Se tem uma coisa que define o avanço da tecnologia são os processadores eles estão presentes em vários dispositivos eletrônicos como o seu PC gamer um smartphone TVs e até em foguetes espaciais Mas você sabia que o processador aí do seu PC gamer tem um ingrediente digamos inusitado e esse ingrediente é areia sim isso mesmo areia mas transformar um punhado de areia em um chip que executa bilhões de operações por segundo é um dos processos mais complexos que existem e hoje eu vou te levar para dentro das fábricas mais avançadas e futuristas do planeta para te mostrar como um processador é fabricado desde a matériaprima até o CPU que roda os seus jogos cada etapa desse processo é um verdadeiro espetáculo de engenharia que parece saído de um filme de ficção científica Então já deixa o like se inscreve no canal pegue a sua pipoquinha e vem comigo nessa viagem pelo mundo da fabricação de processadores simbora orora o mundo moderno Depende de uma coisa chamada semicondutores do seu Smartphone é um super computador quântico tudo funciona graças a esses pequenos chips que evoluíram para se tornarem cada vez mais poderosos e eficientes Mas você já se perguntou como esses chips são fabricados Tudo começa com areia Parece loucura dizer que um processador vem da areia e por que será que o processador é tão caro já que tem tanta areia no mundo a questão aqui é que não é qualquer Areia a areia utilizada para fabricação de processadores precisa ter uma altíssima concentração de um mineral chamado dióxido de silício popularmente conhecido somente como silício e falando sobre o silício do por ele é tão importante nesse processo é que ele é um material semicondutor ou seja ele pode conduzir eletricidade sob condições bem específicas Mas também ele pode bloquear eletricidade em outras e E essas são as propriedades que são fundamentais pra criação dos famosos transistores que basicamente são interruptores como esse da sua casa que apaga e acende a luz só que numa escala bem menor e que fazem a magia acontecer dentro do processador e ao longo desse vídeo vocês vão perceber que tudo no processo de fabricação de um CPU é em escala nanométrica justamente porque quanto mais transistores um CPU tem mais poder computacional ele vai ter e é por isso que as fabricantes estão sempre tentando diminuir o tamanho ao máximo desse processo que são as famosas litografias em nanômetros que sempre você ouve falar assim que um processador novo é lançado no mercado essa areia para extração do Silício passa por um rigoroso processo de purificação Primeiro ela é lavada e tratada quimicamente para remover impurezas como ferro e alumínio e em seguida é submetida a temperaturas superiores a 1400º para aí sim ser convertida em Silício policristalino e é aqui que começa um dos passos mais importantes na fabricação do processador o silício passa por um processo onde ele é derretido e resfriado bem lentamente um ambiente controlado para formar um enorme objeto cilíndrico chamado de lingote de silício e que pode pesar até 100 kg esse material é tão puro que qualquer contaminação por uma microp poeira pode arruinar a produção inteira de uma leva de processadores depois disso esse bloco de silício é cortado em formato de disco com a maior precisão que você pode imaginar E se transforma no que é chamado de wafer e não não esse wafer e sim um wafer tecnológico que são Ultra finos que vão ser a base principal dos processadores cada wafer pode ter até 30 cm de diâmetro e nele vão ter centenas de futuros processadores esse wafer precisa ser absolutamente perfeito qualquer imperfeição por menor que seja pode comprometer todos os chips que vão ser construídos sobre ele e por que um wafer é redondo e não quadrado como os processadores a resposta é simples a forma quadrada é mais fácil de cortar e dessa forma também é possível cortar um número maior de chips o que gera mais lucratividade paraas empresas de fabricação de CPU e quantos chips podem caber dentro de um wifer isso vai variar de fabricante para fabricante geralmente processadores GPC e de celulares são bem pequenos e variam ali entre 1 e 2 cm mas só para te dar uma ideia ideia um Wave de