Buenos días a todos, revisando por internet, he encontrado este post en la web geek.com en inglés de cómo se hace una CPU. Aquí os lo escribo en la lengua de Cervantes con alguna modificaciones por mi parte.
Recientemente, Intel ha colgado en su web el proceso de fabricación de una CPU, desde los granos de arena hasta que se convierte en un producto final. Es obvio que esto conlleva muchas y complejas etapas, algunas de ellas, muy sorprendentes.
1 – Arena.
El Silicio (simbolo: “Si”, número atómico: 14) es el segundo elemento químico que más se encuentra en la tierra (con un 25% de la masa total) después del oxígeno. La arena (si, la amarilla de toda la vida) tiene un alto porcentaje en dióxido de Silicio (SiO2) de donde se obtiene el silicio refinado para la fabricación de semiconductores.
2- Silicio fundido
El Silicio se extrae de la arena y se purifica hasta llegar al “silicio de grado electrónico” que se utiliza para los semiconductores. Se crean unos monocristales en lingotes de 300mm diámetro (anteriormente solo se podía llegar a unos 200mm de díametro y las primeras obleas eran de tan solo 50mm).
La pureza de este nivel de refinamiento es de aproximadamente una parte por mil millones, o lo que es lo mismo, de una cantidad de mil millones de átomos de Silicio, solo encontraremos en el monocristal uno que no es de Silicio. Tenemos así una columna de cristal de aspecto grisaceo listo para cortar.
3- Cortes del lingote.
Evidentemente el lingote hay que cortarlo en trozos, esto se hace con una sierra muy delgada. Obtenemos una “lonchas” de Silicio que llamamos obleas que son pulidas individualmente para obtener una superficilie lisa perfecta como un espejo. En esta pequeña superficie de Silicio totalmente lisa es donde vamos a colocar los pequeños filamentos de cobre que hacen que luego la CPU funcione.
4- Baño fotorresistente y exposición.
Ahora depositamos unas gotas de sustancia fotorresistente en las obles que tenemos de Silicio, esto se hace girando a alta velocidad para que la capa sea muy fina y además homogénea (en toda la superficie es igual).
El siguiente paso es pasar con un laser ultravioleta por encima de la oblea. El proceso aquí es colocar unas lentes que hacen que el láser se concentre en una superficie muy pequeña (de hecho, hacen que la máscara que dibujamos e dibuje en una superficie 4 veces menor en el silicio) y dibuje unos delgados hilos como una carretera por donde luego pasarán los electrones. Luego sometemos a la oblea a un baño en un producto químico para que las partes irradiadas (que se hicieron solubles) desaparezcan.
5- Lavado y grabado.
La superficie fotoresistente irradiada se elimina y después se da un baño a la pieza que reduce un poco el sustrato (es decir, el silicio pulido) disolviendolo, excepto por la parte donde está la lámina fotorresistente que se quita en el siguiente paso, revelando así la superficie que ha sido dibujada anteriormente.
6- Creación de las capas.
Con el fin de crear los montones de filamentos de cobre que lleva el circuito que transmiten los electrones desde el chip hasta los diversos conectores que que se le añaden capas al chip de la misma forma que antes, se añade la sustancia fotorresistente se exponen y se lavan. El proceso que se utiliza para dopar el sustrato y depositar los iones de cobre desde una solución de sulfato de cobre es el de implantación iónica. 
En muchas de estas etapas de estos procesos, se añadaen materiales que son expuestos a lavados, grabados y pulidos. En Intel se repite este proceso 6 veces ya que crean seis capas para los procesadores actuales de 45nm.
El producto final es como una jungla, una multitud de pequeñas barritas de cobre entrelazadas para transmitir los electrones. Algunas están conectadas y otras está a una distancia específica (para evitar por ejemplo efectos tunel). Toda esta circuiteria integrada se usa para que los electrones (o si preferís, la electricidad) hagan su recorrido y ejerzan sus efectos electromagnéticos de una manera particular que se llama “trabajo util”.

Esto del “trabajo util” es interesante para ver que magia hay dentro del procesador. Un “procesador” muy simple suma números a través de su circuitería (no entraré aquí en exactamente cual es la circuiteria, solo que lo hace), uno más complejo suma y resta, uno todavía más complejo suma, resta, multiplicia, y así podemos seguir hasta los actuales procesadores que son capaces de resolver ecuaciones muy complejas. Si alguien piensa que todo se puede resolver con un sumador (circuito que suma), tiene bastante razón, sin embargo, si un circuito integra la capacidad de multiplicar por ejemplo (que no es más que sumar muchas veces) en su circuitería, lo hará solo en un paso, cuando, el sumador tendrá que usar muchos pasos. Espero que aunque no sea una explicación muy exacta, sea más o menos intiutiva. Sigo con el proceso de fabricación de la CPU.
