Какие металлы используются в процессорах

На вес золота: как драгметаллы используются в электронике

Сегодня во всем мире, в том числе и в России, быстрыми темпами растет объем электронного лома. В основном это отслужившая бытовая техника: телефоны, компьютеры, планшеты и другие приборы. Такие отходы, с одной стороны, наносят вред окружающей среде, а с другой – представляют собой ценнейшие ресурсы, в прямом смысле слова. Как известно, при производстве электроники используются различные драгметаллы, в том числе золото, серебро и платина. На комплексах по переработке «РТ-Инвест» электронные отходы превращают в доходы, при этом с заботой о природе. В течение последнего года здесь отсортировали 300 тонн электролома , из которых порядка 15% составили цветные и драгоценные металлы.

Какие драгметаллы используются в электронике, есть ли им альтернатива, и как подзаработать на старой технике – читайте в нашем материале.

Зачем используют драгоценные металлы в электронике?

Если вспомнить физико-химические свойства драгметаллов, то ответ здесь очевиден. Их отличная электропроводимость в сочетании с устойчивостью к коррозии помогают сделать электронные устройства более долговечными и надежными. В частности, в транзисторах и микросхемах драгметаллы превосходят алюминий, который не настолько термоустойчив, к тому же склонен к коррозии.

Список драгоценных металлов для электроники небольшой – всего восемь наименований: золото, серебро, платина, палладий, рутений, тантал. Первые три в особом представлении не нуждаются – золото, серебро и платина широко известны благодаря масштабному использованию в ювелирном деле. Ценители украшений, наверное, будут удивлены узнать, что ежегодно электронная промышленность потребляет сотни тонн золота.

Каждый драгоценный металл нашел свою «специализацию» в электронике. Так, серебро благодаря своей электропроводности применяется в аккумуляторных и солнечных батареях, выключателях, оно используется и в медицинском оборудовании для обработки рентгеновских изображений. Платину можно найти в широком спектре радиоэлектронных компонентов – это диоды, транзисторы, резисторы, конденсаторы.

Если говорить о золоте, то наиболее востребованным из способов применения является производство электролитических покрытий, соединений и контактов. Золото – отличный проводник, оно устойчиво к окислению и износу. Например, контакты на сим-картах покрыты золотом. Правда, толщина этого слоя совсем мала – 50-100 нм. В современной технике не встретить таких золотых сокровищ, как в электронике прошлого столетия, когда толщина слоев золота на контактах и корпусах микросхем достигала десятков микрон. Но без золота и сегодня не обойтись, оно применяется в изготовлении целого спектра изделий – от обычных телефонов до космических телескопов.

Как видим, современная электроника использует много драгоценных металлов, несмотря на их стоимость. Конечно, ученые долго искали альтернативные сплавы, которые могут избавить от необходимости использования золота, серебра и платины. Удалось добиться удовлетворительного результата на основании сплавов недорогих металлов – меди, никеля и железа. Несмотря на все это, использование драгметаллов продолжится во многих современных электронных устройствах. Новые смартфоны, ноутбуки, зарядки «по воздуху», инфракрасные сенсоры требуют современных полупроводников, контакты и соединения которых изготавливаются в том числе из драгоценных металлов.

Сколько драгметаллов в старой технике?

Как упоминалось выше, в современных приборах не встретить такого изобилия драгоценных металлов, как в старой электронике. Например, «обычный» системный блок компьютера выпуска до 2010 года хранит в себе до одного грамма золота, а в новых процессорах Intel находится от 0,1 г. Мобильный телефон может стать источником примерно 0,024 г золота. На первый взгляд это может показаться совсем незначительным «сокровищем». Однако, для сравнения, из одной тонны руды, добытой в шахте, получают всего около двух граммов золота.

Некоторые энтузиасты собирают свои устаревшие гаджеты, в надежде накопить на маленький слиточек. Как следует из вышеприведенных цифр, это возможно, но займет много времени. Например, переработав тысячу микросхем, можно извлечь всего примерно пять граммов серебра и полграмма золота. Кроме того, аффинирование драгметаллов, то есть процесс их отделения от примесей, требует внимательного соблюдения техники безопасности. Для этого используются опасные химические реагенты, типа ртути, азотной и соляной кислот. К тому же электроника содержит массу вредных для здоровья веществ, таких как свинец или барий, в целом обычный смартфон вмещает в себя почти треть таблицы Менделеева.

Поэтому лучше данный процесс доверить профессионалам, для этого существуют даже специальные аффинажные предприятия. А каждый из нас может помочь тем, что не выкинет электронную технику в мусор, а сдаст устаревшие и неработающие устройства на утилизацию. Кстати, сегодня множество компаний предлагают свои услуги по скупке электронного лома у частных лиц. Если все же старый принтер или телефон оказались на свалке, ими займутся сотрудники комплексов по переработке отходов. Например, на четырех подмосковных КПО компании «РТ-Инвест» за год отобрали 300 тонн электролома, около 15% которого пришлось на цветные и драгметаллы. Отсортированные электронные компоненты пойдут на создание новых микросхем, производство гаджетов и бытовой техники.

События, связанные с этим

Как это работает: машинное зрение

Сортируй по-умному: роботы и нейросети в борьбе с отходами

От песка до процессора

Сложно в это поверить, но современный процессор является самым сложным готовым продуктом на Земле – а ведь, казалось бы, чего сложного в этом куске железа?

