Wie werden (pc) Elektronik Komponenten Hergestellt

4 Antworten

Hallo RamonMelchior,

die Herstellung von PC-Komponenten sind hochkomplexe Fertigungsschritte, die man so selbst als "Normalsterblicher" gar nicht nachmachen kann. Ich greife mal auf das Beispiel Prozessor zurück:

Prozessoren werden, wie die meisten Mikrochips und Transistoren, aus Silizium gemacht, eine der "seltenen Erden", vorkommend u.a. in Quarzsand. Dieses Silizium wird zunächst sorgfältigst gereinigt, denn zur Herstellung von Prozessoren benötigt man hochreines Silizium, wie hoch genau die Reinheit ist weiß ich nicht genau.

Aus dem Silizium werden dann sogenannte Wafer-Scheiben [engl., sprich: Weifer] gefertigt, die in eine Belichtungsanlage kommen. Dort werden mit Laserstrahlen die Leiterbahnen in das Silizium eingebrannt. Dafür werden diese vorher als Schablone wesentlich größer aufgezeichnet, und dann mit Hilfe von Sammellinsen auf einen Punkt konzentriert.

Auf einer Waferscheibe entstehen so mehrere Prozessoren gleichzeitig. Alles geschieht in Reinsträumen mit konstantem Luftaustausch und absolut korrekter Klimatisierung.

Der fertige Chip wird maschinell auf die CPU-Platine aufgelötet, Menschen wären viel zu grobmotorisch dafür.


Die Zusammenarbeit von CPU, RAM, Grafikkarte und Festplatte ist eine Frage der korrekten Zusammenstellung der Hardware, aber auch herstellerseitig eine Frage der Komponenten, also Kondensatoren, Spulen, Spannungswandler etc.

Die korrekte Wahl aller einzelnen Bauteile ergibt das Gesamtbild. Daher müssen Hardwarehersteller auch viel Zeit für neue Generationen investieren.

Damit alles möglichst schnell verarbeitet werden kann, werden die Mainboards und Grafikkarten heutzutage meist mit Multilayer-Platinen hergestellt, also 16 Schichten mit Leiterbahnen. Halte mal ein Mainboard gegen Licht, es kommt fast nirgendwo ein Lichtstrahl durch. Alles durch Leiterbahnen verdeckt. Darum sind die im Vergleich zu einer normalen Platine auch so dick.


Wie die Daten generell verarbeitet werden, ist einfacher als man denkt: Jeder Buchstabe, jede Zahl und jedes Pixel auf dem Bildschirm hat einen Code aus "Ein"- und "Aus"-Zuständen, symbolisiert durch 1 und 0 (das nennt sich Binärcode). Das bedeutet, die Hardware arbeitet immer mit Spannungsimpulsen. Sie nimmt auf, wie die Spannungsimpulse eingehen und verarbeitet diese dann wieder in neue Spannungsimpulse.

Am Monitor wird daraus wieder ein optisches Signal gemacht, das dem Nutzer dann z.B. den geschriebenen Text oder das gespielte Spiel in Echtzeit wiedergibt.

Aufgrund der hohen Verarbeitungsmenge bei Spielen und Videorendering werden dabei auch die Chips wärmer als bei Textverarbeitung.


Ich hoffe, ich konnte dir ein wenig weiterhelfen. Falls du noch Fragen bezüglich der Themen hast, stehe ich gerne weiterhin zur Verfügung.

Liebe Grüße, taski 

Erstmal Danke für die ausführliche Antwort :) und jetzt noch eine Frage: wie heißt der Beruf, in dem sowas hergestellt wird? hat ja dann schon eher weniger mit Elektroniker zu tun oder?

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@RamonMelchior

Ein Elektroniker war früher in der Lage, Schaltungen zu entwickeln, aus Datenbüchern die passenden Bauteile auszuwählen, eine gedruckte Schaltung auf eine Platine zu übertragen, sie zu ätzen, zu bohren und zu bestücken.

Diese Zeiten sind schon längst vorbei, heute übernehmen hochqualifizierte Ingenieure das Chip-Design, alles wird an Rechner geplant, konstruiert, simuliert, dann meistens noch auf Silizium-Basis der z.B. Prozessor, aber auch andere hochintegrierte Baustufen hergestellt.

