Lektüre, wie Mikrochips wirklich hergestellt werden

Hi,

gibt es Seiten die sich damit beschäftigen? Auch hochkomplexe Erklärungen sind gewünscht.

Habe schon so einiges zu Halbleitern und intergrierten Schaltungen gelesen aber so wirklich weiß ich immer noch nichts.

Ich möchte die Anfänge verstehen, erst dann kann ich vllt nachvollziehen, wie moderne PRozessoren entstehen. Was auch spannend ist, wie die Gerätschaften hergestellt werden, die diese unendlich winzigen Schaltkreise usw herstellen..

BEi CPUs ist auch oft die Rede von Millionen von Transistoren. Das ist ja ganz toll, aber ich weiß was ein Transistor ist, und wie bitte schön macht man die Dinge auf eine Fingernagel größe Fläche drauf? Das mit dem Draufdampfen und Ätzen ist alles ebenfalls ganz toll, aber wie wird sowas wirklich hergestellt.

ICh finde einfach nichts, zum Ursprung von der Ekeltronik.

gruß
jan

ps: Geniales Forum, hier scheint viel Halbwissen weitergegebn zu werden, ist aber nicht schlimm, man kann schliesslich auch mit Leien diskutieren. :)

kagrra schrieb:Geniales Forum, hier scheint viel Halbwissen weitergegebn zu werden, ist aber nicht schlimm, man kann schliesslich auch mit Leien diskutieren. :)

Warum fragst du überhaupt, wenn du meinst es gäbe hier nur Laien...

Versuche es mal mit der Bibliothek oder Universitätsbücherrei....
Ganz schlaue gehen einen Schritt weiter und Fragen einfach bei Intel nach lesestoff nach

@kagrra

Naja das ganze ist in der Tat etwas komplex da viele physikalische und technische Sachverhalte mitreinspielen. Daher ist die Frage wie weit du in die Tiefe gehen willst.
Zum Beispiel spielt Physik (z.B. Optik Belichtung) eine genausowichtige Rolle wie die Chemie (Ätzen). Ein erster Einblick kann dir aber vielleicht dieser Link geben:
http://www.intel.com/cd/corporate/education/emea/deu/154546.htm (Archiv-Version vom 14.07.2013)

Wenn du wirklich interessiert bist gibt es natürlich auch jede Menge ausführliche Literatur zu dem Thema.

Hi,
das mit den Leien war natürlich nicht böse gemeint, ich frage nur.

Den Intellink hatte ich schon öfter gelesen. Das ist aber alles wirklich nicht zufriednstellend.

Und ich suche in der Tat ausführliche Literatur. Kann auch gerne auf Uni-Niveau sein, dann muss man sich damit mehr auseinander setzen und versteht somit noch besser.

Ich gucke mal bei Intel nach. Die Idee ist nicht schlecht.

gruß
jan :)

Wenns dich interssiert und du ein bissl Geld übrig hast:

http://www.amazon.de/s/ref=nb_sb_noss_1?__mk_de_DE=%C5M%C5Z%D5%D1&url=search-alias%3Dstripbooks&field-keywords=mikrosystemtechnik&x=0&y=0

Ist eigentlich Mikrosystemtechnik geht aber in den gleichen Bereich nur mit mehr Anwendungsmöglichkeiten als nur Halbleiterelektronik

Danke. Geld investieren ist kein Problem.

Der Hintergrund des Ganzen ist, dass ich mir schön länger Gedanken drüber mache, wie viel Wissenschafteler mehr wissen als 0815 Bürger. ICh meine, ich sitze hier vom Rechner, tippe in die Tasten, und wenn man sich dafür interessiert wie das alles zusammhängt, kriegt man nur lustige Bilder ergoogelt mit Erklärungen welche auch klein Kinder verstehen. Ja...

gruß
jan :)

Naja es hängt eben auch davon ab was du für ein Vorwissen mitbringst um dann die Bücher zu verstehen.

Ein gutes Buch meiner Ansicht nach ist das von Wolfgang Menz:

Hier ist eine Voransicht:
http://books.google.de/books?id=D6s6xpdK4HIC&printsec=frontcover&hl=de#v=onepage&q&f=false

Naja, ich löse auch hobbymäsig Physikaufgaben aus diversen Büchern. Gibt schon wirklich gute Sachen. Aber die rechenaufgaben Erklären mir immer noch keine Fragen.

Oder kannst Du mir erklären, wieso auf einem alten Röhrenfernseher letzendlich ein Bild entsteht? Theoretisch und in tollen Animation ist sowas für Kleinkinder vllt ausreichend.

