Платы от компьютеров. Содержание драгоценных металлов в материнских платах ПК
У большинства людей дома имеются разные компьютерные гаджеты, которые вышли из строя или же лежат без дела. Среди таких деталей винчестеры, мобильные телефоны, процессоры. Но помимо банального выбрасывания устройства можно попытаться поэкспериментировать и добыть золото из имеющихся деталей.
В компьютерах используют драгоценные металлы.
Да-да, сколько золота находится в компьютерном процессоре — никто не знает точно, обогатиться на нем конечно нельзя, но для развлечения и ради эксперимента попробовать можно.
Дело в том, что компьютерные и другие детали на самом деле содержат золото. В основном это старая техника, но в новых компьютерах и телефонах тоже есть золото, хоть и в меньших количествах. В телевизорах, холодильниках, магнитофонах также используется золото из-за его хороших тепло- и электропроводных свойств.
В середине 20 века в производстве компьютеров использовали золото. Первые ЭВМ занимали по несколько этажей, и золота в них было до трех килограммов. Им покрывали контакты вакуумных ламп и конденсаторов. Золото предохраняло медные и латунные детали от коррозии.
- Сколько золота хранится в технике?
- Приступаем к добыче золота
- В каких деталях искать золото?
- Через неделю после начала эксперимента
- А как происходит промышленная переработка металла и добыча золота?
Есть ли драгметаллы в компьютерах
Если приблизительно подсчитать вес всего ранее добытого (легальным путем) золота, цифра получится внушительной — 189 000 тонн. И около 10% этого веса приходится на электротехнику.
Однако если разобрать современный компьютер на составные части и детально выяснить, что ценного, помимо информации, находится внутри, результаты будут неутешительными: все «золотоносные» детали компьютера в сумме содержат не больше тридцати миллиграмм золота. А вот детали древнего мастодонта — ЭВМ начала девяностых — содержали до 3 грамм драгметалла.
Так есть ли смысл заниматься золотодобычей из вычислительной техники? Если вы кинетесь разбирать свой игровой компьютер на части в поисках золота, то общая сумма добытого не превысит сотни рублей. А вот если у вас имеется собственная мастерская компьютерной техники, а под столом накопился ворох нерабочих микросхем — выбрасывать их не стоит.
Востребованность золота в радиодеталях
Так как золото не вступает в химические реакции с кислотами, и не покрывается оксидной пленкой, оно считается одним из инертных материалов. Благодаря этому свойству его начали использовать для изготовления тех деталей, которые нельзя подвергать разрушению.
Лишь «царская водка» способна разрушить этот металл. Но так как в реальной жизни ее встретить практически невозможно, золото стало очень популярным в электронике, приборах медицинского назначения и бытовой технике.
Какие детали компьютера содержат золото
Золото — инертный металл, практически не подвергается коррозии и окислению. К тому же отличный проводник. Поэтому им покрывают контакты, разъемы, слоты памяти, порты, перемычки. Конденсаторы, платы, видеокарты, даже компьютерные вентиляторы и клавиатура содержат драгоценные металлы, причем не только Au, но и Ag, Pt, Pd.
Я расскажу подробней, какие детали самые золотосодержащие.
Материнские платы
Материнская плата — основная деталь любого компьютера. Именно здесь осуществляется контроль над взаимодействием всех составных частей машины. Ее контроллеры, микросхемы чипсета, разъемы и контакты содержат львиную долю (если так можно назвать 3 мг) золота компьютера. Если присмотреться, на этом фото видны позолоченные детали материнской платы:
Нерабочие материнки — неплохой источник Au, если у вас их скопилось несколько десятков.
Процессоры
Процессор — главная деталь программного обеспечения компьютера. Он выполняет всю вычислительную работу. Здесь также много позолоченных деталей. Содержание золотого песка в микропроцессоре intel Pentium pro — свыше 2 мг.
Посмотрите это видео, где показан аффинаж золота из процессора.
А вот в 1 кг микропроцессоров Pentium pro содержится 11,4 гр. золота. Простому обывателю вряд ли удастся собрать столько, а для сисадмина это не проблема.
Жесткие диски
Основной накопитель информации, хард драйв также содержит металлы платиновой группы. Так, золота в одном винчестере — 0,034 гр., а серебра — 0,013 гр.
Чем старше запоминающее устройство — тем больше в нем драгметаллов. И дело даже не в пресловутом качестве приборов советского производства, а в элементарном техническом прогрессе. Стоит вспомнить эволюцию дисков — от массивных виниловых пластинок до микро-CD карточек современных смартфонов.
Сегодняшние детали гораздо тоньше и легче. Соответственно, и золота в них содержится в разы меньше.
