Silikon
merupakan unsur kimia yang paling berlimpah di muka bumi setelah
oksigen. Pasir (terutama quartz), mempunyai persentase silikon yang
tinggi di dalam bentuk Silicon Dioxide (SiO2) dan pasir merupakan bahan
pokok untuk memproduksi semiconductor.
Setelah memperoleh mentahan dari pasir dan memisahkan silikonnya,
materil yang kelebihan dibuang. Lalu, silikon dimurnikan secara bertahap
hingga mencapai kualitas ‘semiconductor manufacturing quality’, atau
biasa disebut ‘
electronic grade silicon‘. Pemurnian ini menghasilkan
sesuatu
yang sangat dahsyat dimana ‘electronic grade silicon’ hanya boleh
memiliki satu ‘alien atom’ di tiap satu milyar atom silikon. Setelah
tahap pemurnian silikon selesai, silikon memasuki fase peleburan. Dari
gambar di atas, kita bisa melihat bagaimana kristal yang berukuran besar
muncul dari silikon yang dileburkan. Hasilnya adalah kristal tunggal
yang disebut ‘Ingot’.
Kristal tunggal ‘Ingot’ ini terbentuk dari ‘electronic grade
silicon’. Besar satu buah ‘Ingot’ adalah 100 Kilogram atau 220 pounds,
dan memiliki tingkat kemurnian silikon hingga 99,9999999 persen.
Setelah itu, ‘Ingot’ memasuki tahap pengirisan. ‘Ingot’ di iris tipis
hingga menghasilkan ‘silicon discs’, yang disebut dengan ‘Wafers’ yang
tebalnya hanya 1mm.
Setelah diiris, ‘Wafers’ dipoles hingga benar-benar mulus sempurna,
permukaannya menjadi seperti cermin yang sangat-sangat halus.
Kenyataannya, Intel tidak memproduksi sendiri ‘Ingots’ dan ‘Wafers’,
melainkan Intel membelinya dari perusahaan ‘third-party’. Processor
Intel dengan teknologi 45nm, menggunakan ‘Wafers’ dengan ukuran 300mm
(12 inch), sedangkan saat pertama kali Intel membuat Chip, Intel
menggunakan ‘Wafers’ dengan ukuran 50mm (2 inch).
Cairan biru seperti yang terlihat pada gambar di atas, adalah ‘Photo
Resist’ seperti yang digunakan pada ‘Film’ pada fotografi. ‘Wafers’
diputar dalam tahap ini supaya lapisannya dapat merata halus dan tipis.
Di dalam fase ini, ‘Photo Resist’ disinari cahaya ‘Ultra Violet’.
Reaksi kimia yang terjadi dalam proses ini mirip dengan ‘Film’ kamera
yang terjadi pada saat kita menekan shutter (Jepret!).
Daerah paling kuat atau tahan di ‘Wafer’ menjadi fleksibel dan rapuh
akibat efek dari sinar ‘Ultra Violet’. Pencahayaan menjadi berhasil
dengan menggunakan pelindung yang berfungsi seperti stensil. Saat
disinari sinar ‘Ultra Violet’, lapisan pelindung membuat pola sirkuit.
Di dalam pembuatan Processor, sangat penting dan utama untuk mengulangi
proses ini berulang-ulang hingga lapisan-lapisannya berada di atas
lapisan bawahnya, begitu seterusnya.
Lensa di tengah berfungsi untuk mengecilkan cahaya menjadi sebuah fokus yang berukuran kecil.
Dari gambar di atas, kita dapat gambaran bagaimana jika satu buah
‘Transistor’ kita lihat dengan mata telanjang. Transistor berfungsi
seperti saklar, mengendalikan aliran arus listrik di dalam ‘Chip’
komputer. Peneliti Intel telah mengembangkan transistor menjadi sangat
kecil sehingga sekitar 30 juta ‘Transistor’ dapat menancap di ujung
‘Pin’.
Setelah disinari sinar ‘Ultra Violet’, bidang ‘Photo Resist’
benar-benar hancur lebur. Gambar di atas menampakan pola ‘Photo Resist’
yang tercipta dari lapisan pelindung. Pola ini merupakan awal dari
‘transistors’, ‘interconnects’, dan hal yang berhubungan dengan listrik
berawal dari sini.
Meskipun bidangnya hancur, lapisan ‘Photo Resist’ masih melindungi
materiil ‘Wafer’ sehingga tidak akan tersketsa. Bagian yang tidak
terlindungi akan disketsa dengan bahan kimia.
Setelah tersketsa, lapisan ‘Photo Resist’ diangkat dan bentuk yang diinginkan menjadi tampak.
