Binnenin de processor: zo ontstaan computerchips
Stap 7: Verbindingen
Na het maken van de transistors en de contacten, worden de verbindingen gelegd. Zowel de poort als de bron en de afvoer worden verbonden met andere bronnen, poorten of afvoeren via kleine verbindingen, meestal vervaardigd uit koper. Die zogenaamde interconnects verbinden contactpunten met elkaar zodat logische schakelingen ontstaan. Ook de interconnects worden laag per laag opgebouwd, naar analogie met de transistor. In dit geval worden in een isolerende laag gleuven geëtst, die nadien wordt opgevuld met koper. Het overtollige koper wordt dan weggepolijst. Het resultaat: één laag van koper interconnects ingebed in een isolerende laag. Zo worden er verschillende interconnectlagen boven mekaar gestapeld, die onderling verbonden worden door zogenaamden via’s. De verbindingen het dichtst bij de transistor zijn piepklein: rond de tien nanometer. Hoe hoger de laag, hoe breder de interconnects worden. Groeseneken trekt de analogie met het wegennet. “De grote interconnects zijn als de autosnelwegen. Zij krijgen grotere hoeveelheden stroom te verwerken. Ze vertakken in steeds kleiner wordende interconnects voor het vormen van de logische schakelingen, tot aan de kleinste interconnects waarmee de transistors verbonden worden, net zoals de woonwijken verbonden worden door een dicht netwerk van kleinere straten.
Architecten
Welke transistors verbonden worden en op welke manier, dat is het werk van de chip-architect. Die bedenkt de combinatie van logische schakelingen die een processor in staat stelt complexe taken uit te voeren en softwarecode te draaien. “Hij wordt daarbij geholpen door software”, weet Groeseneken. “De architect bedenkt wat de chip precies moet doen en de software vertaalt dat naar specifieke verbindingen.” Die verbindingen worden dan opgedeeld in lagen, iedere laag krijgt een masker, en het bouwproces kan beginnen.
Dat klinkt misschien niet eenvoudig, maar het productieproces is nog moeilijker dan je denkt. Héél erg kort door de bocht is de lithografie het potlood waarmee materialen op nanometerniveau getekend en weggegomd worden in de juiste patronen. Een machine die instaat voor de lithografie van bijvoorbeeld Intels 14 nanometerchips moet nauwkeurig zijn tot op twee nanometer. Ter illustratie: al naargelang de bron (en de persoon) groeit het haar op je hoofd met 1 tot acht nanometer per seconde.