Драгоценные металлы в компьютерах
Количество используемых драгоценных металлов уменьшается по мере усовершенствования компьютеров. Чем новее компьютер, тем меньше в нем драгоценных металлов. И дело не в экономии, а в совершенствовании производства. Современная эволюция информационных технологий направлена в сторону усложнения и одновременно уменьшения деталей. ЭВМ семидесятых годов XX века была размером с комнату, а ноутбук похож на книжку.
Содержание золота в компьютере 90-х годов можно приравнять к количеству этого металла в двух тоннах золотоносной руды.
В компьютерах есть и другие драгоценные металлы. Если расположить их по количественным показателям присутствия, то получим следующую картину:
- серебро;
- золото;
- платина;
- палладий;
- рутений;
- тантал.
Все они присутствуют в небольших количествах, но выполняют важные функции.
Какое количество золота содержится в процессорах старого типа
Если вам повезло раздобыть коллекцию процессоры старого типа, можно сказать, что это настоящая золотая жила.
Так, в десяти процессорах типа AMD с коричневым корпусом содержится целый грамм драгоценного металла. А в советских процессорах, особенно для военного применения, счет идет на несколько грамм золота в одном процессоре. Согласно паспорту, старая ЭВМ Эльбрус -2 содержала больше трех кг золота.
Где в компьютерах больше всего золота?
Золото присутствует в следующих деталях системного блока:
- на контактах в процессоре в корпусе LGA (с площадками) — около 2-3 мг;
- на разъеме — около 3 мг;
- на выводах корпуса FCPGA (с ножками) — в диапазоне от 10 до 12 мг;
- на разъемах PCI и PCIE — около 2 мг;
- в слотах памяти — не более 1 мг.
Кроме того, золото содержится даже в клавиатуре, блоке питания, вентиляторе.
Так сколько грамм золота в среднем содержится в современных компьютерах? Ответ прост — не более 20-30 мг. Исключение составляют драгоценные металлы в материнской плате VIP-сегмента. Однако их большое содержание определяется не рабочими свойствами компьютера, а желанием владельца подчеркнуть свой статус.
Если собрать все золото вашего обычного компьютера, то его стоимость по совокупности не превысит и 100 руб. Так что добывать драгоценные металлы из современных компьютеров уже не выгодно. Проще сдавать их в металлолом. А вот старые компьютеры можно рассматривать в качестве источника доходов от вторичного использования драгметалла. По крайней мере разница содержания золота в компьютере новейшей модели и в старичке из начала 90-х определяется вполне значимыми величинами.
Так какое же количество золота содержится в современном стандартном настольном компьютере со всем сопутствующим периферийным оборудованием? В среднем эту величину можно определить в 1,5-2 г. Много это или мало? Все зависит от точки зрения. Если собрать все выбрасываемые компьютеры мира, то можно и озолотиться. Так, по крайней мере, делают в Белоруссии, где нет собственных золотоносных месторождений.
Золото в материнской плате и процессоре
Золото и другие драгметаллы сконцентрированы в наиболее значимых структурах компьютера. Таковыми являются материнская плата и процессор. Они выполняют главные функции, им и драгоценных металлов нужно больше.
Материнская плата — это координатор всех структур, определяющих функционирование компьютера. Без этого центра управления все остальное не более чем запчасти.
В материнской плате золото находится почти во всех ее элементах:
- разъемы IDE, PCI;
- слоты ISA, AGP, PCI-EXPRESS;
- сокеты процессора;
- слоты оперативной памяти;
- порты и перемычки.
Можно сказать, что этот металл в материнской плате есть везде, поскольку он нанесен очень тонким слоем на все разъемы и контакты.
Содержание золота в разных процессорах не носит стандартного характера. Например, его много в Intel i435 DX4, AMD, Pentium PRO — от 8 до 11,5 грамм. Меньше всего золота в Cyrix Cx486, IBM 5×86C, 486 DX2-80, 486 SX — от 4,2 до 5,5 г.
Ходят слухи о том, что драгметаллы используют только в отечественной оргтехнике, а за границей от этого давно отказались. Однако это действительно всего лишь слухи.
Сколько золота содержится в ноутбуке
Ноутбук, как и любая вычислительная техника, содержит драгоценные металлы. Для него применимы все выводы, которые мы с вами сделали в отношении обычного ПК, однако в лаптопе золота еще меньше в силу его размеров. Его количество не превышает 0,3 мг. Существует легенда, что элитные ноутбуки VIP-класса содержат золота в разы больше.
Фактически добыча золота из компьютеров имеет смысл только в промышленных масштабах. На утилизационных заводах счет добытого солнечного металла высшей пробы идет на килограммы.