processador pro iPhone pode conter até 600 chips e para mostrar para vocês como tudo na fabricação de processadores é em escala nanométrica vamos começar aqui abrindo esse computador e focando na CPU e dando um zoom no que tá dentro dele aqui a gente tem um circuito integrado ou Matriz de um processador Intel coi 9 13900k esse chip aqui possui 24 núcleos um controlador de memória um processador gráficos e várias outras sões internas dentro de um dos núcleos a gente pode observar o seu diagrama em blocos e vários dos elementos que compõem uma CPU se a gente ampliar aqui a visão sobre um desses blocos a gente vai encontrar um layout de 44. 000 transistores que são responsáveis por executar fisicamente cálculos em 32 bits e esses transistores representam somente 0. 0001 17% do total de 26 bilhões de transistores na CPU e se a gente ampliar ainda Mas a gente pode ver camadas de fios metálicos chamadas de interconexões e na parte inferior a gente vai encontrar os transistores que formam portas lógicas básicas essas camadas de conexões recebem uma camada de material isolante que dá a estrutura e também evita que essas partes de metal se toquem e basicamente aqui eu mostrei somente uma camada mas na verdade o processador pode ter mais de 20 camadas dessas e cada camada tem interconexões totalmente diferentes e você pode estar se perguntando Mas quão pequenos são esses transistores se a gente der mais uma ampliada aqui a gente atravessa todas essas camadas de interconexões e a gente vai encontrar os Fin fets que são transistores com dimensões de 36 nôm por 6 nôm por 52 nôm e esse espaçamento entre cada transistor é de 57 nanômetros só para te dar noção de quão minúsculos eles são aqui tá uma comparação de tamanho aqui você pode ver uma mitocôndria que é uma organela celular uma partícula de poeira e um fio de cabelo humano Então agora você já pode ter uma ideia da escala desses transistores e desse complexo labirinto de interconexões e também agora já entende melhor a impressionante engenharia por trás da fabricação de um CPU atual e como tudo no mundo da tecnologia Tudo começa com ideia Qual a função que o processador deve executar centenas de engenheiros em centros de pesquisas em várias empresas do ramo de semicondutores trabalham para transformar uma ideia de processador em realidade eles projetam circuitos eletrônicos e esquemas de como os transistores vão ficar posicionados dentro do processador depois disso se cria um layout físico do chip que define a interconexão de bilhões de transistores por fios metálicos e isso tudo em escala nanométrica uma vez isso pronto esse layout é enviado para uma fábrica como da Intel AMD ou da tsmc para que a fabricação de chips aconteça de forma muito precisa ela precisa de um ambiente extremamente controlado e é aí que entra uma das coisas mais impressionantes que vocês vão ver nesse vídeo que são as Clean Rooms ou traduzindo são as salas limpas e é literalmente isso mesmo elas são consideradas um dos ambientes mais controlados e limpos do mundo mas o por de tanto cuidado e tanto controle e a resposta é simples uma única a partícula minúscula de poeira pode utilizar um chip inteiro parece até exagero né mas não é para você entender o motivo pensa no seguinte essas máquinas gravam transistores que medem poucos nanômetros mais uma vez aqui pra comparação um grão de poeira tem cerca de 5 a 10 micrômetros que nada mais é que 1000 vezes maior que um transistor de um CPU atual então basicamente se uma poeirinha cair sobre um wafer no momento da fabricação isso pode causar um defeito microscópico que impede o chipe de funcionar corretamente Mas tudo bem Então como que a gente evita esse tipo de contaminação primeiro essas salas de filtragem tem um sistema de filtragem de ar avançadíssimo que remove 99,999% das partículas no ar então assim o ar dentro dessas salas gigantes é renovado 500 vezes por hora garantindo um ambiente praticamente livre de qualquer tipo de contaminação um outro ponto crucial aqui são as roupas do dos funcionários eles precisam usar roupas especiais chamadas de Bunny Sweets que cobrem o corpo inteiro incluindo luvas máscaras capuz e até