Prozessoren

Intel Core i7-8700K unter dem Rasterelektronenmikroskop

Schon häufiger haben wir an dieser Stelle über die Dieshots von der8auer und OC_Burner gesprochen, die immer wieder einen interessanten Einblick in die Hardware geben. GPUs und CPUs besitzen inzwischen mehrere Milliarden Transistoren und sind extrem komplex. Solche detaillierten Aufnahmen können zumindest einen Teil der Komplexität aufzeigen.

Roman Hartung alias der8auer hat sich neben einem normalen optischen Mikroskop nun einmal an ein Rasterelektronenmikroskop oder kurz REM gesetzt und in Zusammenarbeit mit der Hochschule Heilbronn einen Intel Core i7-8700K durchleuchtet. In einem REM wird ein Elektronenstrahl in einem bestimmten Muster über das vergrößert abzubildende Objekt geführt (gerastert). Durch die geringere Wellenlänge des Elektronenstrahls lassen sich deutlich kleinere Strukturen abbilden, als dies mit einfachem Licht der Fall ist. Dazu wurde der Core i7-8700K zunächst einmal bis zum Chip angeschliffen und dabei immer feinere Schleifpapiere verwendet.

Auf den Aufnahmen sind die einzelnen Schichten im Aufbau eines solches Prozessors sehr schön zu erkennen. Dieser sitzt auf einer Leiterplatte, die wiederum auf der Rückseite einige SMD-Widerstände verbindet. Die Dicke liegt insgesamt bei etwa 0,8 mm. In der Leiterplatte befinden sich neun verschiedene Schichten. Darunter ist der eigentliche Prozessor aus Silizium, der bei 33-facher Vergrößerung noch keine einzelnen Strukturen erkennen lässt. Die zylindrischen, hellen Elemente in der Leiterplatte sind die Verbindungen (µBumps). Diese verbinden den Prozessor mit der Leiterplatte. Der eigentliche Prozessor sitzt darunter und ist selbst bei 300-facher Vergrößerung nur ein dünner Bereich, der sich eigentlich nur durch die hellere Farbe vom Rest des Bildes abhebt.

Mit dem ersten Rasterelektronenmikroskop der Hochschule Heilbronn waren die Möglichkeiten damit ausgeschöpft und es wurde auf ein weiteres gewechselt, welches eine bessere Analysefähigkeit aufweist und damit die Bilder etwas deutlicher macht. Bei einer Vergrößerung um den Faktor 430 sind dann aber immer noch nur die einzelnen Schichten des Prozessors im Silizium zu erahnen. Erst bei 4.000-facher Vergrößerung kann man diese dann genauer erkennen. Damit ist man aber immer noch weit davon entfernt einzelne Transistoren erkennen zu können.

Die Aufnahmen dienen dazu, sich einmal ein Bild davon zu machen, über welche Strukturgrößen wir bei der Fertigung eines modernen Prozessors sprechen. Selbst bei 4.000-facher Vergrößerung sind wir noch weit davon entfernt, die eigentlichen Transistoren zu sehen.