Se i wafer di silicio da cui sono realizzati i processori sono così sensibili che i lavoratori indossano tute speciali come è possibile delimitare un processore?

Ho visto molti video su YouTube in cui le persone delidavano i processori e quindi applicavano liquidi migliori per raffreddare il processore. Esempio: i5 e i7 Haswell & Ivy Bridge - Tutorial completo FULL - (Metodo Vice)

Tuttavia, ho anche visto che le persone che lavorano nelle fab indossano costumi speciali, perché i wafer di silicio sono estremamente sensibili a tutti i tipi di particelle.

Cosa succede realmente quando si elimina un processore?

I wafer sono estremamente sensibili durante la produzione, perché se polvere o particelle di sporco si depositano su di essa tra le fasi del processo, le seguenti fasi del processo falliranno nel punto contaminato.

Una volta terminata la produzione e il chip riceve il suo ultimo strato, la polvere non lo disturberà più.

Immaginerei che le CPU desktop che hanno coperchi a diffusione termica su di esse riceveranno un trattamento superficiale adeguato per l'applicazione della pasta termica scelta.

Qualcosa che non è menzionato dalle altre risposte è che non è solo il chip stesso ad essere così sensibile alla polvere. Sono anche le lastre litografiche utilizzate per stampare gli strati resistivi per ogni fase del processo.

Immagine da Wikipedia

L'ottica incredibilmente avanzata viene utilizzata per proiettare la luce attraverso questi essenzialmente "negativi del film" sullo strato resistivo sul wafer. Questi aspetti negativi sono molte volte più grandi delle funzioni effettive per aiutare a ridurre l'effetto dell'errore nella lastra, ma le dimensioni delle funzionalità sono solo circa 4-5 volte più grandi. La luce UV viene mostrata attraverso di essi e focalizzata sulle dimensioni appropriate per esporre la resistenza alla risoluzione appropriata. Con l'attuale tecnologia di processo che arriva fino a 10nm, queste lastre litografiche devono essere "perfette" perché si basano su tecniche di diffrazione per stampare elementi molto più piccoli della lunghezza d'onda della luce utilizzata. Se una specifica di polvere dovesse penetrare in una di queste lastre, rovinerebbe ogni chip successivamente stampato con quell'area della lastra litografica.

Uno strato di passivazione è il passaggio finale, esclusa l'atmosfera. Questo strato si forma esponendo il wafer all'ossigeno ad alta temperatura (basso tasso di crescita) o al vapore (alto tasso di crescita). Il risultato è biossido di silicio, con migliaia di Angstrom spessi.

I bordi del circuito integrato sono generalmente protetti contro le intrusioni ioniche, con un "anello di tenuta" in cui i metalli e gli impianti vengono rastremati verso il basso su substrato di silicio puro. Ma fa attenzione; l'anello di tenuta è un percorso conduttivo lungo il bordo dell'IC, quindi consente l' interferenza lungo il bordo dell'IC.

Per sistemi su chip di successo, è necessario valutare la rottura del sigillo nelle fasi iniziali della prototipazione del silicio, in modo da conoscere il degrado dell'isolamento, il danno al rumore di fondo, causato dal rumore deterministico condotto apertamente nel regioni sensibili dell'IC. Se l'anello di tenuta inietta 2milliVolt di spazzatura, su ogni bordo dell'orologio, puoi aspettarti di ottenere prestazioni nanoVolt 100? Oh, giusto, la media supera tutti i mali.

EDIT La delimitazione di alcuni circuiti integrati di precisione altererà le sollecitazioni meccaniche imposte al silicio e i numerosi transistor, resistori, condensatori su di essi; i cambiamenti nelle sollecitazioni alterano le minime distorsioni del silicio lungo gli assi dei cristalli e alterano le risposte piezoelettriche, che altera permanentemente le fonti di errore elettrico sottostanti in strutture altrimenti abbinate. Per evitare questo errore, alcuni produttori utilizzano funzionalità avanzate (transistor extra, livelli extra di doping, ecc.) Per aggiungere comportamenti di assetto durante l'uso; in questo, ad ogni evento di accensione il circuito integrato passa automaticamente attraverso una sequenza di calibrazione.

Come ha notato correttamente @WhatRoughBeast nel commento, la matrice posizionata sul PCB non espone alcuna struttura fine, che si trova sull'altro lato della matrice. Esistono anche CPU a basso costo che vengono vendute senza il coperchio, come questa:

Se guardi più da vicino , vedrai che la CPU è sopravvissuta non solo polvere e pasta termica, ma anche alcuni graffi e un angolo rotto, il che significa chiaramente che non c'è nulla di importante su questo lato della matrice.

La chiave qui, come hanno detto WhatRoughBeast e PlasmaHH, è la mancanza di esposizione delle parti sensibili della CPU. Solo il piano inferiore sembra essere esposto (una caratteristica tipica dei disegni flip-chip).

Si potrebbe essere inclini a pensare che se il chip non viene capovolto ma è presente uno strato di passivazione, il chip sarebbe sufficientemente protetto. Sfortunatamente, ciò risparmierebbe il chip solo dalle particelle ma non da qualsiasi altro danno accidentale dovuto al martellamento del coperchio, come i legami dei fili rotti e le strutture 3D schiacciate (ponti aerei).

Inoltre, uno strato di passivazione non è sempre presente perché può compromettere gravemente un processo di fonderia ad alte frequenze - questo accade spesso con MMIC (circuiti integrati monolitici a microonde). Non farei affidamento su di esso se non sapessi positivamente che è lì.

In questo caso, vedo molti più pericoli dal processo di delidding stesso che dal fatto che il chip sia esposto in un ambiente non pulito dopo essere stato eliminato.