Как и обещал – подробный рассказ о том, как делают процессоры… начиная с песка. Все, что вы хотели знать, но боялись спросить )

Я уже рассказывал о том, «Где производят процессоры» и о том, какие «Трудности производства» на этом пути стоят. Сегодня речь пойдет непосредственно про само производство – «от и до».

Производство процессоров

Когда фабрика для производства процессоров по новой технологии построена, у нее есть 4 года на то, чтобы окупить вложенные средства (более $5млрд) и принести прибыль. Из несложных секретных расчетов получается, что фабрика должна производить не менее 100 работающих пластин в час.

Вкратце процесс изготовления процессора выглядит так: из расплавленного кремния на специальном оборудовании выращивают монокристалл цилиндрической формы. Получившийся слиток охлаждают и режут на «блины», поверхность которых тщательно выравнивают и полируют до зеркального блеска. Затем в «чистых комнатах» полупроводниковых заводов на кремниевых пластинах методами фотолитографии и травления создаются интегральные схемы. После повторной очистки пластин, специалисты лаборатории под микроскопом производят выборочное тестирование процессоров – если все «ОК», то готовые пластины разрезают на отдельные процессоры, которые позже заключают в корпуса.

Уроки химии

Давайте рассмотрим весь процесс более подробно. Содержание кремния в земной коре составляет порядка 25-30% по массе, благодаря чему по распространённости этот элемент занимает второе место после кислорода. Песок, особенно кварцевый, имеет высокий процент содержания кремния в виде диоксида кремния (SiO₂) и в начале производственного процесса является базовым компонентом для создания полупроводников.

Первоначально берется SiO₂ в виде песка, который в дуговых печах (при температуре около 1800°C) восстанавливают коксом:

SiO₂ + 2C = Si + 2CO

Такой кремний носит название «технический» и имеет чистоту 98-99.9%. Для производства процессоров требуется гораздо более чистое сырье, называемое «электронным кремнием» — в таком должно быть не более одного чужеродного атома на миллиард атомов кремния. Для очистки до такого уровня, кремний буквально «рождается заново». Путем хлорирования технического кремния получают тетрахлорид кремния (SiCl₄), который в дальнейшем преобразуется в трихлорсилан (SiHCl₃):

3SiCl₄ + 2H₂ + Si ↔ 4SiHCl₃

Данные реакции с использованием рецикла образующихся побочных кремнийсодержащих веществ снижают себестоимость и устраняют экологические проблемы:

2SiHCl₃ ↔ SiH₂Cl₂ + SiCl₄
2SiH₂Cl₂ ↔ SiH₃Cl + SiHCl₃
2SiH₃Cl ↔ SiH₄ + SiH₂Cl₂
SiH₄ ↔ Si + 2H₂

Получившийся в результате водород можно много где использовать, но самое главное то, что был получен «электронный» кремний, чистый-пречистый (99,9999999%). Чуть позже в расплав такого кремния опускается затравка («точка роста»), которая постепенно вытягивается из тигля. В результате образуется так называемая «буля» — монокристалл высотой со взрослого человека. Вес соответствующий — на производстве такая дуля весит порядка 100 кг.

Слиток шкурят «нулёвкой» 🙂 и режут алмазной пилой. На выходе – пластины (кодовое название «вафля») толщиной около 1 мм и диаметром 300 мм (~12 дюймов; именно такие используются для техпроцесса в 32нм с технологией HKMG, High-K/Metal Gate). Когда-то давно Intel использовала диски диаметром 50мм (2″), а в ближайшем будущем уже планируется переход на пластины с диаметром в 450мм – это оправдано как минимум с точки зрения снижения затрат на производство чипов. К слову об экономии — все эти кристаллы выращиваются вне Intel; для процессорного производства они закупаются в другом месте.

Каждую пластину полируют, делают идеально ровной, доводя ее поверхность до зеркального блеска.

Производство чипов состоит более чем из трёх сотен операций, в результате которых более 20 слоёв образуют сложную трёхмерную структуру – доступный на Хабре объем статьи не позволит рассказать вкратце даже о половине из этого списка 🙂 Поэтому совсем коротко и лишь о самых важных этапах.

Итак. В отшлифованные кремниевые пластины необходимо перенести структуру будущего процессора, то есть внедрить в определенные участки кремниевой пластины примеси, которые в итоге и образуют транзисторы. Как это сделать? Вообще, нанесение различных слоев на процессорную подложу это целая наука, ведь даже в теории такой процесс непрост (не говоря уже о практике, с учетом масштабов)… но ведь так приятно разобраться в сложном 😉 Ну или хотя бы попытаться разобраться.

Фотолитография

Проблема решается с помощью технологии фотолитографии — процесса избирательного травления поверхностного слоя с использованием защитного фотошаблона. Технология построена по принципу «свет-шаблон-фоторезист» и проходит следующим образом:

— На кремниевую подложку наносят слой материала, из которого нужно сформировать рисунок. На него наносится фоторезист — слой полимерного светочувствительного материала, меняющего свои физико-химические свойства при облучении светом.
— Производится экспонирование (освещение фотослоя в течение точно установленного промежутка времени) через фотошаблон
— Удаление отработанного фоторезиста.

Нужная структура рисуется на фотошаблоне — как правило, это пластинка из оптического стекла, на которую фотографическим способом нанесены непрозрачные области. Каждый такой шаблон содержит один из слоев будущего процессора, поэтому он должен быть очень точным и практичным.

