Creación de microchip de silicio

Summary

Este vídeo nos lleva a una fábrica en Sherman, Texas, donde se producen láminas de silicio para microchips. Se explica el proceso de creación de un cristal de silicio monocristalino y su corte en láminas delgadas. La limpieza y pulido siguen, asegurando una rugosidad menor a 0.1 nanómetro. Luego, se detalla la fabricación de chips con millones de transistores, la importancia de la limpieza en una sala de clases 1 y el proceso de fotolitografía para construir el diseño del circuito. Finalmente, se destaca la transformación de arena en chips altamente tecnológicos.

Takeaways

• 🏭 La producción de láminas de silicio se realiza en una fábrica futurista en Sherman, a 30 km al norte de Dallas.
• 🔬 El silicio es un semiconductor, lo que significa que puede conducir o bloquear la corriente eléctrica según cómo sea tratado.
• 🌡 El proceso de producción comienza con el calentamiento del silicio policristalino a 1420 grados Celsius en un horno sellado con gas argón.
• 🌀 Se utiliza un cristal de silicio como semilla para crear un único cristal de silicio monocristalino.
• 💠 El cristal de silicio resultante pesa aproximadamente 200 kg y tiene un diámetro de 200 mm.
• ✂️ El silicio se corta en láminas delgadas de solo dos tercios de milímetro de espesor.
• 🔬 Se realizan pruebas de pureza y orientación molecular mediante productos químicos y rayos X antes de cortar el silicio.
• 🛠 Se utiliza una cortadora de lonchas de silicio para producir láminas delgadas y luego se pulen mediante procesos de labrado y químicos.
• 🔍 Las láminas finales tienen una rugosidad superficial inferior a 0.1 nanómetros y están listas para el diseño del circuito.
• 🏗️ El diseño del circuito implica colocar millones de transistores en las láminas de silicio, un proceso que se ha vuelto más complejo a medida que los transistores se han vuelto más pequeños.
• 👨‍🔬 Los trabajadores deben usar trajes de protección para evitar la contaminación en la sala de producción, que es más limpia que un quirófano.

Q & A

¿Dónde se encuentra la fábrica MEMC mencionada en el guion?

La fábrica MEMC se encuentra en Sherman, a 30 km al norte de Dallas.

¿Qué es un semiconductor y cómo se relaciona con el silicio?

Un semiconductor es un material que puede conducir o bloquear la corriente eléctrica dependiendo de cómo sea tratado. El silicio es un semiconductor perfecto para soportar los millones de diminutos transistores necesarios en un microprocesador moderno.

¿Cuál es el proceso para crear una estructura monocristalina de silicio?

El proceso comienza con silicio policristalino, que se calienta a 1420 grados Celsius en un horno sellado y purgado con argón. Luego, se gira un crisol con silicio fundido y se introduce un cristal de silicio como semilla, que gira en la dirección contraria, permitiendo que el silicio se solidifique alrededor de él formando un solo cristal de silicio.

¿Cuál es la importancia de que la base de silicio sea perfecta para los transistores?

Como los transistores son muy pequeños, cualquier imperfección en la base de silicio podría afectar su funcionamiento. Por lo tanto, la base debe ser perfecta para asegurar que cada transistor funcione correctamente.

¿Cómo se corta el cristal de silicio sin que se rompa?

El cristal de silicio se corta en una cortadora de lonchas de silicio, que utiliza una red de cables muebles para producir obleas de silicio con un espesor de solo dos tercios de milímetro.

¿Qué es el proceso de pulido y por qué es necesario?

El pulido es un proceso que se utiliza para eliminar las marcas microscópicas que quedan en la superficie del silicio tras ser cortado. Se hace mediante un proceso llamado labrado y, a veces, también se utiliza un proceso químico para alcanzar una rugosidad inferior a 0.1 nanómetros.

¿Cuál es la relación entre el número de transistores en un diseño y la Ley de Moore?

La Ley de Moore predice que el número de transistores en un chip se duplica cada dos años. Esto se refleja en el script mencionando que mientras en 1958 Jack Kilby logró poner un solo transistor, hoy en día los diseños tienen casi 1 millón de transistores y hay chips con más de 250 millones de transistores.

¿Por qué es necesario que los trabajadores se visten con un disfraz de conejo antes de trabajar en la fábrica de chips?

Los trabajadores se visten con un disfraz de conejo, que es una forma de traje de protección, para evitar que el polvo producido por el movimiento humano contamine el proceso de fabricación de los chips, ya que incluso una pequeña partícula de polvo puede causar problemas significativos en el funcionamiento de un chip.

¿Qué es la fotolitografía y cómo se utiliza en la fabricación de chips?

La fotolitografía es un proceso que se utiliza para imprimir diseños miniaturizados en las láminas de silicio. Se cubre la lámina con productos químicos fotosensibles, se expone a la luz ultravioleta a través de una imagen del diseño y una lente, y luego se retira el producto químico para dejar el diseño en la lámina.

¿Cuál es la importancia de la limpieza en una habitación limpia de clase 1?

Una habitación limpia de clase 1 es crucial para la fabricación de chips, ya que el aire es 1000 veces más limpio que el de un quirófano, con menos de 3500 partículas por metro cúbico. Esto es necesario para evitar que las partículas de polvo, que incluso pueden ser producidas al caminar, causen fallos en los chips.