suponen una amenaza para estos
impecables cristales de silicio el
cristal es tan fuerte que soporta todo
su peso con un solo hilo de 3 milímetros
de espesor Así que tras varias pruebas
con productos químicos y rayos x se mete
en una cortadora de obleas de silicio
esta sierra de cable de 10 toneladas usa
una red de cables muy delgados que se
mueven muy rápidamente para producir
obleas de silicio que tienen Solo dos
tercios de milímetro de espesor y una
pureza del 99,9% pero una vez cortado
han quedado marcas microscópicas en la
superficie Así que hay que pulirlas
mediante un proceso llamado labrado pero
incluso después de pasar por esta
moderna pulidora las láminas no están
suficientemente lisas Así que hay que
pulirlas otra vez mediante un proceso
químico el resultado son obleas de
silicio con una superficie de
rigurosidad inferior a 0,1 nanómetros ya
completamente pulidas ahora por fin
están listas para empezar con el diseño
circuito utilizando software de diseño
asistido por computadora los ingenieros
crean el diseño detallado del circuito
Una vez que se ha completado el diseño
del circuito se lleva a cabo una
verificación exhaustiva para asegurarse
de que cumple con las especificaciones
requeridas 25 obleas empaquetan en cada
contenedor herméticamente cerrado y se
envían en un viaje que las llevará a
través de cientos de pasos de
fabricación colocar millones de
transistores sobre las pequeñas láminas
es el trabajo que hacen los fabricantes
de chips el problema para esta fábrica
es que estos transistores son unas 200
veces más pequeños que un glóbulo rojo y
hacer algo tan pequeño es un enorme reto
productivo por suerte hay una máquina
que lo hace es una máquina de
fotolitografía y puede imprimir billones
de transistores en placas de silicio
cada hora antes de entrar en la máquina
cada placa se cubre con un líquido que
reacciona a la luz es lo que se llama el
foto resistente y reacciona a la luz
como la película de una cámara en una
sala oscura el foto existente es un
agente químico muy sensible a la luz por
eso en esta sala tienen luz amarilla de
lo contrario la luz diurna normal
estropearía la placa las técnicas
fotolito gráficas transfieren las
estructuras de los circuitos a las
obleas de forma similar a la proyección
de diapositivas la máquina emite un
láser que atraviesa el plano del diseño
de un transistor y lograba en la placa
de silicio al igual que en una foto esto
deja una imagen del transistor sobre la
placa cuando se quita el producto
químico el diseño permanece como si de
una imagen fotográfica se tratara pero
para colocar todos los componentes sobre
la lámina hay que hacerlo capa a capa
para completar el trabajo hacen que las
láminas completen el mismo ciclo hasta
40 veces repitiendo el proceso entre 15
y 40 veces y dejando sin grabar las
zonas que no están expuestas se van
construyendo los transistores nivel a
nivel como mini rascacielos el resultado
son centenares de Microchips cada uno de
los cuales tiene más de mil millones de
transistores lo malo es que para
satisfacer demanda de aparatos y
ordenadores cada vez más potentes hay
que duplicar el número de transistores
de un chip cada dos años el mayor Reto
al que se enfrentan los ingenieros es
encontrar nuevas formas de mejorar el
Rayo Láser que graba la forma de cada
transistor descubrieron que al pasar el
Rayo por una capa de agua se comporta
como la luz del sol que pasa por una
lupa aumenta la intensidad del Rayo y
reduce la dimensión de cada transistor
para dejarlo unas cinco veces más
pequeño que la bacteria más pequeña pero
montar máquinas que dependan de este
tipo de precisión es una auténtica
pesadilla se necesitan tres meses para
montar y probar los 800 circuitos 1300
cables y 400 placas que componen estas
máquinas mejoradas con agua para hacer
transistores el producto terminado
ayudará a producir Microchips más
pequeños y potentes trabajar a esta
escala microscópica representa un gran
problema para los fabricantes de
Microchips cuando un transistor tiene
una anchura de solo una 10 milésima
parte de milímetro la mínima partícula
de polvo puede causar el equivalente
electrónico a un cortocircuito una sola
partícula que aterrice en una zona puede
destruir un chip Así que antes de que
los trabajadores se pongan a trabajar en
la fábrica deben ponerse el traje
protector el proceso de fabricación se
lleva a cabo en una habitación limpia
con casi 18.000 metros cuadrados gracias
a 12.000 toneladas de equipos de aire
acondicionado el aire de esta habitación
es mil veces más limpio que el de un
quirófano cada empleado debe darse una
ducha de aire cada vez que entre en una
sala Limpia para eliminar partículas
invisibles de suciedad y polvo y todo el
aire del interior de la fábrica se
renueva cada dos minutos lo que lo
convierte en 10.000 veces más limpio que
el aire del exterior el cobre domina el
siguiente paso del proceso los cables de
interconexión más finos unen miles de
millones de transistores separados para
formar los circuitos integrados antes de
que eso ocurra la limpieza es esencial
para las obleas ya que las partículas
acechan en cada etapa del proceso de
fabricación antes de verter el cobre en
las zanjas para interconexiones se
aplica una capa de Barrera ayuda a
evitar cortocircuitos y garantiza la
fiabilidad a continuación las zanjas se
rellenan con cobre el cobre Sobrante
esmerila hasta los bordes de la zanjas
así se aísla cada interconexión de las
demás en dos meses la oblea está lista
enormes circuitos integrados formados
por conductores de varios kilómetros de
longitud conectan 100 mil millones de
transistores en numerosos niveles y eso
en un espacio no mayor que una uña las
láminas terminadas de silicio llevan
hasta 1000 Microchips diferentes y más
de 4 billones de componentes de circuito
Ahora solo hay que cortar y recortar y
el largo camino entre ser arena y una
placa de circuito habrá terminado el
último paso de la producción de los
microprocesadores es el encapsulado de
los chips para preparar Este paso se
aplican gránulos de estaño y plata a la
oblea estas unirán el chip al armazón lo
que antes era un montón de arena sin
ningún valor ahora se puede vender por
cientos de dólares el gramo si quieres
saber cómo se hacen las botellas de
vidrio tienes el enlace en la
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