Bestückungsroboter platzieren alle Bauteile, alles wird danach im Schwallbad verlötet....Menschen siehst du nur zur Kontrolle der Maschinen und des reibungslosen Ablaufs aller Vorgänge.

Der Beruf heißt Ingenieur für Elektrotechnik, und während des Studiums entscheidest du, in welche Fachrichtung du dich spezialisieren möchtest.

Diese Seite http://www.elektrotechnik-studium.net/  gibt die einen guten Überblick.

Grüße dalko

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@dalko

Ein Elektroniker war früher in der Lage, Schaltungen zu entwickeln, aus Datenbüchern die passenden Bauteile auszuwählen, eine gedruckte Schaltung auf eine Platine zu übertragen, sie zu ätzen, zu bohren und zu bestücken.

Das sind Elektroniker noch heute, allerdings arbeiten sie eben mit den ICs, die gabs früher halt nicht. :)

Dem Rest deines Beitrages ist nichts hinzuzufügen ;)

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Achso, nochwas: wieso ist es möglich sowas mit Silizium zu machen, was ist daran so besonders das es z.B die daten wieder geben kann, ist ja nur ein Chemisches element... Wie kommt man nur auf die idee das sowas möglich ist :D

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@RamonMelchior

Silizium ist ein Halbleiter, es leitet also erst bei gewissen Bedingungen. Das ist eine wichtige Eigenschaft für Transistoren, ICs und µProzessoren. Außerdem lässt sich Silizium sehr gut dotieren, was dann zu P- und N-dotierten Siliziumteilchen im Transistor führt. Nur so kann ein Transistor richtig funktionieren.

µChips sind im Grunde viele Transistoren auf einer Fläche.

Warum Silizium so gut dafür geeignet ist, kannst du auch hier nachlesen: https://de.wikipedia.org/wiki/Silicium#Halbleitersilicium

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Danke @Taskmanager4 und dalko :)

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aus Silizium gemacht, eine der "seltenen Erden"

Silizium ist keine seltene Erde, sondern ein Elementhalbleiter.

Dort werden mit Laserstrahlen die Leiterbahnen in das Silizium eingebrannt.

Das stimmt so nicht. Dotierung wäre hier eher das richtige Stichwort.

Der fertige Chip wird maschinell auf die CPU-Platine aufgelötet, Menschen wären viel zu grobmotorisch dafür.

Beim Wire-Bonding hast du Recht, beim eigentlichen Löten des IC auf eine Platine, das bekommen auch Menschen hin.

Damit alles möglichst schnell verarbeitet werden kann, werden die Mainboards und Grafikkarten heutzutage meist mit Multilayer-Platinen hergestellt, also 16 Schichten mit Leiterbahnen.

Die Anzahl der Lagen hat weniger mit der Geschwindigkeit zu tun, sondern eher etwas mit der Anzahl der Verbindungen (Leitungen). Die bekommt man mit ein bis zweilagigen PCBs eben nicht mehr hin.

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@BubbleJoe

Das stimmt so nicht. Dotierung wäre hier eher das richtige Stichwort.

Siehe Video. Dotierung kommt nach dem Einbrennen, ich habe mich jedoch ein wenig ungenau ausgedrückt ;)

Beim Wire-Bonding hast du Recht, beim eigentlichen Löten des IC auf eine Platine, das bekommen auch Menschen hin.

Ich bezog mich auf das Wire-Bonding, genauer auf das Aufsetzen des CPU-Chips auf seine Kontaktplatine, auf die der HS aufgeklebt wird.

Die Anzahl der Lagen hat weniger mit der Geschwindigkeit zu tun, sondern eher etwas mit der Anzahl der Verbindungen (Leitungen).

Je mehr Leitungen, desto mehr Daten können gleichzeitig verarbeitet werden. Hat also indirekt auch mit der Geschwindigkeit zu tun. ;)

Ich gebe zu, mein Beitrag war nicht fehlerfrei. Daher habe ich auch das Video als Ergänzung/Verbesserung nachträglich angehängt.

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Also schlussendlich werden beinahe alle ic's oder prozessoren aus sogenanten wafers gefertigt. Dies sind silizium platen auf welchen die minzigen transistoren gefertigt werden.

Ein Video sagt mehr als tausend Worte

https://www.youtube.com/watch?v=kuANgMCRnqY

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