Иной раз осаждать те или иные материалы в нужных местах пластины просто невозможно, поэтому гораздо проще нанести материал сразу на всю поверхность, убрав лишнее из тех мест, где он не нужен — на изображении выше синим цветом показано нанесение фоторезиста.

Пластина облучается потоком ионов (положительно или отрицательно заряженных атомов), которые в заданных местах проникают под поверхность пластины и изменяют проводящие свойства кремния (зеленые участки — это внедренные чужеродные атомы).

Как изолировать области, не требующие последующей обработки? Перед литографией на поверхность кремниевой пластины (при высокой температуре в специальной камере) наносится защитная пленка диэлектрика – как я уже рассказывал, вместо традиционного диоксида кремния компания Intel стала использовать High-K-диэлектрик. Он толще диоксида кремния, но в то же время у него те же емкостные свойства. Более того, в связи с увеличением толщины уменьшен ток утечки через диэлектрик, а как следствие – стало возможным получать более энергоэффективные процессоры. В общем, тут гораздо сложнее обеспечить равномерность этой пленки по всей поверхности пластины — в связи с этим на производстве применяется высокоточный температурный контроль.

Так вот. В тех местах, которые будут обрабатываться примесями, защитная пленка не нужна – её аккуратно снимают при помощи травления (удаления областей слоя для формирования многослойной структуры с определенными свойствами). А как снять ее не везде, а только в нужных областях? Для этого поверх пленки необходимо нанести еще один слой фоторезиста – за счет центробежной силы вращающейся пластины, он наносится очень тонким слоем.

В фотографии свет проходил через негативную пленку, падал на поверхность фотобумаги и менял ее химические свойства. В фотолитографии принцип схожий: свет пропускается через фотошаблон на фоторезист, и в тех местах, где он прошел через маску, отдельные участки фоторезиста меняют свойства. Через маски пропускается световое излучение, которое фокусируется на подложке. Для точной фокусировки необходима специальная система линз или зеркал, способная не просто уменьшить, изображение, вырезанное на маске, до размеров чипа, но и точно спроецировать его на заготовке. Напечатанные пластины, как правило, в четыре раза меньше, чем сами маски.

Весь отработанный фоторезист (изменивший свою растворимость под действием облучения) удаляется специальным химическим раствором – вместе с ним растворяется и часть подложки под засвеченным фоторезистом. Часть подложки, которая была закрыта от света маской, не растворится. Она образует проводник или будущий активный элемент – результатом такого подхода становятся различные картины замыканий на каждом слое микропроцессора.

Собственно говоря, все предыдущие шаги были нужны для того, чтобы создать в необходимых местах полупроводниковые структуры путем внедрения донорной (n-типа) или акцепторной (p-типа) примеси. Допустим, нам нужно сделать в кремнии область концентрации носителей p-типа, то есть зону дырочной проводимости. Для этого пластину обрабатывают с помощью устройства, которое называется имплантер — ионы бора с огромной энергией выстреливаются из высоковольтного ускорителя и равномерно распределяются в незащищенных зонах, образованных при фотолитографии.

Там, где диэлектрик был убран, ионы проникают в слой незащищенного кремния – в противном случае они «застревают» в диэлектрике. После очередного процесса травления убираются остатки диэлектрика, а на пластине остаются зоны, в которых локально есть бор. Понятно, что у современных процессоров может быть несколько таких слоев — в таком случае на получившемся рисунке снова выращивается слой диэлектрика и далее все идет по протоптанной дорожке — еще один слой фоторезиста, процесс фотолитографии (уже по новой маске), травление, имплантация… ну вы поняли.

Характерный размер транзистора сейчас — 32 нм, а длина волны, которой обрабатывается кремний — это даже не обычный свет, а специальный ультрафиолетовый эксимерный лазер — 193 нм. Однако законы оптики не позволяют разрешить два объекта, находящиеся на расстоянии меньше, чем половина длины волны. Происходит это из-за дифракции света. Как быть? Применять различные ухищрения — например, кроме упомянутых эксимерных лазеров, светящих далеко в ультрафиолетовом спектре, в современной фотолитографии используется многослойная отражающая оптика с использованием специальных масок и специальный процесс иммерсионной (погружной) фотолитографии.

Логические элементы, которые образовались в процессе фотолитографии, должны быть соединены друг с другом. Для этого пластины помещают в раствор сульфата меди, в котором под действием электрического тока атомы металла «оседают» в оставшихся «проходах» — в результате этого гальванического процесса образуются проводящие области, создающие соединения между отдельными частями процессорной «логики». Излишки проводящего покрытия убираются полировкой.

Финишная прямая

Ура – самое сложное позади. Осталось хитрым способом соединить «остатки» транзисторов — принцип и последовательность всех этих соединений (шин) и называется процессорной архитектурой. Для каждого процессора эти соединения различны – хоть схемы и кажутся абсолютно плоскими, в некоторых случаях может использоваться до 30 уровней таких «проводов». Отдаленно (при очень большом увеличении) все это похоже на футуристическую дорожную развязку – и ведь кто-то же эти клубки проектирует!

Когда обработка пластин завершена, пластины передаются из производства в монтажно-испытательный цех. Там кристаллы проходят первые испытания, и те, которые проходят тест (а это подавляющее большинство), вырезаются из подложки специальным устройством.