Este proceso de múltiples capas se ejecuta en todos los puntos de la superficie de la oblea, incluso las zonas que están parcialmente fuera del borde. Por lo visto esto se hace porque los primeros realizadores del chip se dieron cuenta de que si no lohacian, los chips completos que estaban al lado de estas zonas tenían una mayor tasa de errores.
7- Pruebas
Una vez que todas las capas son construidas y los circuitos (las barritas de cobre entrelazadas) son creados, es el momento para probar los pequeños chips. Un dipositivo con un montón de dientes se coloca en la parte superior del chip. Este dispositivo lleva un microscopio que escanea la superficie del chip para comprobar que todas las conexiones electricas del chip están bien y se simula como se aplicaría el chip cuando esté empaquetado para el consumo final. Una serie de señales de prueba se envían al chip con independencia de los resultados que se lean.

Este nivel de pruebas tradicional no solo incluye la capacidad computacional sino que también se comprueba el diagnóstico de las lecturas de voltaje interiores, cascadas de secuencias (a través de flujos de datos sin sentido) y si el chip responde bien, se almacena en una base de datos donde se asigna para su posterior separación.
8- Separación.
Una pequeña sierra de diamante se utiliza para hacer cortes en la oblea de Silicio entro los diferentes chips. La base de datos que obtuvimos antes determina donde están los “canales” por donde la sierra debe de ir para no cortar ningún chip. Los que funcionan son respetados y los que no, se destruyen.
9- Envasado
Ahora llega le momento de envasar los chips. Se debe de señalar que aunque todos han pasado la prueba preliminar, eso no significa que todos son buenos CPUs. 
El proceso de envasado físico consiste en colocar los chips en un sustrato de material verde que llevan unas pequeñas partes de oro que conecta le pequeño chip con los pines o red matriz que se ven por la parte inferior del sustrato verde. En la parte superior se coloca una refrigeración activa y luego una carcasa metálica. Al estar este paso finalizado, el procesador ya luco como usualmente lo podemos ver en la tienda.
Nota: El difusor de calor es un componente crucial actualmente para los modernos semiconductores de alta velocidad. Antiguamente se utilizaba cerámica sin refrigeracion activa ya que el número de transistores integrados (los componen las filas de cobre) era muy escaso (los modelos 8086 llevaban 29000 transistores hoy en día cientos de millones) y no requerían refrigeración activa. Hoy en día si no se coloca esta refrigeración activa, la CPU se freiria en segundos.
10 – Empaquetado.
Ahora que ya se parece a lo que compraos, todavía falta un pequeño proceso más, llamado “hurgar en la basura”. Aquí lo que se hace es medir las propias características del procesador, es decir, la tensión, la frecuencia, el rendimiento, generación de calor interno, etc. 
Aquí ya empieza a haber de todo en el modelo de empaquetado, algunos de los chips, los que mejor responden son puestos como alta gama, otros de los chips, son reducidos en caché y velocidad para ser vendidos como procesadores de baja gama.
Este proceso de hurgar en la basura determina los rendimientos finales con sus tensiones y características térmicas. Por ejemplo, una parte de todos, el 5% puede funcionar con una velocidad de 3,2 Ghz, sin embargo la mitad (el 50% de la oblea) irá bien a una velocidad de 2,8Ghz. Esto es importante porque puede ser que con un pequeño cambio de diseño del chip, consigamos que sean más rápidos sin cambiar en ningún momento la manera de producirlos, lo cual hace que cualquier fabricante tenga muy en cuenta esta parte de la producción.
Información adicional.
El umbral de rendimiento por oblea suele venir en los productos semiconductores entre un 33% y un 50% es decir, entre un tercio y un medio de los chips de la oblea. Si es así, la empresa a partir de aquí empieza a tener beneficio vendiendo sus chips.
Intel dice que tiene una capacidad del 95% de rendimiento, lo cual es básicamente una barbaridad, ya que si hacemos cuentas, de 500 chips (por ejemplo) en una oblea, es capaz de sacar 475 bien y tan solo desechar 25.
Conclusión.
Es increible la capacidad de la que se dispone para realizar estos procesos con una fiabilidad tan grande. Por otra parte, las diferencias entre los procesadores normalmente viene dada por el cableado del mismo, no por el proceso de producción y puede que algún proceso distinto (distintos materiales de las capas o diferentes luces laser). Pero podríamos decir que es todo en la “programación” del chip y no en la construcción del mismo.
Espero que les haya resultado interesante.
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