How are microchips made? - George Zaidan and Sajan Saini

Traductor: Grecia Borges Revisor: Sebastian Betti

This is a computer chip, magnified 500 times.

Es un chip de ordenador, ampliado 500 veces.

What you’re looking at is the top of a computing city,

Lo que estamos viendo es la cima de una ciudad informática,

with distinct neighborhoods for different functions.

con distintos barrios para diferentes funciones.

They’re linked by up to 100 kilometers of ultra-thin copper lines,

Conectados por hasta 100 kilómetros de líneas de cobre ultrafinas

running across 10 or more stacked levels.

que se extienden a lo largo de 10 o más niveles apilados.

At the very bottom, billions of electronic devices

En la parte inferior, billones de dispositivos

generate the digital traffic that pulses across the chip.

generan el tráfico digital que circula por el chip.

The most common of these devices is called a transistor;

El más común de estos dispositivos se llama transistor;

it’s a switch that allows current to flow if it receives a voltage.

es un interruptor que permite que la corriente fluya si recibe un voltaje.

Transistors can be as small as 20 nanometers,

Los transistores pueden ser tan pequeños como 20 nanómetros

and more than 50 billion of them can fit on a single chip.

y caben más de 50 mil millones de ellos en un solo chip.

Globally, we produce more than a trillion computer chips every year.

A nivel mundial, producimos más de un billón de chips de computadora cada año.

That’s about 20 trillion transistors built every second,

Eso equivale a unos 20 billones de transistores que se fabrican cada segundo,

and it’s done in fewer than 500 fabrication plants, known as fabs.

y se fabrica en menos de 500 fábricas, conocidas como “fabs”

How do we build so many tiny, intricately-connected devices,

¿Cómo podemos construir tantos dispositivos diminutos y conectados

so incredibly fast?

con una rapidez tan increíble?

The answer involves a technology called photolithography,

La respuesta pasa por una tecnología llamada fotolitografía,

which helps us build all the devices on a chip simultaneously.

que nos ayuda a construir todos los dispositivos a un chip simultáneamente.

It’s like constructing all the buildings in a city at the same time.

Es como construir todos los edificios de una ciudad al mismo tiempo.

And with no tiny construction crews to help,

Y sin la ayuda de pequeños constructores,

we build using light as a measuring and sculpting tool.

construimos utilizando la luz como herramienta de medición y escultura.

The process starts with a wafer of silicon,

El proceso comienza con una lámina de silicio,

which is doused in solvents and acids to strip it clean before entering a furnace.

que se rocía con disolventes y ácidos para limpiarla antes de entrar en el horno.

Here, oxygen gas reacts with the wafer to form a layer of silicon dioxide.

Aquí, oxígeno reacciona con la oblea para formar una capa de dióxido de silicio

Then, a liquid called “photoresist” is spun on and baked to harden.

Luego, un líquido llamado “photoresist” se agita y hornea para que se endurezca.

Next, ultraviolet light selectively illuminates the wafer,

A continuación, luz ultravioleta ilumina selectivamente la oblea

by passing through or reflecting off a specialized mask.

atravesando una máscara especializada en ella.

In the lit areas, a reaction weakens the photoresist’s chemical bonds.

En zonas iluminadas, una reacción debilita sus enlaces químicos

The wafer is doused in another chemical to wash away that weakened photoresist,

La oblea se rocía con otra sustancia química lavando la capa debilitada

leaving an image of the mask.

dejando una imagen de la máscara.

And an etching machine’s reactive gases remove the exposed oxide,

Además, los gases reactivos de una máquina de grabado eliminan el óxido expuesto,

creating windows that drill the mask’s pattern down to the wafer surface.

creando ventanas que perforan el patrón hasta la superficie de la oblea.

An implanter then accelerates boron or phosphorus ions

Luego, un implantador acelera los iones de boro o fósforo

and slams them into the patterned openings.

y choca contra las aberturas estampadas.

These atoms form electropositive or electronegative regions

Estos átomos forman regiones electropositivas o electronegativas

that change silicon’s conductivity,

que cambian la conductividad del silicio,

creating the foundation of the transistor switch.

creando la base del interruptor del transistor.

The etched oxide windows, however, create hill-and-valley features.

Sin embargo, las ventanas de óxido grabadas crean como colinas y valles.

Before the next level of copper lines are added,

Antes de añadir el siguiente nivel de líneas de cobre,

this one’s uneven lines must be polished flat,

ésta deben pulirse de forma plana,

to near-atomic precision, using a sophisticated grinding process

con una precisión casi atómica, mediante un sofisticado proceso de rectificado

called chemical mechanical polishing, or CMP.

llamado pulido mecánico químico o CMP.

