Виробництво чіпів
Якщо ви запитаєте, що є сировиною мікросхеми, кожен легко дасть відповідь - це кремній. Це неправда, але звідки береться кремній? Насправді це самий не примітний пісок. Це' важко уявити. Дорога, складна структура, потужна та загадкова стружка походить з піску, який в принципі нікчемний. Звичайно, між ними повинен бути складний виробничий процес.
Основна сировина для виготовлення чіпсів
Якщо ви запитаєте, що є сировиною мікросхеми, кожен легко дасть відповідь - це кремній. Це неправда, але звідки береться кремній? Насправді це самий не примітний пісок. Це' важко уявити. Дорога, складна структура, потужна та загадкова стружка походить з піску, який в принципі нікчемний. Звичайно, між ними повинен бути складний виробничий процес. Однак це не лише жменька піску, яку можна використовувати як сировину. Він повинен бути ретельно підібраний, щоб витягти з нього найчистішу кремнієву сировину. Уявіть собі, якби для виготовлення чіпсів використовували найдешевшу сировину з достатніми запасами, якою була б якість готового продукту, ви все ще можете використовувати високопродуктивний процесор, як зараз?
Крім кремнію, важливим матеріалом для виготовлення стружки є метал. Поки що алюміній став основним металевим матеріалом для виготовлення внутрішніх частин процесорів, тоді як мідь поступово усувається. Це пов’язано з деякими причинами. При поточній робочій напрузі мікросхеми електроміграційні характеристики алюмінію значно кращі, ніж у міді. Так звана проблема електроміграції стосується, коли велика кількість електронів протікає через секцію провідника, атоми провідникової речовини впливають на електрони і залишають вихідне положення, залишаючи вакансії. Перебування в інших місцях спричинить коротке замикання в інших місцях і вплине на логічну функцію мікросхеми, що зробить чіп непридатним.
З цієї причини багато Northwood Pentium 4 замінені SNDS (синдром північної бурі Півдня). Коли ентузіасти вперше розігнали Northwood Pentium 4, вони прагнули досягти успіху. Коли напруга мікросхеми було значно збільшено, серйозні проблеми електроміграції спричинили паралізацію мікросхеми. Це перший досвід Intel&№ 39 з технологією з'єднання міді, і він, очевидно, потребує певного вдосконалення. Але з іншого боку, використання технології мідного з'єднання може зменшити площу мікросхеми. У той же час через менший опір мідного провідника струм, що проходить через нього, також відбувається швидше.
Окрім цих двох основних матеріалів, у процесі проектування мікросхем потрібні деякі види хімічної сировини. Вони грають різні ролі і тут не повторяться.
Етап підготовки виготовлення чіпів
Після завершення збору необхідної сировини частина цієї сировини потребує попередньої обробки. Як найважливіша сировина, переробка кремнію має вирішальне значення. Перш за все, кремнієву сировину необхідно хімічно очистити, і цей крок приводить їх до рівня сировини, який може бути використаний напівпровідниковою промисловістю. Для того щоб ці силіконові сировини задовольнили потреби переробки інтегральних схем, їх також слід формувати. Цей крок здійснюється шляхом плавлення кремнієвої сировини та виливання рідкого кремнію у великий високотемпературний кварцовий контейнер.
Потім сировину розплавляють при високих температурах. На уроці хімії в середній школі ми дізналися, що багато атомів всередині твердого речовини мають кристалічну структуру, як і кремній. Для того, щоб задовольнити вимоги високопродуктивних процесорів, вся сировина кремнію повинна бути високочистим і монокристалічним кремнію. Потім силіконову сировину виймають з високотемпературної ємності за допомогою обертового розтягування і утворюється циліндричний злиток кремнію. Судячи з використовуваного в даний час процесу, діаметр кругового перерізу злитка кремнію становить 200 мм. Але тепер Intel та деякі інші компанії почали використовувати злитки з кремнію діаметром 300 мм. Збільшити площу поперечного перерізу досить важко, зберігаючи різні характеристики злитка кремнію, але поки компанія готова інвестувати багато грошей на дослідження, це все одно можна досягти. Фабрика Intel&№ 39 для розробки та виробництва 300-мм злитків кремнію коштувала близько 3,5 мільярдів доларів США. Успіх нової технології дозволяє Intel виробляти інтегральні мікросхеми з більш складними і потужними функціями. 200-міліметровий завод зливків кремнію також коштував 1,5 мільярда доларів. Процес виготовлення чіпів починається з нарізки злитків кремнію.