Разъемы на материнской плате
Напыление золотом присутствует на таких разъемах материнской платы, как подключение питания, порт для видеокарт, а также подсоединения оперативной памяти и других устройств.
Советуем почитать: Радиодетали, содержащие драгоценные металлы, – список и цена
В разъемах золото находится на поверхности контактных групп, которые изготовлены в виде небольших проводков продолговатой формы. Некоторые из проводков отличаются характерным золотым цветом, поэтому найти их труда не составит. Проводки, которые имеют серый, металлический и серебристый оттенок покрытия, драгоценного металла не содержат.
Легальность подобной добычи
6 лет в ювелирном деле. Знает все о пробах и может определить подделку за 12 секунд
Если вы всерьез решили добывать золото из старой компьютерной техники, стоит почитать административный кодекс РФ, поскольку согласно закону все золото, находящееся в электронике, принадлежит государству.
Задача пользователей, если техника вышла из строя, — утилизировать ее соответствующим образом. Проще говоря, не выбрасывать на свалку, загрязняя окружающую среду, а сдать в специальные пункты приема, которые потом отвезут партию на утилизационный завод:
- рабочие вручную разберут и отсортируют все детали, которые потом отправятся на переработку;
- золотосодержащие детали измельчат и аффинируют.
Дома заняться аффинажем можно только ради интереса, поскольку процесс этот достаточно увлекательный.
Закон о золоте в компьютерах
В 1998 г, когда страна семимильными шагами продвигалась ко всеобщей компьютеризации, государство издало федеральный закон № 41 «О драгоценных металлах и драгоценных камнях». В нем впервые определялись механизмы и нормы государственного контроля оборота драгметаллов, заключенных в офисной технике. В 2001 году Министерство финансов РФ издало инструкцию по учету драгметаллов за № 68н. С тех пор все организации обязаны вести учет всех драгметаллов, находящихся в их ведении, независимо от того, в каких формах и видах они находятся.
На практике это означает, что все золото, сосредоточенное в процессорах, материнских платах или иных частях оборудования, организация должна сдавать на переработку на специальные предприятия. Это должны делать и частые обладатели компьютеров, телефонов, принтеров и т.п. Однако контролирующих функций для частников у государства явно не хватает.
Что потребуется для извлечения золота из компьютера в домашних условиях
Для аффинажа нам потребуются в первую очередь хорошие средства защиты: следует защитить руки, глаза, органы дыхания, надеть плотный фартук. Неплохо также иметь мощную вытяжку или проводить химические реакции в хорошо проветриваемом помещении либо на открытом воздухе.
Материалы и реактивы:
- плоскогубцы;
- отвертки;
- газовая или бензиновая горелка;
- точные весы;
- фильтры;
- химический стакан из жаропрочного стекла;
- концентрированная соляная и азотные кислоты;
- перекись водорода;
- метиловый спирт;
- электрическая плитка.
Добываем золото из материнских плат (17 фото)
| Сегодня вы узнаете, как можно получить золото из старых материнских плат своими руками. Просьба отметить: химикаты, которые использовали в демонстрации, очень опасны, особенно во взятых концентрациях. Поэтому мы не рекомендуем повторять этот эксперимент в домашних условиях. |
Золото присутствует во многих элементах материнской платы: разъёмах IDE, слотах PCI Express, PCI, AGP, ISA и других портах, в перемычках, в сокете процессора и слотах DIMM (SIMM на старых материнских платах). Все эти разъёмы часто покрывают тонким слоем золота толщиной в несколько микрон.
Инструменты
Первый этап нашего эксперимента заключается в снятии всех этих контактов и разъёмов. Нам потребуются кусачки, плоскогубцы и резак, плоская и крестовая отвёртки, а также некоторое количество времени.
Для проведения экспериментов нужно большое количество контактов — их как раз предоставили наши «донорские» материнские платы.
Также нужны химические реактивы и инструменты.
Электролиз
Чтобы получить считанные микрограммы золота, нанесённого на контакты, нам потребуется электролитическая ячейка. В ванну налита 95% концентрированная серная кислота. Катод изготовлен из свинца, анод — из меди. Контакты (сырьё) подключаются к аноду, который мы сделали в форме корзинки.
Когда мы пропускаем через ячейку электрический ток (мы использовали обычное зарядное устройство для аккумуляторов) медь на аноде (и на контактах) растворяется и осаждается на катоде из свинца. Золото, уже не связанное с медью, формирует осадок на дне ячейки. Также следует отметить, что во время этого процесса температура в ванне значительно повышается.