На следующем этапе процессор упаковывается в подложку (на рисунке – процессор Intel Core i5, состоящий из CPU и чипа HD-графики).

Привет, сокет!

Подложка, кристалл и теплораспределительная крышка соединяются вместе – именно этот продукт мы будем иметь ввиду, говоря слово «процессор». Зеленая подложка создает электрический и механический интерфейс (для электрического соединения кремниевой микросхемы с корпусом используется золото), благодаря которому станет возможным установка процессора в сокет материнской платы – по сути, это просто площадка, на которой разведены контакты от маленького чипа. Теплораспределительная крышка является термоинтерфейсом, охлаждающим процессор во время работы – именно к этой крышке будут примыкать система охлаждения, будь то радиатор кулера или здоровый водоблок.

Сокет (разъём центрального процессора) — гнездовой или щелевой разъём, предназначенный для установки центрального процессора. Использование разъёма вместо прямого распаивания процессора на материнской плате упрощает замену процессора для модернизации или ремонта компьютера. Разъём может быть предназначен для установки собственно процессора или CPU-карты (например, в Pegasos). Каждый разъём допускает установку только определённого типа процессора или CPU-карты.

На завершающем этапе производства готовые процессоры проходят финальные испытания на предмет соответствия основным характеристикам – если все в порядке, то процессоры сортируются в нужном порядке в специальные лотки – в таком виде процессоры уйдут производителям или поступят в OEM-продажу. Еще какая-то партия пойдет на продажу в виде BOX-версий – в красивой коробке вместе со стоковой системой охлаждения.

The end

Теперь представьте себе, что компания анонсирует, например, 20 новых процессоров. Все они различны между собой – количество ядер, объемы кэша, поддерживаемые технологии… В каждой модели процессора используется определенное количество транзисторов (исчисляемое миллионами и даже миллиардами), свой принцип соединения элементов… И все это надо спроектировать и создать/автоматизировать – шаблоны, линзы, литографии, сотни параметров для каждого процесса, тестирование… И все это должно работать круглосуточно, сразу на нескольких фабриках… В результате чего должны появляться устройства, не имеющие права на ошибку в работе… А стоимость этих технологических шедевров должна быть в рамках приличия… Почти уверен в том, что вы, как и я, тоже не можете представить себе всего объема проделываемой работы, о которой я и постарался сегодня рассказать.

Ну и еще кое-что более удивительное. Представьте, что вы без пяти минут великий ученый — аккуратно сняли теплораспределительную крышку процессора и в огромный микроскоп смогли увидеть структуру процессора – все эти соединения, транзисторы… даже что-то на бумажке зарисовали, чтобы не забыть. Как думаете, легко ли изучить принципы работы процессора, располагая только этими данными и данными о том, какие задачи с помощью этого процессора можно решать? Мне кажется, примерно такая картина сейчас видна ученым, которые пытаются на подобном уровне изучить работу человеческого мозга. Только если верить стэнфордским микробиологам, в одном человеческом мозге находится больше «транзисторов», чем во всей мировой IT-инфраструктуре. Интересно, правда?

BONUS

Хватило сил дочитать до этого абзаца? ) Поздравляю – приятно, что я постарался не зря. Тогда предлагаю откинуться на спинку кресла и посмотреть всё описанное выше, но в виде более наглядного видеоролика – без него статья была бы не полной.

Эту статью я писал сам, пытаясь вникнуть в тонкости процесса процессоростроения. Я к тому, что в статье могут быть какие-то неточности или ошибки — если найдете что-то, дайте знать. А вообще, чтобы окончательно закрепить весь прочитанный материал и наглядно понять то, что было недопонято в моей статье, пройдите по этой ссылке. Теперь точно всё.

Успехов!

• Блог компании Intel
• Производство и разработка электроники
• Научно-популярное
• Процессоры

Золото и другие драгметаллы в компьютерах

Вас вряд ли удивит тот факт, что, золото, платина, серебро и палладий содержится в обычном персональном компьютере. Даже в клавиатуре, блоке питания, вентиляторе процессора, помимо цветных металлов, правда в очень небольших количествах, содержится серебро.

Количество драгметаллов, необходимое для производства компьютеров, неизменно уменьшается. В итоге содержание золота в компьютере по мере их модернизации сокращается и извлечь золото и серебро из перерабатываемой техники становится все сложнее. В связи с этим необходимо совершенствовать методы и технологии нахождения и переработки драгметаллов в компьютере и электронике. Не менее важно постоянно пополнять информационную базу, относяющуюся к технологиям применения драгоценных металлов в современной промышленности и производстве компьютерной техники.

Вас вряд ли удивит тот факт, что, золото, платина, серебро и палладий содержится в обычном персональном компьютере. Даже в клавиатуре, блоке питания, вентиляторе процессора, помимо цветных металлов, правда в очень небольших количествах, содержится серебро.

В виде тонкого слоя напыления, золото можно (пока все еще часто) встретить в современных переферийных устройствах, и, конечно — в специализированных комплектующих и аксессуарах. В компьютерных решениях, связанных с критичными вычислениями, предельно допустимыми нагрузками, большим объемом обрабатываемых данных, высокоточном воспроизведении звука — в областях технологии, находящейся на пике возможностей, находится применение уникальным свойствам благородных металлов.