botas isso evita que partículas da pele como suor cabelo contamine o ambiente inclusive é proibido o uso de maquiagem esmalte ou qualquer outra coisa que possa liberar partículas no ar além disso cada detalhe do ambiente é controlado com precisão absoluta a temperatura é mantida estável para evitar qualquer tipo de dilatação dos materiais que tem lá dentro a umidade é ajustada para evitar a eletricidade estática que poderia danificar os wafer e o fluxo de a é projetado para empurrar qualquer partícula para longe da área de trabalho e essas salas limpas são classificadas por níveis de Pureza medidos pelos números de partículas por metro Cico de ar a gente pode comparar falando o seguinte uma sala de cirurgia tem cerca de 10.
000 partículas por met Cico já uma Clean room de fabricação de chipes de processador tem pelo menos 10 partículas por metro Cico ou seja 1000 vezes mais puro que uma sala de cirurgia sem esse ambiente Ultra controlado a fabricação de processadores seria simplesmente impossível os wafers são transportados através de um sistema automatizado que fica na parte superior da fábrica de semicondutores eles são transportados em contêiners completamente selados para evitar qualquer contaminação e eles são chamados de Pods que levam precisamente 25 wafers cada um algumas dessas fábricas tem o tamanho de oito campos de futebol e nela tem centenas de máquinas de diferentes tamanho que podem medir até o tamanho de um ônibus máquinas que custam entre 3. 5 a mais de 170 Milhões de Dólares cada em um único dia 40. 000 contêiners desses transitam pela fábrica de processador como da Intel ou da MD os wafers ficam viajando pela fábrica diariamente em um processo que pode conter até 1000 etapas que duram cerca de 3 meses e no fim desse processo cada wafer vai conter centenas de chips de processadores e cada um desses chips vai ter cerca de 16 milhões de transistores olhando assim parece até uma coisa bem futurista bem coisa de filme de ficção científica mas essas imagens que vocês estão vendo são de dentro de uma fábrica real uma coisa que muita gente nem imagina que exista e dentro desse nesse mesmo local os engenheiros ficam monitorando todo o processo de forma meticulosa para ter certeza que tudo está sendo feito sem nenhum tipo de erro e é muito por conta desse controle extremo que os processadores são peças de hardware que dificilmente dão defeito mas a pergunta que fica é mas como esse wafer de silício puro é transformado em um processador real que vai lá dentro do seu PC gamer e a resposta tá na próxima etapa a litografia a fotolitografia é um dos processos mais críticos e importantes na fabricação de um processador esse processo usa um tipo especial de luz para fazer as impressões nanométricas no wafer criando assim bilhões de transistores Mas por que se chama impressão o conceito é parecido com a impressão de uma imagem no papel só que numa escala muito muito muito menor e muito mais precisa nesse processo basicamente o wafer é coberto com uma substância sensível à luz chamada de fotor resiste e em seguid da um feixe de luz ultravioleta passa por uma máscara que contém o desenho dos circuitos que foram criados pelos Engenheiros das fabricantes de processador essa luz expõe apenas as partes desejadas alternando ali quimicamente o fotor resiste e criando um padrão no wafer em seguida o wafer passa por um banho tchau sujeira Adeus cheirinho de não não esse banho um banho químico para remover o que não serve e deixando somente a estrutura dos transistores esse processo se repete inúmeras vezes camada por camada Até formar os circuitos extremamente complexos para gravar circuitos tão pequenos são usadas máquinas altamente extremamente especializadas e aqui que entra uma curiosidade interessante só uma empresa no mundo é capaz de fabricar essas máquinas e ela se chama a sml que fica na Holanda e que isso a título de curiosidade Essa é a empresa onde eu trabalho ela desempenha um papel crucial nessa etapa essas máquinas de litografia custam mais de 200 milhões de dólares e utilizam um processo chamado Extreme ultraviolet o euv onde um laser Ultra potente aquece o estanho a mais de 220.