После того, как золото было отделено от контактов, ванне нужно дать время отстояться. Затем следует убрать как можно больше серной кислоты, после чего можно приступать к растворению остатков на дне электролитической ячейки.
Разбавление
Будьте аккуратны и всегда сливайте кислоту в воду, а не наоборот! Если вы ошибётесь, то первые капли воды, которые войдут в соприкосновение с серной кислотой, мгновенно испарятся, а кислота может при этом разбрызгаться.
У нас получился раствор серной кислоты, разных металлов (включая золото) и отходов, которые нужно отфильтровать. Почему не фильтровать кислоту напрямую, без её разбавления? Просто по причине того, что бумажные фильтры не устоят перед концентрированной серной кислотой.
Растворение
В фильтре останется смесь разных металлов и отходов. Теперь мы всё это растворим в смеси 35% соляной кислоты и 5% хлорного отбеливателя (гипохлорит натрия), в пропорции 2:1. 2 HCl + NaClO -> Cl2 + NaCl + H2O
Будьте аккуратны! Эта реакция экзотермическая, она приводит к выделению хлора, очень опасного газа. Хлор использовался в качестве химического оружия в первой мировой войне.
На самом деле хлор, который выделился в результате смешивания соляной кислоты и хлорного отбеливателя, мы как раз и будем использовать для растворения золота в виде хлорида золота III.2 Au + 3 Cl2 -> 2 AuCl3
Снова фильтрация
Теперь нам нужно провести фильтрацию ещё раз. Фильтр задержит все отходы, оставив только раствор хлорида золота III.
Осаждение
Чтобы получить металлическое золото, нам нужно осадить его в растворе. Для этой цели мы будем использовать порошкообразный метабисульфит натрия. При наличии воды метабисульфит натрия даёт бисульфит натрия. Na2S2O2 + H2O -> 2 NaHSO3 Именно бисульфит натрия позволит нам осадить золото. 3 NaHSO3 + 2 AuCl3 + 3 H2O -> 3 NaHSO4 + 6 HCl + 2 Au
Надо дать раствору отстояться, после чего мы получим серый порошок на дне лабораторного стакана. Не потеряйте ни крупицы — это металлическое золото!
Плавление
Теперь нам нужно расплавить порошок в тигле. Температура плавления золота составляет 1064° C, так что нам потребуется кислородно-бутановая горелка.
В итоге мы получили приятную золотую дробинку!Можно ли назвать наш процесс экономически оправданным? Определённо, нет. Он имеет смысл только в промышленных масштабах. Маленькая дробинка из золота, которую мы получили, стоит всего два-три доллара по нынешним ценам. Да и, честно говоря, компании, извлекающие золото из старых компьютеров, используют другие технологии и химикаты, которые ещё более опасны. Но, согласитесь, всё равно интересно знать, что вы можете получить золото из материнской платы в домашних условиях.Также можно получать золото из карт расширения, процессоров и чипсетов.
Процесс добычи
Есть несколько способов, чтобы добыть драгоценные металлы из радиодеталей. Я расскажу о самых простых. Но в любом случае для начала следует хорошо измельчить золотосодержащие детали. Максимально отделить металл от пластика.
Вариант 1
Измельченную массу опускаем в химический стакан с раствором соляной кислоты и перекиси водорода в пропорции 1/3. Напомню, что нужно наливать перекись в кислоту, а не наоборот. Не забывайте о технике безопасности и мерах защиты! Оставляем раствор на пять-семь дней.
Периодически помешиваем, чтобы ускорить реакцию. Весь не золотой. А иной металл за это время должен раствориться. Далее золото фильтруется и плавится.
Вариант 2
Способ основывается на способности царской водки (смеси соляной и азотной кислот в соотношении 1/3) растворять золото.
Итак, отсортированные и измельченные детали помещаем в царскую водку. Для ускорения процесса смесь можно немного подогреть. Не забывайте о мерах предосторожности! После полного растворения золото можно восстановить из раствора. Доступные восстановители — пиросульфит натрия и железный купорос. Добавлять восстановитель следует понемногу, поскольку реакция восстановления идет с выделением газа.
После того как золото выпадет в осадок, тщательно промываем его водой, не менее пяти раз, промываем спиртом, сушим и плавим с добавлением борной кислоты. Полученное таким образом золото получается высшей пробы.
Этапы отделения золота
На первом этапе следует подготовить все позолоченные контакты и извлечь разъемы с плат, а от разъемов отделить контакты. У каждого дома есть кусачки, бокорезы и отвертки, поэтому сделать это очень просто. Нужно тщательно подготовиться, ведь далее процесс требует практических навыков и знаний.