Многим аналитикам и экспертам по добыче золота представляется способ извлечения золота из отслуживших компьютеров и бытовой техники одним из самых перспективных. Золото продолжает оставаться твердой валютой и золотосодержащие отходы, среди которых большую долю занимают компьютеры, бытовая техника и электроника, растут в цене вместе с ценами на золото. Даже временные небольшие падения цен на золото, которые наблюдались в последее время, аналитики относят к коррекции динамики, отмечая при этом что цены на золото могут вырасти в ближайшие 5 лет с 2500 до 3500 долларов за тройскую унцию. По самым смелым прогнозам цены могут вырасти до 4000 долларов.

Будет правильным отметить, что содержание драгметаллов в современном компьютере может оказаться совсем мизерным. Зачастую, общая стоимость всех содержащихся в компьютере драгметаллов не достаточна для того, чтобы окупить лишь транспортные расходы на отправку в пункт утилизации. Прежде всего, в этой заметке, рассмотрим содержание драгметаллов в компьютере, как в изделии массового производства и значение, которое имеет утилизация. В тексте ниже, также обратим внимание на компоненты и детали компьютера с наибольшим содержанием драгоценных металлов.

Драгметаллы широко применяются в современных компьютерах и электронике

Наряду с ростом цен на золото, серебро, платину и палладий — их потребление не уменьшается. И даже напротив, несмотря на развитие технологий, минитюаризации электроники и появление новых сплавов, позволяющих сократить использование этих благородных металлов. Примечательно и то, что постоянно увеличивается количество высокотехнологичной техники, а ее моральное устаревание происходит все чаще. Не так давно компьютеры стали привычным аттрибутом преуспевающей фирмы, вскоре — организации любого масштаба, а теперь их можно встретить в любом доме и у каждого члена семьи он персональный. Парк компьютеров растет и обновляется, и этот процесс все еще набирает обороты.

В итоге общее потребление драгоценных металлов производственными компаниями во всем мире постоянно увеличивается. Ежегодное потребление золота компьютерной промышленностью доходит до нескольких сотен тон. Между тем, в мире уже наблюдается дефицит не только металлов и пластмасс, но и энергетического сырья. Вопросы утилизации компьютерной техники и электроники становятся все более актуальными с экономической и экологической точек зрения. На рынок выходят организации и предприятия, специализирующиеся на переработке и утилизации компьютеров и электроники. Компании, которым требуется утилизация компьютерной техники, не складируют устаревшее оборудование, а обращаются к профессиональным компаниям-переработчикам. Во всем мире сознательные владельцы утилизируют устаревшие и сломанные компьютеры, тем самым выступая против зарывания в землю во всех смыслах драгоценных и одновременно токсичных отходов. В отрасли задействуются крупные промышленные предприятия, занимающиеся восстановлением пластмасс, цветных и драгоценных металлов. Утилизация и переработка компьютеров с восстановлением драгметаллов — уже не просто выгодное начинание, но и необходимость сегодняшнего дня.

Но, на сегодняшний день, только для того чтобы сдать на утилизацию старый компьютер потребуется затратить в разы больше, чем получается по результатам переработки, в т.ч. учитывая добытые из старого компьютера драгметаллы. Важно знать, что можно сдать, в каком количестве это принимается, в каком виде и каким способом это лучше всего транспортировать. Для жителей крупных городов скорее всего эти вопросы не стоят так остро. Но в некоторых регионах полностью отсутствуют специализированные предприятия, занятые переработкой и утилизацией. Другими словами, необходимо учитывать условия, при которых процесс утилизации будет оставаться рентабельным.

С экономической точки зрения выгодно сдавать килограммы изделий. Для сохранения экологии — важно каждое утилизированное, а не зарытое в землю изделие. Устаревшие компьютеры, выброшенные на свалку — это не только выброшенные драгметаллы, золото, серебро, платина и палладий, а также цветные металлы в достаточно больших количествах. Груды промышленных отходов и различного электронного мусора представляют реальную опасность для окружающей среды. Эти накаплевыемые годами токсичные отходы несут в себе скрытую угрозу, отравляют почву и воду.

Драгметаллы в современном компьютере

Дагоценные металлы напылены на контакты оперативной памяти, содержатся в некоторых чипах и микросхемах, жестких дисках, флоппи-дисководах и приводах CD-дисков (CD-ROM), контроллерах. Благородные металлы применяются повсеместно, но их содержание в современных домашних и офисных компьютерах, как правило, ничтожно мало. Наибольшее содержание золота, серебра и палладия в комплектующих продвинутых профессиональных серий.

Среди таких комплектующих можно выделить процессоры INTEL PRO-серий, серверные процессоры, оперативную память, полноразмерные материнские платы, профессиональные звуковые и видеокарты, серверное оборудование.

Некоторые их этих компонентов и устройств могут стать предметом коллекционирования, поэтому рекомендуем изучить спрос на них на вторичном рынке, узнать цены на барахолках и аукционах. Профессиональные комплектующие, в особенности такие как оборудование связи, специализированные контроллеры и платы, студийные звуковые карты, меньше подвержены моральному старению, часто служат долгие годы и не обесцениваются как остальные компоненты компьютера.

