2. Danes so najpogostejši ingoti premera 20 in 30 cm. Industrija namreč zavoljo nižanja stroškov prehaja z rezin premera 20 cm na 30 cm rezine. V nadaljevanju postopka ingot razrežejo na rezine debeline 1 mm. Rezine pred nadaljevanjem proizvodnje še spolirajo, saj morajo biti izredno ravne – na 1 km2 površine višinska razlika rezine ne sme presegati 1 mm. Te rezine so osnova za nadaljnji proces izdelave procesorjev. Proizvajalci procesorjev (tudi Intel in AMD) pakete take rezin kupujejo na trgu od drugih proizvajalcev. Na eni rezini naredijo po več sto procesorjev (manjšega razreda ko je proizvodni proces, več jih je). Skozi proizvodni proces gre celotna rezina, iz katere končne procesorje izrežejo šele na koncu več tednov trajajočega procesa! Te rezine (ko končajo proizvodni proces) navadno vidimo v rokah šefov podjetij, ko se hvalijo s končano proizvodnjo novega modela ...

3. Proces proizvodnje je sestavljen iz več sto opravil, a za lažjo razumevanje bomo le ilustrirali glavne korake. Postopek povzemamo po Intelovi proceduri za izdelavo procesorjev v 32 nm proizvodnem procesu, ki se razlikuje od starejšega 45 nm procesa, a ima hkrati več podobnosti z AMD-jevim proizvodnim procesom zadnjih nekaj generacij. Še pred začetkom izdelave čipa na celotno rezino nanesejo fotoobčutljiv material, rezino pa s procesom litografije obsevajo. Kamor svetloba posveti, postane fotoobčutljiv material topen, kamor ne, pa ostane netopen. Topni del sperejo in odstranijo s topilom, na površini pa ostane odtisnjen vzorec, kjer ta sloj varuje rezino pred vgradnjo ionov. Sledi obstreljevanje rezine z ioni (pozitivno ali negativno nabitimi atomi, ki jih pospešijo ). Ioni se vgradijo pod površino rezine in spremenijo prevodnostne lastnosti silicija. Z zeleno barvo so obarvana ta mesta z vgrajenimi tujimi atomi. Po implantaciji ionov je preostanek fotoobčutljive snovi odstranjen.

4. Namesto običajnega izolatorja med tranzistorjevimi vrati in kanalom Intel v 32 nm proizvodnem procesu uporablja več plasti posebnega dielektrične kovinske zlitine, znane kot High-K. To na rezino nanese plast za plastjo (vsaka plast je debela en atom). Ta plast zmanjša elektronsko uhajanje toka in omogoča energijsko učinkovitejše procesorje. Nanesenih je več molekulskih plasti dielektrične zlitine High-K. Ko na celotno rezino nanesejo izolator High-K, je njegova plast debelejša od tradicionalne silicij-dioksidove plasti, čeprav ima iste kapacitativne lastnosti povečevanja zmogljivosti. Zaradi povečanja debeline plasti je prek tega inovativnega izolatorja manj tokovnega uhajanja. Zanimivo je, da je AMD še ni prešel na tako izdelavo izolatorja, temveč še vedno vztraja pri načinu SoI (silicij neposredno na izolatorju), ki ga je v navezi z IBM-om začel uporabljati že pred nekaj generacijami.

5. Izdelava čipov na rezini je sestavljena iz več sto natančno nadziranih korakov, katerih rezultat je serija vzorčastih plasti iz različnih materialov ena na drugi. Čip začne nastajati na vrhnji tisočinki milimetra silicijeve rezine, v katero vgravirajo povezave. Proces je sestavljen iz treh korakov: nanos, jedkanje in fotolitografija. Fotolitografija deluje podobno kot razvijanje filma pri fotografiji. Fotoobčutljivo snov začnejo nanašati na rezino na sredini, rezino pa zavrtijo na visoke obrate, da se je fotoobčutljiva snov oprime v zelo tanko in zelo enakomerno razporejeno plast. Rezina je nato izpostavljena UV-svetlobi, ki sproži kemično reakcijo, ki je podobna tistemu, kar se zgodi s filmom v hipu, ko pritisnemo na sprožilec. Kamor svetloba posveti, postane fotoobčutljiv material topen, kamor ne. pa ostane netopen. Pri postopku fotolitografije je ključnega pomena maska, ki deluje kot šablona, skozi katero sveti UV-svetloba. Proizvodnja vsakega procesorja je sestavljena iz nekaj ducatov mask, ki so izredno drage. UV-svetloba ustvari različne vzorce tiskanine na vsakem od nivojev procesorja. Uporaba leče zmanjša sliko, ki jo maska meče, kar omogoča, da je odtis maske približno štirikrat manjši od same fizične maske. Pomanjševanje maske je ključni problem pri prehodu na manjši način proizvodnega procesa, zato so inženirji tu zelo inovativni. V procesu pogosto uporabljajo tudi vodni filter/blok, saj voda dodano zgosti žarke – pomanjša sliko. Graviranje prve plasti se začne z vzorcem, ki ga vtisnejo s fotolitografijo, nato pa nanose dodajajo ali jedkajo po celotni površini rezine, kar pomeni, da čip dobesedno raste v višino.