После проведения этой работы следует перейти к следующему этапу. Процесс электролиза представляет собой химическую реакцию. Она проводится в специальной ванночке с серной кислотой. В катод в виде емкости следует поместить все детали. Это делается для удобства проведения данного этапа. Анод используется из меди.
Медный анод в кислоте подвергается растворению, и попадает на поверхность катода. На дне катода в виде осадка остается золото. После этого все содержимое подвергается этапу многократной фильтрации. Сначала все фильтруется в серной кислоте, разбавленной с водой. Это делается для того, чтобы бумага не подверглась действию кислоты.
Далее фильтрацию можно провести на фильтре из бумаги. Получившийся осадок из металла подвергается следующему этапу. Он помещается в соляную кислоту, разбавленную хлорным отбеливателем. Чтобы все сделать правильно, требуется строго соблюдать технологию и пропорции. Соотношение кислоты и отбеливателя составляет 2:1. После чего все снова фильтруется на бумажном фильтре.
На данном этапе получается хлорид золота. Чтобы получить из него металлическое золото, нужно все поместить в водный раствор бисульфита натрия. Получившийся порошок следует поместить в тигель и плавить до того времени, пока не получится слиток.
Зачем нужна утилизация компьютерной техники
Добыча золота дома — увлекательный процесс. И использовать в личных целях его вполне можно. Но реализовать добытый таким образом желтый металл не получится — это противозаконно. Гораздо рациональней утилизировать вышедшую из строя технику согласно закону — отнести в пункт приема бытовой техники.
Пластик — настоящий бич современного общества. А одна батарейка загрязняет тяжелыми металлами 20 кубометров земли и воды. Если каждый из нас будет беречь окружающую среду, мы сможем сохранить планету для наших детей.
Через неделю после начала эксперимента
Итак, вот и прошла неделя с небольшим и можно заканчивать эксперимент по добыче золота. Если детали были подобраны правильно, то на дне банки можно будет заметить фрагменты золота, добытые из этих деталей. А вот сколько золота можно добыть, копаясь в мобильном телефоне, практически никто не проверял. Но если из целого компьютера выходит небольшое количество, то из гораздо меньшего телефона его и вовсе может быть пару крупинок.
Теперь необходимо «вытащить» золото из кислоты. Проще всего будет воспользоваться бумажным фильтром (для фильтрации кофе). Но можно и применить полотенце в качестве фильтра, но не стоит счищать золотые крупицы с ткани руками, можно нарушить и без того мягкую структуру металла, превратив его в пыль. Лучшим решением будет смыть золото водкой в пробирку или закрывающуюся емкость.
В связи с распространением подобных способов добычи желтого металла, некоторые золотоискатели хотят узнать: сколько золота находится в мобильных сим картах. Тут все зависит от конкретного образца, но в основное количество золота не превышает нескольких сотых грамма, хотя некоторые умельцы пишут, что им удалось добыть из сим карты и 0.5 грамма металла.
Мы добыли золото из компьютерных плат, но стоит помнить, что у каждой детали своя специфика подготовки перед извлечением и состав раствора, поэтому если вы не химик, то работайте с получением золота очень аккуратно, соблюдая все меры безопасности.
Как делают микропроцессоры
Большие дела начинаются с малого. Это высказывание справедливо для многих вещей, но в этой статье пойдет речь об изготовлении микропроцессоров, которыми нашпигованы самые разные бытовые приборы, что вас окружают, от смартфонов и до холодильников.
Содержание
Подготовка сырья
Компьютерные чипы сложнейшей структуры, способные производить мгновенные вычисления, рождаются огромных тиглях из кварцевого стекла, наполненных до краев песком, прошедшим многоступенчатую очистку.
Прежде всего из песка, набранного в каком-нибудь карьере, получают «технический» кремний путем добавления в минерал углерода при высокой температуре. Получившийся в результате кремний при чистоте достигает 98%, но все еще совершенно не подходит для целей электронной промышленности и, чтобы стать «электронным кремнием», ему требуется дополнительная обработка хлором. В процессе каскада химических реакций с хлором, кремний буквально синтезируется заново, избавляясь от последних признаков примесей.
Только после этого тигель с чистейшим электронным кремнием помещают в герметичную печь, которая наполнена аргоном. Конечно, можно было бы откачать из нее воздух, но создать идеальный вакуум на земле очень сложно, если не невозможно, а с химической точки зрения аргон дает практически тот же эффект. Этот инертный газ замещает кислород, защищая состав от окисления, а сам никак не реагирует с кремнием в тигле.
Только после этого бывший песок разогревается до 1420 градусов Цельсия, что всего на 6 градусов выше его точки плавления. Для этого используется графитовый нагреватель. Выбор материала, как и в случае с кварцем тигля, обусловлен тем, что графит не реагирует с кремнием и, следовательно, не может загрязнить материал будущего процессора.