Наибольшее содержание золота в современном компьютере приходится на его главные компоненты, которыми являются материнская плата и процессор. Данные устройства, представляющие архитектуру компьютера, являются самыми технически сложными и нагруженными. Материнская плата выполняет роль координатора размещенных на ней функционально разных устройств. Золото нанесено тонким слоем в несколько микрон на разъемы и контакты материнской платы. Материанская плата содержит золото практически во всех элементах, начиная от разъемов IDE, PCI, уже устаревших слотах ISA, AGP и современных PCI-EXPRESS, сокетах процессора, слотах оперативной памяти и заканчивая портами и перемычками.

Золото в процессоре компьютера

Процессор, является главным устройством компьютера, выполняющим всю его основную (вычислительную) работу. Его также стоит выделить в качестве компонента, содержащего драгметаллы.

Рассмотрим содержание золота в граммах в 1 кг процессоров

Cyrix Cx486 — 5.17 грамм
IBM 5×86C — 4.8 грамм
486 DX2-80 — 4.3 грамм
i 486 SX — 4.2 грамм
i 486 TX486DLC — 6.72 грамм
AMD — 6.15 грамм
Cyrix 6×86 — 4.83 грамм
IBM 6×86MX PR200 — 5.75 грамм
Cyrix MII— 4.32 грамм
Intel Pentium — 8.00 грамм
Pentium PRO — 11.40 грамм
WinChip C6-PSME200GA — 5.80 грамм
Intel i435 DX4 — 8.50 грамм
Intel i486 — 8.60 грамм
i processor — 6.80 грамм
Intel Pentium MMX — 4.00 грамм
AMD-K6-2 — 5.00 грамм
AMD (коричневый корпус)— 7.90 грамм

Драгметаллы в процессорах советского производства

Если вспомнить о моделях процессоров советского производства, то разница в содержании драгметаллов по сравнению с современными образцами, в особенности золота, будет весьма значительной. Здесь уже имеет большое значение содержание драгметаллов в одном изделии. Из тех сохранившихся процессоров, что еще можно встретить в большом количестве — советские клоны процессоров X86-архитектуры, а также различные процессоры для военного применения.

Металлы, используемые в процессорах: свойства и особенности

Процессоры, являющиеся главными компонентами компьютеров и других электронных устройств, содержат в себе множество различных материалов. Однако главными и наиболее значимыми являются металлы, которые обеспечивают эффективную работу процессора и его высокую производительность.

Одним из основных металлов, используемых в процессорах, является кремний. Кремний является основным материалом для создания полупроводниковых элементов процессора, таких как транзисторы. Материал обладает такими полезными свойствами, как высокая электропроводность и возможность изменения своих характеристик при помощи примесей. Кремниевые транзисторы обеспечивают высокую скорость работы процессора, что позволяет обрабатывать огромные объемы информации.

Кроме кремния, процессоры также содержат в себе алюминий. Алюминий используется для создания различных элементов охлаждения процессора, таких как радиаторы и тепловые трубки. Материал обладает высокой теплопроводностью и отлично рассеивает тепло, что позволяет поддерживать оптимальную температуру работы процессора и предотвращает его перегрев.

Однако кремний и алюминий не являются единственными металлами, которые используются в процессорах. Процессоры также содержат в себе медь, золото, серебро и другие металлы, которые используются в различных компонентах процессора, таких как контакты, выводы и соединительные элементы. Каждый из этих металлов обладает своими уникальными свойствами, которые позволяют обеспечивать эффективную работу процессора и его долговечность.

В целом, использование различных металлов в процессорах обеспечивает их высокую производительность, эффективность и надежность. Благодаря уникальным свойствам каждого материала процессоры способны обрабатывать огромные объемы информации и выполнять сложные вычисления в кратчайшие сроки. Поэтому выбор металлов является одним из ключевых шагов при разработке процессоров, которые являются основой современных технологий и вычислительной мощности.

Металлы в процессорах

Процессоры, или центральные процессоры (ЦП), являются одним из основных компонентов компьютера. Они отвечают за выполнение всех вычислений и управление другими компонентами системы. Для своей работы процессоры требуют различных материалов, включая металлы.

В процессорах применяются различные металлы для разных компонентов. Основные металлы, применяемые в процессорах, включают:

• Серебро (Ag): Серебро широко используется в процессорах для проводниковых контактов и межсоединений. Оно имеет высокую электропроводность и отлично подходит для передачи сигналов между различными частями процессора.
• Медь (Cu): Медь также используется для проводниковых контактов и межсоединений, благодаря своей высокой электропроводности и прочности. Она всегда была широко применяется в электронике и считается одним из наиболее эффективных материалов для передачи электрического тока.
• Алюминий (Al): Алюминий часто применяется в корпусах процессоров из-за своей легкости и теплоотводящих свойств. Он помогает охлаждать процессор и предотвращает его перегрев.
• Золото (Au): Золото применяется в процессорах для создания контактов между различными компонентами. Оно имеет высокую стойкость к окислению и идеально подходит для создания надежных электрических контактов.

Кроме этих основных металлов, в процессорах могут применяться и другие материалы, такие как кремний (Si) для создания полупроводниковых компонентов, а также различные сплавы и покрытия для улучшения проводимости и защиты от окисления.

Использование различных металлов в процессорах позволяет достигнуть максимальной производительности и надежности вычислительной системы. Каждый материал имеет свои уникальные характеристики, которые оптимизируют работу процессора в соответствии с его конкретными требованиями.