Čeprav na eni rezini običajno proizvedejo več sto procesorjev, se bomo v nadaljevanju skoncentrirali na majhen del enega procesorja – na tranzistorska vrata ali njihov del. Tranzistor deluje kot stikalo, nadzira pretok električnega toka skozi računalniški procesor. Današnji tranzistorji so v 32 nm procesu tako majhni, da jih na glavo bucike lahko postavimo kar neverjetnih 30 milijonov!

6. Preostanek fotoobčutljivega materiala, ki je postal topen, razgradijo s topilom. To razkrije vzorec netopnega dela fotoobčutljive snovi, ki ga je ustvarila maska. Ta netopna fotoobčutljiva snov varuje dielektrično kovino, ki ne sme biti odstranjena. Okoliški material pa odstranijo z jedkanjem s kemikalijami. Po jedkanju odstranijo tudi fotoobčutljiv material in različne oblike tiskanine postanejo vidne.

7. Tranzistor je že skoraj gotov. V plast izolatorja (rdeče) nad tranzistorjem izjedkajo tri luknje. Te tri luknje nato napolnijo z bakrom ali drugimi materiali, ki bodo opravljali funkcijo povezovanja z drugimi tranzistorji. Rezine v tej fazi namočijo v raztopino bakrenega sulfata. Bakreni ioni se odlagajo na tranzistor v procesu. imenovanem elektrodepozicija, saj potujejo od pozitivne anode (nanašalnik) do negativne katode, ki je rezina. Na površju rezine tako bakreni ioni ustvarijo debelo plast bakra.

8. Preveč nanesen baker spolirajo stran in tako dobijo površino, iz katere gledajo trije kanali bakra – kontakti. Te kanale, ki so danes zavoljo boljše prevodnosti in manjšega upora bakreni (včasih aluminijasti), bi utegnile že v bližnji prihodnosti zamenjati optične nanocevke, s čimer bi lahko znotraj čipa prešli na svetlobno signaliziranje. Na to plast zgradijo še do več deset plasti povezujočih kovinskih poti, ki povezujejo različne tranzistorje in dele procesorja. Razporeditev teh žičk narekuje arhitektura procesorja in je predmet izboljšav. Te »žičke« gredo pri procesorju Intel Core i5 do 30 nivojev v višino. To pa je tudi edina gradnja v višino, saj so tranzistorji v modernih procesorjih še vedno v eni ravnini. Tridimenzionalna arhitektura v tako kompleksnih čipih, kot so procesorji, namreč še ni dovolj zanesljiva.

9. Sledi preizkus čipov, medtem ko so še na rezini. Vsak procesor ima tudi testni nabor tranzistorjev, ki v normalnem delovanju procesorja niso uporabljeni. A med to testno fazo jim testni mehanizem naloži testne podatke in dobljen rezultat primerja s »pravim odgovorom«. S tem hitro najdejo najočitnejše napake in okvare. Rezino končno razrežejo na posamezne procesorje (dies) in izločijo tiste, ki niso prestale test. V prvih mesecih nove proizvodnje se mora število dobrih procesorjev (yield) gibati nad 70 odstotki, nato pa z vsako ponovitvijo proizvodnega cikla odpravljajo ugotovljene napake in izkoristek proizvodnje linije višajo proti visokim devetdesetim odstotkom.

10. Individualne dele procesorja oz. rezine, ki so bile izrezane, sortirajo in jih pripravijo za pakiranje. Medtem ko so nekateri procesorji izdelani iz enega same delčka (monoblock), so drugi (recimo Intel Core i5) sestavljeni iz dveh ali več. Na sliki sta večji procesni del in manjši grafični del, ki sta sestavna dela istega procesorja. Končni procesor je sestavljen iz substrata ali osnove, iz dela (delov) procesorja in iz kovinskega ohišja. Zelen substrat pomeni električni in mehanski vmesnik za procesor in omogoča povezavo z drugimi deli računalnika. Srebrna zgornja plast kovinskega ohišja je razpršilnik toplote (in mehanska zaščita) in omogoča, da nanjo namestimo hladilni mehanizem. Ta med delovanjem ohranja procesor hladen. Procesor je najkompleksnejši izdelek, ki ga proizvajamo na planetu. Za njegovo izdelavo je potrebnih približno 250 korakov, ki skupaj trajajo dlje od treh mesecev!

11. Zadnja faza v proizvodnji procesorjev je testiranje razreda procesorja. Vsak procesor se nekaj minut testira v avtomatičnem testnem stroju, ki preizkuša glavne karakteristike, vključno z energijsko porabo, največjo delovno frekvenco in zmogljivostjo procesorja ... Na podlagi rezultatov določijo. pod katerim modelom se bo procesor prodajal. Tisti procesorji, ki se izkažejo najbolje, se prodajajo kot najdražji modeli, slabše delujočim pa znižajo frekvenco in jih prodajo kot cenejše modele. Procesorje še razporedijo v pakiranje za transport ali jih glede na kupca zapakirajo v škatle skupaj z ventilatorji in pošljejo na prodajne police trgovin za končne kupce ...