В нагретый тигель опускается тонкий затравочный кристалл кремния, размером и формой напоминающий карандаш. Он должен запустить процесс кристаллизации. Дальнейшее можно воспроизвести в домашних условиях с раствором соли, сахара, лимонной кислоты или, например, медного купороса. Остывающий раствор начинает кристаллизироваться вокруг затравочной точки, образуя идеальную молекулярную решетку. Так выращивают кристаллы соли, так растет и кремний.
Затравочный кристалл кремния постепенно поднимают из тигля, со скоростью примерно полтора миллиметра в минуту, и с ним из раствора поднимается растущий монокристалл. Рост кристалла происходит медленно и на один тигель уходит в среднем 26 часов, так что производство работает круглосуточно.
За это время образуется «буля» — цельный цилиндрический кристалл диаметром 300 миллиметров, длиной до 1-2 метров и весом около 100 килограммов. Если взглянуть на него под сильным увеличением, взгляду откроется строгая структура — идеальная кристаллическая решетка из атомов кремния, совершенно однородная по всему объему.
Кристалл настолько прочен, что его вес может выдержать нить диаметром всего 3 миллиметра. Так что, готовую заготовку для процессоров вытягивают из тигля за тот самый затравочный кристалл.
Однако с «буля» обращаются аккуратнее, чем с антикварной вазой, кристалл выдерживает огромные нагрузки на разрыв, но чрезвычайно хрупок.
После химического и рентгеноскопического исследования для проверки чистоты кристалла и правильности молекулярной решетки, заготовку помещают в установку для резки кремния. Она разделяет кристалл на пластины толщиной около 1 миллиметра при помощи проволочной пилы с алмазным напылением.
Конечно, не обходится без повреждений. Какой бы острой ни была пила, после нарезки, на поверхности пластин остаются микроскопические дефекты. Так что за нарезкой следует этап полировки.
Но даже после обработки в мощной шлифовальной машине пластины кремния ещё недостаточно гладкие, чтобы пустить их на производство микрочипов. Поэтому полировку повторяют снова и снова уже с использованием химических реагентов.
В результате получается поверхность, по сравнению с которой, зеркало напоминает крупную наждачную бумагу. Такая пластина без разрывов и микродефектов становится основой для миллионов микроэлектронных устройств, образующих микросхему. Очищенные от пыли, кремниевые диски, которые принято называть «вэйфер» или «вафля» в герметичных контейнерах отправляются в чистую комнату.
В чистой комнате
В 1958 году изобретателю интегральной микросхемы Джеку Кирби удалось совершить прорыв, разместить на своей схеме один транзистор. В наши дни число логических элементов микропроцессора перевалило за миллиард и продолжает удваиваться каждые два года в соответствие с законом Мура.
Работа с такими микроскопическими деталями ставит перед изготовителями чипов серьезный вызов, поскольку даже единственная пылинка может погубить будущее изделие. Поэтому цеха площадью в пару тысяч квадратных метров, полностью изолируют от внешнего мира, оснащают сложнейшими системами очистки и кондиционирования воздуха, делающими его 10000 раз чище, чем в хирургической палате.
Все специалисты, работающие в такой чистой комнате, не просто соблюдают стерильность, но и носят защитные костюмы из антистатических материалов, маски, перчатки. И все же, несмотря на все предосторожности, чтобы уменьшить риск брака, компании-производители процессоров стараются автоматизировать максимум операций, производимых в чистой комнате, возложив их на промышленных роботов.
Процесс изготовления процессоров поставлен на конвейер. Доставленная в герметичном боксе идеально ровная «вэйфер» проходит через 400-500 технологических операций и выходит из цеха только спустя несколько месяцев уже в виде готового микрочипа.
Создание из «вафли» микрочипа подразумевает построение сложнейшей технологической цепочки, описать которую в деталях нет никакой возможности из-за ограничений на объемы статьи. Даже если бы их не было, компании вроде Intel и AMD вовсе не спешат делиться секретами производства. В конструкторских отделах компаний проектируются сложнейшие трехмерные схемы взаимного расположения элементов процессора — топологии микросхем. Они представляют собой многоуровневое нагромождение элементов, которое разделяется на слои и послойно наносится на кремниевую подложку. Делать это вручную, конечно же невозможно, слишком тонкий процесс, слишком мелкие элементы, буквально нанометрового размера.
