Come si realizza un processore

Malgrado l'abbattimento dei costi di produzione, legato soprattutto alla maggiore quantità di prodotti venduti, la fabbricazione di un microprocessore dell'ultima generazione resta appannaggio di poche multinazionali americane e giapponesi a causa dell'estrema complessità e delicatezza dell'intero processo produttivo. Nella realizzazione di chip esistono due tecnologie alternative: la bipolare, che porta alla produzione di integrati meno densi (con un minor numero di transistor) ma molto veloci, e la CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconduetor) che viene utilizzata in tutti gli attuali processori per PC e consente livelli altissimi di integrazione. I microcircuiti digitali vengono impressi su dischi di spessore inferiore a due decimi di millimetro ricavati "affettando" un cilindro di silicio purissimo monocristallino.  Il disegno della circuitazione viene fissato su diversi strati (tanto che la fetta di silicio è denominata "wafer") mediante un processo di fotolitografia che impiega la luce ultravioletta, filtrata attraverso apposite maschere, per fissare i tracciati e bagni di sostanze chimiche per eliminare le parti superflue: Tutto il procedimento deve avvenire in un ambiente ad atmosfera controllata, affinché sia mantenuto il massimo grado di purezza dei materiale; infatti i transistor sono ricavati proprio "drogando" il silicio con infinitesime quantità di altri materiali che ne alterano le caratteristiche di conducibilità elettrica, ricavando zone adiacenti di conduttori, isolanti e semiconduttori.  Una grande importanza rivestono anche le fasi di controllo dei chip prodotti, poiché solo una percentuale limitata dei processori così realizzati risulta dotata di un'affidabilità sufficientemente elevata da garantire il funzionamento alle frequenze previste.  Il livello di miniaturizzazione raggiunto durante la lavorazione ed il numero di transistor impiegati sono elementi fondamentali per valutare le doti di un microprocessore.  L'attuale Pentium Il è realizzato con una tecnologia a 0.25 micron che pone dei limiti alla frequenza raggiungibile da questo processore, mentre per il Pentium 3 si parla già di un processo produttivo a 0.18 micron e sono in cantiere realizzazioni con un livello di miniaturizzazione che dovrebbe raggiungere 0.13 micron, permettendo frequenze dell'ordine dei gigahertz.