Монокристалічний злиток кремнію
Після виготовлення злитка кремнію та забезпечення його абсолютного циліндра наступним кроком є нарізання циліндричного злитка кремнію. Чим тонший шматочок, тим менше використовується матеріалу, і, природно, можна отримати більше процесорних мікросхем. Для нарізки також потрібна дзеркальна обробка, щоб забезпечити абсолютно гладку поверхню, а потім перевірити наявність спотворень чи інших проблем. Цей крок перевірки якості особливо важливий, він безпосередньо визначає якість готової чіпи.
Нові зрізи повинні бути леговані деякими речовинами, щоб перетворити їх у справжні напівпровідникові матеріали, а потім на них записуються транзисторні схеми, що представляють різні логічні функції. Атоми легованого матеріалу потрапляють в проміжки між атомами кремнію, і атомні сили діють один на одного, завдяки чому кремнієва сировина має характеристики напівпровідників. Сьогодні виробництво напівпровідників&# 39 - це скоріше процес CMOS (додатковий напівпровідник метал-оксид). Термін комплементарний відноситься до взаємодії між МОП-транзисторами N типу та MOS-транзисторами типу P в напівпровідниках. N і P являють собою негативний електрод і позитивний електрод відповідно в електронному процесі. У більшості випадків зріз легують хімічними речовинами, утворюючи субстрат типу P. Логічна схема, написана на ній, повинна бути розроблена таким чином, щоб відповідати характеристикам схеми nMOS. Цей тип транзистора має більшу економію простору і є енергоефективнішим. У той же час, у більшості випадків поява транзисторів pMOS повинна бути максимально обмежена, оскільки на пізніх стадіях процесу виготовлення матеріали N типу потрібно імплантувати в підкладку типу P, і це процес призведе до утворення трубок pMOS.
Після завершення роботи з включенням хімічних речовин завершується стандартна нарізка. Потім кожен шматочок поміщають у високотемпературну піч і нагрівають, і на поверхні зрізу утворюється плівка діоксиду кремнію, контролюючи час нагрівання. Ретельно контролюючи температуру, склад повітря та час нагрівання, можна контролювати товщину шару кремнезему. У процесі виготовлення 90-нанометрів Intel' ширина оксиду затвора така ж невелика, як і дивовижна товщина 5 атомів. Цей затворний контур шару також є частиною схеми затвора транзистора. Роль ланцюга затвора транзистора полягає в управлінні потоком електронів між ними. За допомогою керування напругою затвора суворо контролюється потік електронів, незалежно від розміру напруги входу та виходу. Заключний процес приготування - покриття світлочутливого шару на шарі діоксиду кремнію. Цей шар матеріалу використовується для інших програм управління в тому ж шарі. Цей шар матеріалу має хорошу світлочутливість при його висушуванні, і після закінчення процесу фотолітографії він може бути розчинений і видалений хімічними методами.
Фотоетчінг
Це дуже складний крок у поточному процесі виготовлення чіпів. Чому ти це кажеш? Процес фотоечінгу полягає у використанні певної довжини хвилі світла для травлення відповідного бала у світлочутливому шарі, тим самим змінюючи хімічні властивості матеріалу там. Ця технологія має надзвичайно суворі вимоги щодо довжини хвилі використовуваного світла, що вимагає використання ультрафіолетових променів короткої хвилі та лінз великої кривизни. На процес травлення також впливають плями на вафлі. Кожен етап травлення - це складний і делікатний процес. Кількість даних, необхідних для проектування кожного кроку процесу, може бути виміряна в одиницях 10 Гб, а етапи травлення, необхідні для виготовлення кожного процесора, перевищують 20 етапів (кожен шар травився). Більше того, якщо травлені малюнки кожного шару збільшуватись багато разів, це може бути навіть складніше, ніж карта всього Нью-Йорка плюс передміський діапазон. Уявіть, що зменшите всю карту Нью-Йорка до фактичної площівсього 100 квадратних міліметрів. На мікросхемі ви можете уявити, наскільки складна структура цієї мікросхеми.
