Výroba čipů
Pokud se zeptáte, jaká je surovina čipu, každý odpoví snadno - je to křemík. To není falešné, ale odkud pochází křemík? Ve skutečnosti je to nejpozoruhodnější písek. Je těžké si ji představit. Drahá, komplikovaná struktura, silný a záhadný čip pochází z písku, který je v podstatě bezcenné. Mezi tím musí samozřejmě být složitý výrobní proces.
Základní suroviny pro výrobu třísek
Pokud se zeptáte, jaká je surovina čipu, každý odpoví snadno - je to křemík. To není falešné, ale odkud pochází křemík? Ve skutečnosti je to nejpozoruhodnější písek. Je těžké si ji představit. Drahá, komplikovaná struktura, silný a záhadný čip pochází z písku, který je v podstatě bezcenné. Mezi tím musí samozřejmě být složitý výrobní proces. Jako surovinu však nelze použít jen hrst písku. Musí být pečlivě vybrán, aby z něj byly získány nejčistší silikonové suroviny. Představte si, že k výrobě čipů byly použity nejlevnější suroviny s dostatečnými zásobami, jaká by byla kvalita hotového výrobku, můžete stále používat vysoce výkonný procesor jako dnes?
Kromě křemíku je důležitým materiálem pro výrobu třísek kov. Dosud se hliník stal hlavním kovovým materiálem pro výrobu vnitřních součástí procesorů, zatímco měď se postupně vylučuje. Je to z některých důvodů. Při současném provozním napětí čipu jsou elektromigrační vlastnosti hliníku výrazně lepší než měď. Takzvaný problém elektromigrace se týká toho, když velkým množstvím elektronů protéká úsek vodiče, jsou atomy vodivé látky ovlivněny elektrony a opouštějí původní polohu a zanechávají volná místa. Pobyt na jiných místech způsobí zkrat na jiných místech a ovlivní logickou funkci čipu, díky níž bude čip nepoužitelný.
To je důvod, proč je mnoho Northwood Pentium 4 nahrazeno SNDS (North Wood Storm Syndrome). Když nadšenci poprvé přetaktovali Northwood Pentium 4, byli dychtiví dosáhnout úspěchu. Když se napětí čipu výrazně zvýšilo, způsobily čipové paralyzované vážné problémy s emigrací. Toto je první zkušenost Intel' s technologií měděného propojení, a to jasně potřebuje nějaké zlepšení. Ale na druhé straně, použití technologie měděného propojení může zmenšit oblast čipu. Současně je díky nižšímu odporu měděného vodiče také proud, který jím prochází, rychlejší.
Kromě těchto dvou hlavních materiálů jsou v procesu navrhování čipů zapotřebí některé typy chemických surovin. Hrají různé role a nebudou se zde opakovat.
Přípravná fáze výroby třísek
Po dokončení sběru potřebných surovin je třeba některé z těchto surovin předem zpracovat. Jako nejdůležitější surovina je rozhodující zpracování křemíku. V první řadě je třeba křemíkové suroviny chemicky vyčistit a tento krok je přivede na úroveň surovin, kterou lze použít v polovodičovém průmyslu. Aby tyto křemíkové suroviny vyhovovaly potřebám zpracování při výrobě integrovaných obvodů, musí být také tvarovány. Tento krok se provádí roztavením křemíkových surovin a poté nalitím tekutého křemíku do velké vysokoteplotní křemenné nádoby.
Poté se suroviny taví při vysokých teplotách. Ve střední škole jsme se dozvěděli, že mnoho atomů uvnitř pevné látky má krystalickou strukturu, stejně jako křemík. Aby byly splněny požadavky vysoce výkonných procesorů, musí být celá křemíková surovina vysoce čistá a monokrystalická křemík. Potom se křemíková surovina vyjme z vysokoteplotní nádoby rotačním napínáním a vytvoří se válcový křemíkový ingot. Podle aktuálně používaného postupu je průměr kruhového průřezu křemíkového ingotu 200 mm. Nyní však Intel a některé další společnosti začaly používat křemíkové ingoty o průměru 300 mm. Je poměrně obtížné zvětšit průřezovou plochu při zachování různých charakteristik křemíkového ingotu, ale pokud je společnost ochotna investovat spoustu peněz do studia, může být toho stále dosaženo. Továrna Intel' na vývoj a výrobu silikonových ingotů o průměru 300 mm, stojí zhruba 3,5 miliardy USD. Úspěch nové technologie umožňuje společnosti Intel vyrábět integrované obvody se složitějšími a výkonnějšími funkcemi. 200 milimetrová křemíková ingotová továrna také stála 1,5 miliardy dolarů. Proces výroby třísek začíná krájením křemíkových ingotů.
Monokrystalický křemíkový ingot
Po vyrobení křemíkového ingotu a zajištění, že se jedná o absolutní válec, je dalším krokem nařezání válcového křemíkového ingotu. Čím tenčí je plátek, tím méně materiálu je spotřebováno a přirozeně lze vyrobit více procesorových čipů. Řezání také vyžaduje zrcadlové dokončení, aby se zajistilo, že povrch je absolutně hladký, a pak zkontrolujte, zda zde není zkreslené nebo jiné problémy. Tento krok kontroly kvality je obzvláště důležitý, přímo určuje kvalitu hotového čipu.