Процессоры Intel восьмого поколения, известные под обозначением Coffee Lake, усеяны 14 нанометровыми транзисторами, AMD анонсировала второе поколение процессоров AMD Ryzen, известное под кодовым названием Pinnacle Ridge построенных на 12 нанометровых элементах. Новейшие видеокарты NVIDIA с архитектурой ядер Volta также построены по 12 нанометровой технологии. Система на чипе Qualcomm Snapdragon 835 еще миниатюрнее — всего 10 нанометров. Постоянно уменьшать размеры функциональных элементов процессора и, следовательно, увеличивать его производительность, удается благодаря совершенствованию технологии под названием фотолитография.
В общих чертах этот процесс можно описать следующим образом:
Сначала пластина кремния покрывается основой — материалом, которой должен будет стать частью будущей схемы, затем поверх равномерным слоем наносится химический реагент, чувствительный к свету. Этот состав выполнит всю работу, но суть позже.
Прежде из корпоративных архивов извлекается хранимая в строжайшем секрете подробная схема процессора. Ее нижний слой представляют в виде негатива и переносят на фотошаблон —защитную пластину, действующую подобно трафарету. Она значительно больше чипа, так что проходящий сквозь нее свет фокусируют при помощи сложной системы линз, уменьшая проецируемое изображение до нужного размера.
В тех местах, где свет не достигает кремния, пластина остается нетронутой, в освещенных он инициирует реакцию в химическом реагенте, меняющую его свойства. Затем будущий процессор обработают еще одним составом, и эти участки растворятся, оставив только те области, что не подвергались воздействию. Они-то и образуют токопроводящие логические элементы процессора.
После на пластину нанесут слой диэлектрика и поверх добавят новые компоненты процессора, опять же, при помощи фотолитографии.
Некоторые слои нагреваются, на некоторые воздействуют ионизированные плазмы, а другие покрываются металлом. Каждый тип обработки изменяет свойства слоя и медленно создает часть головоломки, формирующей конкретную модель чипа. В результате получается своеобразный слоёный пирог, где у каждого слоя своя функциональность и они связаны между собой сложным образом по средствам «дорожек» из атомов меди, которую осаживают на кремниевую подложку из раствора сульфата меди, пропуская через него электрический ток.
Это завершающий этап обработки, после которого микрочипы проверяют на работоспособность. Несмотря на все меры предосторожности и многодневные усилия процент брака остается высок. Роботы выберут и вырежут из кремниевой пластины только 100% работоспособные чипы.
Они будут рассортированы по показателям энергоэффективности, токам, и максимальным рабочим частотам, получат различные обозначения и, в конечном счете, будут проданы по различной цене.
Последние штрихи
На пути к покупателям процессоры покидают чистую комнату и отправляются на сборочную линию, где готовую микросхему приклеивают на квадрат, называемый подложкой. Кристалл спаивается с ней в специальной печи при температуре 360 градусов Цельсия.
Затем чип накрывается крышкой. Она служит и для защиты все еще хрупкого кремния от повреждений и для отвода от него тепла. Вы наверняка хорошо ее себе представляете, именно к крышке будет прижиматься основание системы охлаждения, будь то кулер или теплообменник СВО (системы водяного охлаждения). Это не менее ответственный этап, чем предыдущий. Ведь от того, насколько хорошо крышка процессора отводит тепло от кристалла во многом зависит стабильность и скорость его работы, его будущая максимальная производительность.
Старые процессоры Intel буквально припаивались к теплораспределительным крышкам. Однако последние поколения фирменных чипов получают прокладку-термоинтерфейс между кристаллом и крышкой и охлаждаются хуже, что очень огорчает энтузиастов компьютерного железа, желающих выжать максимум из своих приобретений. Дошло до того, что они «скальпируют» процессоры — самостоятельно снимают с них теплораспределитель и заменяют термоинтерфейс на более эффективный. Но не будем отвлекаться на хитрости оверклокинга, поскольку процессор еще не готов.
Завершающий этап — создание электрических контактов, которые свяжут микропроцессор с материнской платой компьютера. Обычно для этого изготавливают оловянные цилиндрики, так называемые «ножки» процессора, которые сначала приклеиваются, а затем припаиваются к подложке, где для них заранее предусмотрены места. Для микрочипов с большим количеством связей вместо ножек иногда используют мелкие оловянные шарики, так как они крепче и надежнее, однако в последнее время от них стали отказываться в пользу простых контактных площадок.
Законченный микрочип промывают в растворе воды с растворителем, чтобы удалить лишний флюс и грязь, а затем проводят финальную проверку качества проделанной работы. Это могут быть как стресс-тесты производительности, как в чистой комнате, так и более суровые испытания. Так, чипы, предназначающиеся для работы в экстремальных условиях, например, в космической и военной отраслях, помещаются герметичные в корпуса из керамики и многократно тестируются при экстремальных температурах в вакуумных камерах.