Коли всі ці офорти завершені, вафлі перевертають. Світло короткої хвилі випромінюється на світлочутливий шар вафель через порожнисту виїмку на кварцовому шаблоні, після чого світло і шаблон видаляються. Фоточутливий шар шару, що піддається впливу, видаляється хімічними методами, і діоксид кремнію негайно генерується у вакантному положенні.
Допінг
Після того, як решта фоточутливого шару матеріалу буде видалена, залишається шар діоксиду кремнію заповненої траншеї та відкритий шар кремнію нижче шару. Після цього етапу закінчується ще один шар діоксиду кремнію. Потім додається ще один полісиліконовий шар з світлочутливим шаром. Полісиліцій - це ще один тип контуру воріт. Через використання металевої сировини (звідси назва напівпровідники оксиду металу) полісиліцій дозволяє встановлювати ворота до того, як напруга на порту черги транзисторів стане активним. Світлочутливий шар також протравлюється короткохвильовим світлом через маску. Після чергового травлення всі необхідні схеми затворів були сформовані в основному. Потім оголений шар кремнію хімічно бомбардується іонами. Метою тут є створення N-каналу або P-каналу. Цей допінговий процес створює всі транзистори та ланцюговий зв’язок між ними. Жоден транзистор не має входу і виходу, а два кінці називаються портами.
Повторіть цей процес
З цього кроку ви продовжуєте додавати шари, додавати шар діоксиду кремнію, а потім один раз літографію. Повторіть ці кроки, і тоді з’явиться багатошарова тривимірна архітектура, яка є ембріональним станом процесора, який ви зараз використовуєте. Між кожним шаром використовується технологія металевого покриття для проведення провідного з'єднання між шарами. Сьогодні процесор P4' s використовує 7 шарів металевих з'єднань, тоді як Athlon64 використовує 9 шарів. Кількість шарів, що використовуються, залежить від початкової конструкції макета і не представляє безпосередньо різниці в продуктивності кінцевого продукту.
У наступні кілька тижнів вафлі будуть випробовуватися по черзі, включаючи тестування електричних характеристик вафлі, щоб побачити, чи є логічні помилки, і якщо так, то на якому шарі і так далі. Після цього кожен чіп-блок на пластині, який має проблеми, буде перевірятися індивідуально, щоб визначити, чи має чіп особливі потреби в обробці.
Потім вся вафля розрізається на окремі процесорні мікросхеми. При первинному випробуванні ті одиниці, які не виконали тест, будуть залишені. Ці відрізані мікросхеми будуть упаковані певним чином, щоб їх можна було плавно вставити в материнську плату певної специфікації інтерфейсу. Більшість процесорів Intel та AMD покриті радіатором. Після завершення готового продукту процесора також потрібен повний спектр тестів функціонування мікросхем. Ця частина виробляє різні сорти продуктів, деякі мікросхеми працюють з відносно високою частотою, тому назва та кількість високочастотних продуктів маркуються, а ті чіпи з відносно низькою робочою частотою модифікуються для маркування, інші низькочастотні моделі. Це процесор різного позиціонування на ринку. А деякі процесори можуть мати деякі недоліки у роботі чіпів. Наприклад, у нього є дефекти функції кешу (цього дефекту достатньо, щоб більша частина мікросхем була паралізована), тоді вони будуть захищені від деякої ємності кешу, зниження продуктивності і, звичайно, зниження ціни товару. Це Селерон І походження Семпрона.
Після завершення процесу упаковки мікросхеми багатьом продуктам доведеться провести ще одне випробування, щоб упевнитися у відсутності пропусків у попередньому виробничому процесі, і продукт повністю відповідає технічним умовам без відхилень.
Стаття та фотографії з Інтернету, якщо будь-які порушення, перш за все, зв’яжіться з нами, щоб видалити.
NeoDen забезпечує повноцінні рішення щодо складання SMMT, включаючи духовку SMMTreflow, паяльну машину, вибирач і місце установки, принтер для пайки, навантажувач PCB, розвантажувач друкованої плати, монтажник мікросхем, машину SMT AOI, машину SMT SPI, рентгенівський верстат SMT, обладнання конвеєра SMT, Устаткування для виробництва друкованих плат, запасні частини SMT тощо, будь-які машини SMT, які вам знадобляться, зв'яжіться з нами для отримання додаткової інформації
Ханчжоу NeoDen технології Лтд
Електронна пошта:info@neodentech.com