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CPUの作り方

スーパーコンピュータの心臓部であるCPUは、どのように作られているのでしょうか?

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シリコンインゴットをスライスしてシリコンウェーハを作る

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シリコン(ケイ素)の大きな単結晶(純度99.999999999%)を、ダイヤモンドブレードでスライスして、薄いシリコンウェーハを作ります。

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シリコンウェーハの表面を磨くなど、処理を施し、鏡面シリコンウェーハを作ります。

表面を加工して半導体を作る

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鏡面シリコンウェーハに、酸化膜を形成させます。

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酸化膜の上に、感光剤を薄く塗ります。

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マスクパターンを通して、紫外線を当てて、感光剤を露光します。

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露光された感光剤を現像液で取り除きます(光が当たった部分が、現像液に溶ける物質に変化します)。

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酸化膜を腐食剤で取り除くと、シリコン面が露出します。

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シリコン面に、必要なイオンを打ち込みます。シリコンの性質が半導体に変化し、電気的特性を持った素子が作れる状態になります。

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電気的特性を持った素子を作り、配線を繋ぎ、回路を作ります。一つのシリコンウェーハ上には、同時にたくさんのチップを作ることができます。出来上がったチップに針を当てて、良品/不良品を選別する試験を行います。
〔注釈〕 写真は展示用ウェーハのイメージです。実際のウェーハには、パッケージ基板に接続するためのバンプが形成されています。

切り離してCPUにする

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シリコンウェーハ上に作った、良品チップを切り離します。
〔注釈〕 写真は展示用ウェーハ、及びCPUのイメージです。実際のウェーハ/CPUには、パッケージ基板に接続するためのバンプが形成されています。

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切り離したチップ上の接続用バンプをセラミックや樹脂で出来たパッケージ基板に合わせて接続します。
〔注釈〕 写真は展示用CPUのイメージです。実際のCPUには、パッケージ基板に接続するためのバンプが形成されています。

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チップが乗せられたパッケージ基板の上に、熱を効率よく取り除くため、放熱板を取り付けます。様々な試験を行い、良品が選別され、CPUが完成します。

なぜ必要なの?

富士通の挑戦

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注 : 「京」は、理化学研究所の登録商標です。