Vorwissen ist erstmal auch nicht wichtig. Denn jede Frage die sich ergibt, wird einfach nachgeschlagen. Ah man...

gruß
jan :)

kagrra schrieb:Naja, ich löse auch hobbymäsig Physikaufgaben aus diversen Büchern. Gibt schon wirklich gute Sachen. Aber die rechenaufgaben Erklären mir immer noch keine Fragen.

Darum geht es ja nicht. Mikroelektronik oder Mikrosystemtechnik ist ein kompliziertes Gebiet in das viele verschiedene Dinge reinspielen. Es kann eben detailliert nicht so kurz erklärt werden.

Z.b. Reinraumtechnik ist sehr wichtig für Mikroelektronik.

Oder etwas anderes:
Bei immer kleineren Strukturen spielt der Tunneleffekt eine große Rolle.
Beispiel: Ein CMOS Transistor hat eine Oxidschicht die nichtleitend ist. Diese nichtleitende Schicht kann nicht unendlich klein gemacht werden da sonst der Tunneleffekt ins Spiel kommt und die nichtleitende Schicht leitend macht. --> Der Transistor funktioniert dann nicht mehr.

Ein anderes Problem ist das die 32nm Strukturen nicht mehr mit herkömmlichen sichtbaren Licht belichtet werden können da dieses eben weit jenseits dieser Wellenlänge ist. Das heißt man benötigt UV-Belichtungsverfahren. Hier ist aber z.B. die Schwierigkeit das es kaum Materialien gibt die als Linsen verwendet werden können, da die meisten Materialien bei UV-Licht den Brechungsindex haben sprich man kann UV-Licht nicht fokussieren. Das sind z.B. alles Forschunsgebiete.

Den Tunneneffekt kenne ich. Wusste nur nicht, dass er in diesem Fall auch auftreten kann. Sehr interssant das mit dem CMOS.


Die Frage ist aber weiterhin, was genau zB einen Pentium 1 von den aktuellen Prozessoren unterscheidedt. Es wird immer nur Transistorzahl erwähnt. Die Funktion des Bauteils ist mir im Grunde bekannt. Aber all die Dinge, die so ein Prozessor berechnet. Das können doch nicht nur die Transistoren für verantworlich sein.

Unterm Strich stellt sich immer wieder die selbe Frage: Wie fing das alles an. Was war die Vorraussetzung gewesen, dass man den ersten Prozessor erfand. Und auf welcher Technik hat das basiert, weil auch ein Chip die Weiterentwicklung von irgendwas gewesen sein muss.

Die Sache mit der Belichtung die Du erwähnst ist auch hoch interessant; wusste nicht dass man UV-Licht nicht fokussieren kann. Wo hast Du das aufgeschnappt?

gruß
jan :)

kagrra schrieb:wusste nicht dass man UV-Licht nicht fokussieren kann.

Darum gibt es wohl keine UV-Kanone - wie eine art super-Laser-Pointer der Kohlenstoffverbindungen verbrennen lässt....

Versuche es doch mal mit einer Bücherrei statt vom PC alles rauszuholen

kagrra schrieb:BEi CPUs ist auch oft die Rede von Millionen von Transistoren. Das ist ja ganz toll, aber ich weiß was ein Transistor ist, und wie bitte schön macht man die Dinge auf eine Fingernagel größe Fläche drauf? Das mit dem Draufdampfen und Ätzen ist alles ebenfalls ganz toll, aber wie wird sowas wirklich hergestellt.

Ein Transistor kannst du dir wie einen Schalter vorstellen, mit dem du den Strom fliessen lassen kannst oder aber eben abschalten. Dies geschieht ohne bewegliche Teile und deshalb verschleissfrei. Genutzt wird dabei der Umstand, dass gewisse Materialien (Halbleiter) Strom normalerweise nur in eine Richtung passieren lassen. Wenn nun aber ein (kleiner) Steuerstrom angelegt wird, wird der Halbleiter auch in die normalerweise gesperrte Richtung für Strom passierbar. Eine "klassische" Anwendung des Transistors ist die Verwendung als Verstärker, da mit dem Transistor ein schwaches Eingangsignal verstärkt werden kann. Dies kann auch mehrstufig geschehen, so dass das verstärkte Ausgangssignal eines Transistors wieder das Eingangssignal für einen weiteren Transistor ist und so weiter.

Mit einem einzigen Transistor kann man natürlich noch keinen Computer bauen, dazu braucht es viele Transistoren sinnvoll kombiniert. Im Computer werden die Transistoren meist zu grösseren Baugruppen zusammengefasst, den sogenannten ICs (Integrated Circuit) oder Mikrochips. Die Transistoren werden hier primär als "Schalter" verwendet und können deshalb auch sehr klein sein. Hat der 1985 eingeführte Intel 80386 "nur" 275000 Transistoren, so hat der 2006 eingeführte Core Duo von Intel schon 291000000 (291 Millionen) Transistoren.

