Encapsulamento e binning

Terminado o processo de litografia, os processadores são testados individualmente usando sondas elétricas, que permitem energizar e testar cada núcleo dentro do wafer, em um processo automático. O wafer é então cortado (processo chamado de “dicing”) e os processadores funcionais são encapsulados e rotulados, dando origem aos diferentes modelos dentro de cada família:

A parte de teste e encapsulamento dos processadores é tipicamente feita em instalações mais simples, construídas em países onde a mão de obra é mais barata, como Malásia, Filipinas e Costa Rica.

No caso dos Phenom II da AMD, por exemplo, a difusão dos waffers é feita em Dresden (Alemanha) e o encapsulamento é feito na Malásia, o que dá origem ao “Made in Malaysia” impresso nos processadores:

Mesmo quando produzidos na mesma fábrica e sobre o mesmo wafer, não existem dois processadores exatamente iguais. Pequenas diferenças no foco, pequenos desvios no posicionamento das máscaras ao “imprimir” cada camada e assim por diante, fazem com que alguns processadores sejam capazes de operar a frequências mais elevadas, ou apresentem diferenças no consumo elétrico.

Em geral, mesmo grandes fabricantes como a Intel e a AMD mantêm uma única linha de produção para cada processador. Os processadores são testados individualmente e vendidos de acordo com a frequência de operação em que são capazes de trabalhar, um processo batizado de “binning”.

Um Core Duo 6600 (2.4 GHz) não é diferente de um Core Duo 6800 (2.96 GHz), por exemplo. Ambos compartilham a mesma arquitetura e passaram pela mesma linha de produção (pode ser que os dois tenham até mesmo compartilhado o mesmo wafer! :). A única diferença é que o 6800 teve a “sorte” de sair mais perfeito e, graças a isso, ser capaz de operar a frequências mais altas.

Da mesma maneira, processadores que são capazes de operar com tensões mais baixas são vendidos como processadores mobile, ou dentro das séries de baixo consumo e os processadores que possuem pequenos defeitos têm parte dos núcleos desativados e são vendidos como Semprons ou Celerons. Essa segmentação permite aproveitar melhor a produção de cada wafer, reduzindo o número de núcleos descartados por problemas diversos.

Com o passar o tempo, o índice de aproveitamento das fábricas tende a melhorar, fazendo com que mais e mais processadores sejam capazes de operar nas frequências mais altas, até que finalmente é introduzida uma nova técnica de produção, ou uma nova arquitetura, dando início a um novo ciclo.

O formato do encapsulamento varia de processador para processador. Geralmente temos um spreader, ou seja, uma proteção de metal sobre o die (núcleo) do processador, que fica entre ele e o cooler. Entretanto, em muitos processadores, como os Athlons, Durons e Semprons antigos, é usado um encapsulamento mais simples, em que a parte central é a própria parte inferior do wafer de silício, exposta para melhorar a dissipação de calor. Nesses casos, é preciso redobrar os cuidados na hora de instalar e remover o cooler, pois qualquer dano ao núcleo será suficiente para inutilizar o processador:

Sempron soquete A, exemplo de processador sem o spreader metálico

Só a título de curiosidade: o Intel 4004 era produzido usando uma técnica de 10 micra, em que cada transistor media o equivalente a 1/100 de milímetro. Considerando que um fio de cabelo possui apenas 1/10 de milímetro de espessura, transistores de 10 micra (micra é o plural de micron) podem parecer pequenos, mas se comparados com os atuais, eles parecem pirâmides, de tão grandes.

O 486 já foi produzido numa técnica de 1 micron, onde cada transistor ocupa uma área 100 vezes menor. Enquanto o 4004 tinha apenas 2000 transistores, o 486 tinha um milhão deles.

Como a velocidade de operação do transistor está diretamente relacionada a seu tamanho, o 486 é também brutalmente mais rápido. Enquanto o 4004 opera a 740 kHz, o 486 atingiu 100 MHz (nas versões fabricados pela Intel).

Entretanto, isso não é nada se comparado aos processadores atuais. O Core i7 870, por exemplo, é fabricado usando uma técnica de 45 nanômetros (0.045 micron), possui 774 milhões de transistores e opera a 2.93 GHz, oferecendo um desempenho milhares de vezes superior ao de um 486.