Затем, в зависимости от назначения микропроцессора, он отправляется прямо в руки покупателей, а затем в сокеты материнских плат, или на другие заводы, где маленький кремниевый кристалл займет свое место на компьютерной плате видеокарты, космического спутника, умного холодильника, а может быть попадет в корпус смартфона.
Какие материалы используют для изготовления компьютеров?
Компьютеры изготавливают из множества различных металлов, пластмасс, сплавов и других материалов. Большинство типов сырья считаются довольно известными, такие как медь, тогда как другие являются более незнакомыми, как 7,7,8,8-тетрацианхинодиметан, а некоторые из них невероятно редки, из них делают гибкие платы. Хотя ряд материалов, находящиеся в ваших компьютерных частях, могут быть опасными, современные системы используют менее токсичные, неядовитые компоненты.
Типы материалов, из которых состоят компьютеры
Металлы
Для изготовления различных компьютерных частей используются обычные металлы, такие как медь, свинец или золото. Например, свинец может быть использован для припоя, радиационной защиты или стабилизатора пластиковых кабелей из ПВХ. Золото часто применяют для штырьков обшивки, а медь – в качестве проводника или на жестких дисках вместе с алюминием, магнием, кремнием и цинком. На пластинах жесткого диска также можно найти некоторые сплавы, такие как кобальт, никель и железо. Металлы, которые обычно используют для строительства компьютерных корпусов, включают в себя сталь и анодированный алюминий с углеродным волокном.
Пластмассы
Пластмассы в компьютерах используются для двух основных целей. Тогда как некоторые из них применимы для изоляции (защита деталей компьютера от жары), другие можно найти в конденсаторах, которые проводят электрический ток. Их называют полимерными конденсаторами. Такие вещества основаны на органическом соединении 7,7,8,8-тетрацианхинодиметане. Из этих полимеров делают пленочные клавиатуры.
Некоторые компьютерные оболочки содержат пластик, но они, как правило, более низкого качества относительно их металлических аналогов. Из пластмасс также создают полноценные электронные схемы, хотя кремний является более эффективным материалом для этих целей. В основном лицевые панели приборов, которые работают за счет цифровых технологий, состоят из пластика.
Редкие материалы
При создании компьютерных частей используется много редких материалов, особенно металлов. Например, жесткие диски высокой производительности включают в себя рутений, который встречается реже, чем золото и платина. Другие редкие материалы включают в себя неодим, галлий, лютеций, тантал и резерфордий, которые применяют для создания изоляторов, транзисторов и процессоров. Другой материал, используемый в процессорах, гафния, может выполнять свои функции непрерывно приблизительно 10 лет, хотя его жизнеспособной заменой может быть цирконий.
Оставьте свой отзыв:
Если вы желаете привлечь пользователей на свой аккаунт в Instagram или Facebook, желаете продавать свои услуги или товары, возможно, вам нужно повысить узнаваемость и репутацию вашего бренда, компании, магазина тогда вам нужна реклама Фейсбук.
Контекстная реклама — самый эффективный способ сконцентрировать внимание потенциальных клиентов на одном виде товаров или услуг. После создания своего первого сайта, вам, несомненно, захочется, чтобы он начал приносить прибыль и желательно в больших объемах. Конечно, со временем .
У каждого человека с возрастом возникает потребность во внимательном отношении к состоянию собственного здоровья, и даже самый крепкий организм нуждается в профилактике. Самые распространенные поводы — это лечение зубов, коррекция осанки и борьба весом.
Несмотря на узкую специализацию, услуги гинеколога всегда будут востребованы. Именно поэтому сегодня все больше бизнесменов задается целью открытия собственного гинекологического кабинета. Для того чтобы этот проект стал успешным, бизнесменам необходимо четко продумать все нюансы: от оборудования до персонала.
Новые материалы
Если вы желаете привлечь пользователей на свой аккаунт в Instagram или Facebook, желаете продавать свои услуги или товары, возможно, вам нужно повысить узнаваемость и репутацию вашего бренда, компании, магазина тогда вам нужна реклама Фейсбук.
Контекстная реклама — самый эффективный способ сконцентрировать внимание потенциальных клиентов на одном виде товаров или услуг. После создания своего первого сайта, вам, несомненно, захочется, чтобы он начал приносить прибыль и желательно в больших объемах. Конечно, со временем .
У каждого человека с возрастом возникает потребность во внимательном отношении к состоянию собственного здоровья, и даже самый крепкий организм нуждается в профилактике. Самые распространенные поводы — это лечение зубов, коррекция осанки и борьба весом.