Wenn du also die Funktion einer CPU (einigermassen) verstehen willst, dann solltest du dich zuerst mal mit der Funktionsweise eines Transistors und einfachen Schaltungen (Logik) von mehreren Transistoren auseinandersetzen.

Emodul

Text

@RobbyRobbe

Warum kann man UV-Licht nicht fokussieren?

Mit Gammastrahlen geht das doch auch?:



http://scinexx.de/wissen-aktuell-14745-2012-05-11.html

Also du sagst, dass du Transistoren kennst? Aber ich frage mich gerade wie tief dieses Wissen geht und wie weit du dir überhaupt Wissen aneignen willst.

Beim Aufbau eines Computers gibt es eine ganze Menge "Ebenen", die man sich anschauen kann. Aber es gibt auch verschiedene Herangehensweisen wie man es betrachten kann. Geht es dir mehr um den Aufbau eines modernen Rechners oder um die Historie wie die Stück für Stück gebaut wurden?

Bei der Historie und Ideen könnte man sich zB mal mit Turing und seiner Turing-Maschine befassen. Dann kommen noch generell Automaten, Kellerautomaten, Lochkarten, Magnetspeicher und und und

Beim Aufbau eines modernen Rechners gibt es auch eine ganze Menge Themen, in die man sich einlesen könnte. Angefangen bei den elektrischen Bauteilen wie Spulen, Kondensatoren, Transistoren, Dioden (um da mal einen Überblick zu bekommen was es so gibt) bis hin zu den größeren Bauteilen. Bis dahin ist es aber ein weiter Weg. Der nächste logische Schritt wäre hier sich mit einfachen logischen Gattern und deren Schaltungen zu befassen. Also OR, AND, NAND usw.
Dann empfiehlt es sich schon fast mal über die Anschaffung eines MicroControllers nachzudenken. Bei Sprachen wie VHDL kann man sich recht gut aus diesen logischen Gattern größere Bauteile zusammenbasteln. Aus mehreren logischen Gattern werden dann langsam schon Addierer, Flops, Counter und was weiß ich noch alles. Daraus kann man sich dann schon langsam noch größere Bauteile bauen, aus denen dann schließlich auch schon (:D) der MicroController besteht. Hier denke ich zB an die ALU.
Es gibt eine ganze Menge Schritte, die sich zwischen programmierbarem Automat und Elektrikbauteilen stattfinden.

Im Prinzip ist ein moderner PC auch nichts anderes als ein riesiger Automat. Die zusätzlichen Abstraktionsebenen muss man aber auch erst einmal verstehen.


Was die Fertigung angeht habe ich keine Ahnung aber da gibt es hier ja zum Glück noch Andere :)

kagrra schrieb am 09.06.2012:Habe schon so einiges zu Halbleitern und intergrierten Schaltungen gelesen aber so wirklich weiß ich immer noch nichts.

Hast du vielleicht etwas konkretere Fragen? So allgemein ist das Thema ja doch etwas weitläufig.

Willst du eher wissen, wie Transistoren funktionieren, oder wie man einen Transistor auf einem Stück Silizium herstellt, oder wie ein Prozessor funktioniert, oder was einen einfachen Prozessor von einem mit 'ner Milliarde Transistoren unterscheidet?

Zäld

Ich empfehle mal: http://www.halbleiter.org/ :)

Dort sind die wesentlichen Prozesse beschrieben um Halbleiterbausteine herzustellen.

Im Laufe der Woche (ich hoff ich schaffs) wird unter http://www.halbleiter.org/chipfertigung/ eine Animation veröffentlicht, in der die Herstellung vom blanken Wafer bis zum fertigen Produkt dargestellt ist.

Hi,

@kagrra

kagrra schrieb am 10.06.2012:Unterm Strich stellt sich immer wieder die selbe Frage: Wie fing das alles an.

Steinzeit - Rad? :D SCNR

kagrra schrieb am 10.06.2012:Was war die Vorraussetzung gewesen, dass man den ersten Prozessor erfand. Und auf welcher Technik hat das basiert, weil auch ein Chip die Weiterentwicklung von irgendwas gewesen sein muss.

Auch lesenswert: http://www.elektronik-kompendium.de/sites/grd/1011021.htm


Erwarte aber bitte nicht, dass du so richtige handfeste Dinge wirst lesen können. Grundlagen ok, aber was die konkreten Fertigungsschritte betrifft, das sind an und für sich große Geheimnisse der jeweiligen Hersteller.

TR

Man unterscheidet auch noch zwischen cisc Wikipedia: Complex Instruction Set Computer und risc Wikipedia: Reduced Instruction Set Computer Prozessoren...

MfG Heppy™

@RobbyRobbe
das war jetzt ein bischen zu weit aus dem fenster gelehnt...