Основные компоненты

Процессоры — это сложные электронные устройства, состоящие из нескольких основных компонентов. Рассмотрим каждый из них:

Ядро процессора

Ядро процессора является основным вычислительным блоком. Оно выполняет все основные операции процессора, включая выполнение инструкций и выполнение арифметических операций. Ядро процессора обычно содержит несколько исполнительных блоков, называемых ядрами исполнения, которые могут обрабатывать несколько потоков инструкций одновременно.

Кэш-память

Кэш-память — это быстрая память, расположенная непосредственно на процессоре, которая используется для хранения данных и инструкций, наиболее часто используемых процессором. Она ускоряет доступ к данным и инструкциям, что увеличивает производительность процессора.

Регистры процессора

Регистры процессора — это небольшие, но очень быстрые памяти, которые используются для временного хранения данных и инструкций. Они обычно встроены в сам процессор и используются для выполнения операций процессора, таких как арифметические и логические операции.

Шина данных

Шина данных — это коммуникационный путь, который позволяет передавать данные между различными компонентами процессора. В процессоре данные передаются между различными блоками, такими как ядро процессора, кэш-память и оперативная память.

Шина адресов

Шина адресов — это коммуникационный путь, который позволяет указать адрес памяти, куда нужно записать или с которого нужно прочитать данные. Шина адресов также позволяет указывать адрес регистров процессора, чтобы выполнить операцию с данными, хранящимися в регистре.

Устройства ввода-вывода

Устройства ввода-вывода — это компоненты, которые позволяют процессору взаимодействовать с внешними устройствами, такими как клавиатура, мышь, монитор и принтер. Процессор обменивается данными с устройствами ввода-вывода через специальные порты и контроллеры.

Микрокод

Микрокод — это набор маленьких инструкций, которые исполняются процессором для выполнения сложных операций. Микрокод находится на уровне ниже языка ассемблера и позволяет процессору выполнять сложные операции, такие как управление памятью или взаимодействие с устройствами ввода-вывода.

Логика управления

Логика управления — это часть процессора, которая координирует работу всех остальных компонентов. Она управляет передачей данных и инструкций между компонентами процессора, а также синхронизирует и координирует работу процессора в целом.

Оперативная память

Оперативная память — это память, в которой хранится текущая информация, с которой работает процессор. Она используется для хранения данных и инструкций, которые процессор активно использует в текущий момент. Оперативная память часто представлена в виде модулей памяти, которые физически устанавливаются на материнской плате компьютера.

Применяемые металлы

Процессор — это сложное устройство, состоящее из различных компонентов, выполненных из разных материалов. Некоторые из этих компонентов изготавливаются из специальных металлов, обладающих определенными характеристиками. Рассмотрим основные металлы, применяемые в процессорах.

1. Кремний (Si)

Кремний является основным материалом при создании полупроводниковых элементов, таких как транзисторы, которые составляют основу процессора. Кремниевые чипы изготавливаются путем использования кристаллического кремния, обработанного с использованием различных техник, таких как ионная имплантация и травление. Это позволяет создавать сложные структуры, необходимые для работы процессора.

2. Медь (Cu)

Медь часто используется в процессорах как материал для проводников из-за своей высокой электрической проводимости. Медные проводники позволяют эффективно передавать сигналы между различными компонентами процессора. Кроме того, медь имеет хорошую теплопроводность, что позволяет отводить излишнюю тепловую энергию от горячих компонентов процессора.

3. Золото (Au)

Золото используется в процессорах как материал для контактных площадок и покрытий. Оно обладает высокой электропроводностью и химической инертностью, что позволяет создавать надежные электрические контакты. Кроме того, золото устойчиво к окислению и коррозии, что помогает защитить контактные площадки от воздействия влаги и других агрессивных факторов.

4. Алюминий (Al)

Алюминий используется в процессорах для создания радиаторов и других охлаждающих элементов. Алюминиевые радиаторы обладают высокой теплопроводностью и легкостью, что позволяет эффективно отводить тепло от горячих компонентов процессора и предотвращать его перегрев.

5. Свинец (Pb)

Свинец используется в процессорах как материал для припоя, который используется для соединения различных компонентов. Свинцовый припой обладает низкой температурой плавления и хорошей пластичностью, что делает его удобным для монтажа элементов на плату и ремонта. Однако, из-за своей токсичности, использование свинцового припоя становится все более ограниченным из-за экологических соображений.

6. Никель (Ni)

Никель часто используется в процессорах для создания защитных покрытий на контактных площадках. Никелирование позволяет создать покрытие, которое защищает контактные площадки от окисления и коррозии, а также обеспечивает надежные электрические соединения.

7. Платина (Pt)

Платина используется в процессорах в качестве катализатора при различных химических процессах, связанных с созданием полупроводниковых элементов. Использование платины позволяет ускорить эти процессы и повысить качество производимых компонентов.

8. Титан (Ti)

Титан используется в процессорах в качестве материала для создания корпусов и других структурных элементов. Титан обладает высокой прочностью и низким весом, что позволяет создавать прочные и легкие корпуса для процессоров.

В процессорах применяются различные металлы, каждый из которых обладает определенными характеристиками, необходимыми для работы устройства. Их использование позволяет создавать процессоры с высокими характеристиками производительности, надежности и эффективности.