‘Photo Resist’ kembali digunakan dan disinari dengan sinar ‘Ultra
Violet’. ‘Photo Resist’ yang tersinari kemudian dicuci dahulu sebelum
melangkah ke tahap selanjutnya, proses pencucian ini dinamakan ‘Ion
Doping’, proses dimana partikel ion ditabrakan ke ‘Wafer’, sehingga
sifat kimia silikon dirubah, agar CPU dapat mengkontrol arus listrik.
Melalui proses yang dinamakan ‘Ion Implantation’ (bagian dari proses
Ion Doping) daerah silikon pada ‘Wafers’ ditembak oleh ion. Ion
ditanamkan di silikon supaya merubah daya hantar silikon dengan listrik.
Ion didorong ke permukaan ‘Wafer’ dengan kecepatan tinggi. Medan
listrik melajukan ion dengan kecepatan lebih dari 300,000 Km/jam
(sekitar 185,000 mph)
Setelah ion ditanamkan, ‘Photo Resist’ diangkat, dan materil yang
berwarna hijau pada gambar sekarang sudah tertanam ‘Alien Atoms’
Transistor ini sudah hampir selesai. Tiga lubang telah tersketsa di
lapisan isolasi (warna ungu kemerahan) yang berada di atas transistor.
Tiga lubang ini akan diisi dengan tembaga, yang berfungsi untuk
menghubungkan transistor ini dengan transistor lain.
‘Wafers’ memasuki tahap ‘copper sulphate solution’ pada tingkat ini.
Ion tembaga disimpan ke dalam transistor melalui proses yang dinamakan
‘Electroplating’. Ion tembaga berjalan dari terminal positif (anode)
menuju terminal negatif (cathode).
Ion tembaga telah menjadi lapisan tipis di permukaan ‘Wafers’.
Materil yang kelebihan dihaluskan, meninggalkan lapisan tembaga yang sangat tipis.
Nah udah mulai ribet. Banyak lapisan logam dibuat untuk saling
menghubungkan bermacam-macam transistors. Bagaimana rangkaian hubungan
ini disambungkan, itu ditentukan oleh teknik arsitektur dan desain tim
yang mengembangkan kemampuan masing-masing processor. Dimana chip
komputer terlihat sangat datar, sebenarnya memiliki lebih dari 20
lapisan untuk membuat sirkuit yang kompleks. Jika kamu melihat dengan
kaca pembesar, kamu akan melihat jaringan bentuk sirkuit yang rumit, dan
transistors yang terlihat futuristik, ‘Multi-Layered Highway System’.
Ini hanya contoh kecil dari ‘Wafer’ yang akan melalui tahap test
kemampuan pertama. Di tahapan ini, sebuah pola test dikirimkan ke
tiap-tiap chip, lalu respon dari chip akan dimonitor dan dibandingkan
dengan ‘The Right Answer’.
Setelah hasil test menunjukan bahwa ‘Wafer’ lulus, ‘Wafer’ dipotong
menjadi sebuah bagian yang disebut ‘Dies’. Coba anda lihat, proses yang
rumit tadi ternyata hasilnya kecil saja. Pada gambar paling kiri itu ada
6 kelompok ‘Wafer’, pada gambar kanannya sudah berapa ‘Wafer’ tuh !!!
‘Dies’ yang lulus test, akan diikutkan ke tahap selanjutnya yaitu ‘Packaging’. ‘Dies’ yang tidak lulus, dibuang.
Ini adalah gambar satu ‘Dies’, yang tadinya dipotong pada proses
sebelumnya. ‘Dies’ pada gambar ini adalah ‘Dies’ dari Intel Core i7
Processor.
Lapisan bawah, ‘Die’, dan ‘Heatspreader’ dipasang bersama untuk
membentuk ‘Processor’. Lapisan hijau yang bawah, digunakan untuk
membentuk listrik dan ‘Mechanical Interface’ untuk Processor supaya
dapat berinteraksi dengan sistem PC. ‘Heatspreader’ adalah ‘Thermal
Interface’ dimana solusi pendinginan diterapkan, sehingga Processor
dapat tetap dingin dalam beroperasi.
‘Microprocessor’ adalah produk terkompleks di dunia ini. Faktanya,
untuk membuatnya memerlukan ratusan tahap dan yang kita uraikan
sebelumnya hanyalah yang penting saja.
Selama tes terakhir untuk Processor, Processor di tes karakteristiknya, seperti penggunaan daya dan frekwensi maksimumnya.
Berdasarkan hasil test sebelumnya, Processor dikelompokan dengan
Processor yang memiliki kemampuan sama. Proses ini dinamakan dengan
‘Binning’, ‘Binning’ ditentukan dari frekwensi maksimum Processor,
kemudian tumpukan Processor dibagi dan dijual sesuai dengan spesifikasi
stabilnya.