CMP uses a controlled slurry of sub-micron ceramic particles

CMP utiliza una mezcla controlada de subpartículas cerámicas para

to gently scrape and flatten the bumpy features.

aplanar y raspar suavemente las partes irregulares.

These fab tools, and many others, are used hundreds of times on a wafer,

Estas herramientas, y muchas otras, se utilizan cientos de veces en una oblea

to create and link transistors into computing logic gates,

para crear transistores y conectarlos a los portales de lógica

and to make connected neighborhoods for memory storage and computation.

Y crear vecindarios conectados de memoria de almacenaje y computación

Fabs run around the clock,

“Fabs” corren a través del día

and it takes about three months to transform a single wafer from pure silicon

y toma 3 meses para transformar una sola oblea a puro silicio

into hundreds of chips.

en cientos de chips.

With this continuous operation,

Con funcionamiento continuo,

fabs consume huge amounts of electricity, water, solvents, acids, bases,

estas consumen enormes cantidades de electricidad,

agua, solventes, ácidos, bases

process gases, and precious metals.

gases procesados y metales preciosos

Wafers are processed in ultra-high purity tool chambers,

Las obleas se procesan en cámaras de herramientas de altísima pureza,

maintained by pumps running constantly,

mantenidas por bombas que corren constantemente,

to sustain a vacuum that resembles deep space.

para mantener un vacío parecido al espacio profundo.

High-temperature furnaces never turn off.

Los hornos de alta temperatura nunca se apagan.

Fab air handlers constantly expel filtered air

El sistema de aire expulsan constantemente el aire filtrado

to corral dust and tiny particles away from wafers.

para aislar el polvo y las partículas diminutas de las obleas.

This takes a lot of electricity.

Esto requiere mucha electricidad.

The chemicals and purified water used in cleaning

Los químicos y agua purificada que se utilizan en limpieza

create nearly five gallons of waste per wafer run—

generan casi cinco galones de residuos por ciclo de oblea,

which needs to be filtered and pH treated.

que es necesario filtrar y tratar el pH.

Meanwhile, CMP slurries are continually flushed with water

Mientras tanto, las lechadas de CMP se lavan continuamente con agua

to keep their fine particles from forming chunks

para evitar que sus partículas finas coagulen

that would tear apart the fragile copper lines.

que podrían romper las frágiles líneas de cobre.

This adds five times more liquid waste.

Esto añade cinco veces más residuos líquidos.

Fabs plow through vast amounts of nitrogen and helium gas to run their tools.

Estas fábricas consumen grandes cantidades nitrógeno y helio para sus herramientas.

And other gases used and generated in these tools are greenhouse contributors.

Otros gases usados con estas herramientas son contribuyentes al efecto invernadero

To minimize their emission,

Para minimizar emisiones,

machines called scrubbers decompose and dissolve some gaseous byproducts

máquinas denominadas depuradoras descomponen algunos subproductos

into treatable wastewater.

gaseosos en agua residual

That uses more electricity, and more water.

Eso consume más electricidad y más agua.

As computing complexity grows,

Como aumenta la complejidad

more copper and precious metals are needed to link up chips.

Se requiere más cobre y metales preciosos para conectar los chips

And new problems arise:

Y surgen nuevos problemas:

today, PFAS-based photoresists are essential to make ever-smaller features.

hoy “photoresists” basadas en PFAS son esenciales para crear aspectos micro

But PFAS waste in the environment is ending up in our bodies,

Pero, desperdicio de PFAS presentes terminan en nuestros cuerpos

and it may be harmful.

y pueden ser dañinas

Computer chips are modern marvels that have transformed our world—

Chips de computadora son maravillas que han transformado el mundo

and the factories that build them are themselves engineering wonders.

y fábricas que las crean son en sí mismas maravillas de la ingeniería.

But as our demand for chips accelerates,

Pero a medida que aumenta la demanda de chips,

their fabrication is hitting hard sustainability limits.

su fabricación está chocando estrictos límites de sostenibilidad.

Already, some places are beginning to ration water to farmers,

Algunos lugares ya están empezando a racionar el agua para los agricultores,

in favor of running fabs.

en favor de uso de estas fábricas.

For the sake of the future of computing and our environment,

Por el bien del futuro tecnológico y ambiental, las fábricas del

tomorrow’s leaner, cleaner, and greener fabs

mañana que sean más eficientes, limpias y ecológicas

will need to run even smarter than the very chips they build.

deberán funcionar más inteligente que los propios chips que fabrican.