Свойства металлов

Металлы обладают рядом особыми свойств, которые делают их идеальными материалами для использования в процессорах. Среди наиболее важных свойств металлов можно выделить следующие:

1. Электропроводность: Металлы хорошо проводят электрический ток. Это свойство позволяет использовать их в проводниках и контактах процессора.
2. Теплопроводность: Металлы обладают высокой теплопроводностью, что позволяет эффективно отводить тепло, производимое процессором, и предотвращать перегрев.
3. Пластичность: Металлы можно легко формировать и обрабатывать, что позволяет создавать сложные структуры внутри процессора.
4. Прочность: Металлы обладают высокой прочностью, что позволяет им выдерживать механические нагрузки и защищать внутренние компоненты процессора.
5. Устойчивость к окислению: Многие металлы обладают высокой устойчивостью к окислению и коррозии, что позволяет им сохранять свои свойства в течение длительного времени.

В процессорах используются различные металлы, такие как алюминий, медь и кремний. Каждый из этих металлов имеет свои особенности и применяется в зависимости от требуемых свойств и характеристик процессора.

Примеры металлов, используемых в процессорах:

Это лишь несколько примеров металлов, которые применяются в процессорах. Комбинация различных металлов позволяет создавать процессоры с оптимальными свойствами и производительностью.

Характеристики компонентов

Процессоры состоят из нескольких основных компонентов, каждый из которых имеет свои характеристики и функциональные особенности:

1. Ядро процессора

Описание: Ядро процессора является главным вычислительным компонентом, отвечающим за выполнение команд и обработку данных.

Характеристики: Количество ядер может варьироваться от одного до нескольких десятков. Количество ядер влияет на параллелизм выполнения задач и производительность процессора. Также важными характеристиками ядра являются тактовая частота, кэш-память и архитектура.

2. Кэш-память

Описание: Кэш-память используется для временного хранения данных, которые процессор использует наиболее часто. Это позволяет ускорить доступ к данным и повысить производительность процессора.

Характеристики: Кэш-память подразделяется на несколько уровней (L1, L2, L3), каждый из которых имеет разную емкость и скорость доступа к данным. Обычно более низкие уровни имеют меньшую емкость, но более высокую скорость доступа, чем более высокие уровни.

3. Регистры

Описание: Регистры — это небольшие памяти, которые располагаются непосредственно внутри ядра процессора и служат для хранения промежуточных и вспомогательных данных, а также специальных значений и флагов.

Характеристики: Количество и типы регистров могут различаться в зависимости от архитектуры процессора. Обычно регистры бывают общего назначения, специального назначения (например, для работы с числами с плавающей точкой) и системные (хранятся в них адреса инструкций и данных).

4. Шина данных и шина адреса

Описание: Шина данных и шина адреса — это коммуникационные линии, которые связывают различные компоненты процессора и позволяют передавать данные и адреса памяти между ними.

Характеристики: Ширина шины данных определяет максимальный объем данных, который можно передать за один такт. Ширина шины адреса определяет максимальный объем памяти, к которой может обратиться процессор.

5. Управляющая логика

Описание: Управляющая логика отвечает за управление работой процессора: декодирует и исполняет команды, управляет выполнением инструкций, управляет доступом к памяти и т. д.

Характеристики: Управляющая логика обычно имеет встроенные специализированные блоки, такие как блок управления памятью, блок управления умножением и другие, которые отвечают за конкретные операции и функции.

Значимость металлов в процессорах

Металлы играют важную роль в процессорах, которые являются основными компонентами компьютеров и других электронных устройств. Процессоры состоят из различных элементов, каждый из которых выполняет определенную функцию и зависит от металлов.

Основные металлы, используемые в процессорах:

1. Кремний (Si) — основной материал, используемый для создания базовых структур процессора. Кристаллический кремний обладает полупроводниковыми свойствами, что позволяет создавать транзисторы и другие элементы на его основе. Он широко применяется из-за своей эффективности и надежности.
2. Алюминий (Al) — используется для создания микросхем и проводящих элементов в процессоре. Алюминий имеет хорошую электропроводность и гарантирует низкое сопротивление электрическому току.
3. Медь (Cu) — применяется для создания проводников и контактных площадок в процессоре. Медь обладает высокой электропроводностью и теплопроводностью, что позволяет эффективно передавать электрический ток и управлять теплом внутри процессора.
4. Золото (Au) — используется для покрытия контактных площадок и выводов процессора. Золото имеет отличную электропроводность и химическую стабильность, что обеспечивает надежную связь между процессором и другими компонентами системы.
5. Кобальт (Co) — применяется для создания магнитных материалов, используемых в некоторых типах процессоров, таких как магнитные жесткие диски.

Каждый металл в процессоре играет свою уникальную роль и необходим для обеспечения надежной работы устройства. Их сочетание и оптимальное использование позволяют создавать процессоры с высокой производительностью и надежностью.

Важно отметить, что металлы не являются единственными компонентами процессора, и в процессе его производства используются и другие материалы, такие как полимеры и керамика.

Вопрос-ответ

Какие металлы чаще всего используются в процессорах?

В процессорах чаще всего применяются такие металлы, как кремний, алюминий и медь.

Каковы основные характеристики кремния в процессорах?

Кремний является основным материалом, используемым в процессорах, так как он обладает высокой электропроводностью, термической стабильностью и способностью образовывать полупроводниковые структуры.

Какую роль играет алюминий в процессорах?

Алюминий используется в процессорах для создания проводящих элементов и тепловых радиаторов. Он обладает хорошей теплопроводностью, что позволяет эффективно охлаждать процессор и предотвращать его перегрев.