Нам попался пост в блоге одного аспиранта, показалось что он может быть очень интересным и показательным и для нашей аудитории. Когда рассматриваешь это чудо, не покидает ощущение, что Там – действительно полно места. Не менее ошеломляющим является и осознание того, что это творение не прилетело к нам из далёких космических миров, а сделано вполне себе земными человеками.

Вскрытие Pentium-III

Чтобы подготовиться к курсу обучения, мне нужно было поближе рассмотреть CPU. Поинтересовавшись среди знакомых, я получил старый P-III Coppermine, который уже собирались выбрасывать. Оговорюсь: я практически ничего не понимаю в процессорах, поэтому некоторые мои утверждения могут быть ошибочными.

Сначала нужно было извлечь кремниевый чип из пластикового корпуса. Синий прямоугольник на снимке ниже – это обратная сторона кремниевого чипа. Когда процессор готов, его переворачивают и припаивают к зеленой плате. Это позволяет соединить металлические контактные площадки кремниевого чипа и платы (это как раз одно из моих утверждений). Я считаю, что процессоры на этом этапе нагревают для того, чтобы расплавить соединения и, таким образом, спаять их вместе.

Кликните на фотографии, чтобы открыть их в большем размере. Особенно интересно посмотреть на изображения, полученные при помощи электронного микроскопа, во всем их великолепии.

Синяя часть посередине – это кремниевый чип. Необходимо было извлечь его для дальнейшего изучения ЦПУ

Обратная сторона платы, содержащей CPU. Каждый из контактов, которые вы видите, должен быть соединен с контактами кремниевого чипа

Сначала я хотел извлечь чип, нагрев плату. Но ничего кроме неприятного запаха не получилось, и я отказался от этой идеи. Пришлось обратиться к грубой силе и воспользоваться бормашинкой, чтобы вырезать чип. С помощью плоскогубцев, я удалил крупные куски платы. Остальное доделал скальпелем.

Пила иногда приходится кстати..

На снимке ниже – результат. На «оголенной» части чипа вы можете видеть все контакты, которые ранее были соединены с контактами платы.

Часть чипа отломалась в процессе

Это отломившаяся часть. Здесь также видны все контакты

Теперь начинается самое интересное. Я посмотрел на отломившийся кусочек в оптический микроскоп. На изображении ниже крупнее показаны точки с верхнего изображения.

Это часть процессора

При ближайшем рассмотрении видна некая структура внутри отверстий

Процессор состоит из множества металлических слоев, которые отчетливо видно сквозь отверстия в чипе

Более того, меняя фокус микроскопа, мы видим несколько слоев в каждом отверстии.

Фокус на верхнем слое

Фокус на среднем слое

Фокус на нижнем слое

Поскольку оптический микроскоп не дает детального изображения, я решил посмотреть на чип с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ).

Я расщепил чип на мелкие кусочки, что позволило получить изображения поперечного сечения. Ниже приводится целая серия таких снимков. По какой-то причине мне было сложно добиться хорошей фокусировки. Не уверен, какой именно кремний используют для изготовления CPU, но если это непроводящий кремний, то пучок электронов в СЭМ может зарядить материал, тем самым затрудняя фокусировку. По другой версии все пластиковые части наэлектризовывались.

Боковой срез чипа процессора

По-прежнему видно не многое. Светлые части на снимке являются, вероятно, каким-то полимером, который используют для заполнения полостей

Снимки становятся более детальными (кремний начинается где-то под сгустком металла). Текстура полимерного наполнителя (рядом с металлом) может быть вызвана какими-то примесями, служащими для повышения теплопроводности

Изображение стало еще более подробным, и мы видим едва заметные вертикальные линии – тончайшие слои металла. Справа видна точно такая же структура, но под другим углом, поскольку направление среза изменилось

С этого уровня увеличения их отчетливо видно. Я насчитал около 6 видимых на этом изображении слоев

Размер самого нижнего слоя составляет 200–250 нм. Слой транзисторов должен находиться достаточно близко к этому слою металла

Просто хороший ракурс

Это не изображение сечения, а снимок сверху (по нормали к плоскости CPU). Я случайно сколол часть процессора, и вот как это выглядит. Чем ниже мы спускаемся по изображению, тем более глубокие слои металла мы видим. Предполагаю, что яркие пятна – это сквозные соединительные провода в разных слоях

Похоже, что для того, чтобы увидеть транзисторы внизу (на поверхности кремниевой пластины), придется снять все слои. Я сообщу вам, если придумаю, как это лучше всего сделать.