Nové řezy musí být dotovány některými látkami, aby se staly skutečnými polovodičovými materiály, a pak jsou na nich popsány tranzistorové obvody představující různé logické funkce. Atomy dotovaného materiálu vstupují do mezer mezi atomy křemíku a atomové síly na sebe působí tak, že křemíkové suroviny mají vlastnosti polovodičů. V dnešní době je výroba polovodičů' spíše procesem CMOS (komplementární polovodič s oxidem kovu). Termín komplementární se týká interakce mezi tranzistory MOS typu N a tranzistory MOS typu P v polovodičích. N a P představují zápornou elektrodu a kladnou elektrodu v elektronickém procesu. Ve většině případů je plátek dopován chemickými látkami za vzniku substrátu typu P. Logický obvod na něm popsaný musí být navržen tak, aby odpovídal charakteristikám obvodu nMOS. Tento typ tranzistoru má vyšší využití prostoru a je energeticky účinnější. Současně musí být ve většině případů vzhled tranzistorů pMOS co nejvíce omezen, protože v pozdějších fázích výrobního procesu je třeba do substrátu typu P implantovat materiály typu N, a to Tento proces povede k vytvoření zkumavek pMOS.
Po dokončení práce se začleněním chemikálií je dokončeno standardní krájení. Poté se každý plátek umístí do vysokoteplotní pece a zahřeje se a na povrchu plátek se vytvoří film oxidu křemičitého řízením doby zahřívání. Důkladným sledováním teploty, složení vzduchu a doby zahřívání lze regulovat tloušťku vrstvy oxidu křemičitého. Ve výrobním procesu Intel' 90 nanometrů je šířka hradlové oxidy tak malá jako úžasná tloušťka 5 atomů. Tento hradlový obvod vrstvy je také součástí tranzistorového hradlového obvodu. Role tranzistorového hradlového obvodu je řídit tok elektronů mezi nimi. Řízením hradlového napětí je přísně řízen tok elektronů, bez ohledu na velikost vstupního a výstupního napětí portu. Posledním procesem přípravy je zakrytí fotocitlivé vrstvy na vrstvě oxidu křemičitého. Tato vrstva materiálu se používá pro jiné kontrolní aplikace ve stejné vrstvě. Tato vrstva materiálu má po vysušení dobrou fotocitlivost a po skončení fotolitografického procesu se může chemickými metodami rozpustit a odstranit.
Photoetching
Toto je velmi složitý krok v současném procesu výroby čipů. Proč to říkáš? Proces fotoetchingu má použít určitou vlnovou délku světla k leptání odpovídajícího skóre ve fotocitlivé vrstvě, čímž se změní chemické vlastnosti materiálu tam. Tato technologie má velmi přísné požadavky na vlnovou délku použitého světla, což vyžaduje použití ultrafialových paprsků s krátkou vlnovou délkou a velkých čoček zakřivení. Proces leptání je také ovlivněn skvrnami na oplatce. Každý krok leptání je složitý a delikátní proces. Množství dat potřebných pro návrh každého kroku procesu může být měřeno v jednotkách 10 GB a kroky leptání potřebné pro výrobu každého procesoru jsou více než 20 kroků (každá vrstva je leptána). Navíc, pokud jsou leptané kresby každé vrstvy mnohokrát zvětšeny, může to být ještě komplikovanější než mapa celého New Yorku plus příměstské pásmo. Představte si, že zmenšíte celou mapu New Yorku na skutečnou oblastpouze 100 milimetrů čtverečních. Na čipu si pak dokážete představit, jak složitá je struktura tohoto čipu.
Po dokončení všech těchto leptů se oplatka převrátí. Světlo s krátkou vlnovou délkou je ozařováno na fotocitlivou vrstvu oplatky skrze dutou drážku na křemenné šabloně a poté jsou světlo a šablona odstraněny. Fotosenzitivní vrstva vystavená vnějšímu povrchu je odstraněna chemickými metodami a oxid křemičitý je okamžitě generován v uvolněné poloze.
Doping
Po odstranění zbývajícího materiálu fotocitlivé vrstvy zůstává zbývající vrstva oxidu křemičitého naplněného výkopu a exponovaná vrstva křemíku pod vrstvou. Po tomto kroku je dokončena další vrstva oxidu křemičitého. Potom se přidá další polysilikonová vrstva s fotocitlivou vrstvou. Polysilikon je dalším typem hradlového obvodu. Díky použití kovových surovin (odtud název polovodičů oxidů kovů) zde umožňuje polysilicon vytvořit brány, než bude napětí na portu tranzistorové fronty aktivní. Fotocitlivá vrstva je také leptána krátkou vlnovou délkou skrz masku. Po dalším leptání byly v podstatě vytvořeny všechny potřebné hradlové obvody. Poté je exponovaná silikonová vrstva chemicky bombardována ionty. Účelem je vytvoření N-kanálu nebo P-kanálu. Tento proces dopingu vytváří všechny tranzistory a obvodové propojení mezi nimi. Žádný tranzistor nemá vstup a výstup a oba konce se nazývají porty.
Tento postup opakujte
Od tohoto kroku budete pokračovat v přidávání vrstev, přidání vrstvy oxidu křemičitého a poté litografii. Opakujte tyto kroky a poté existuje vícevrstvá trojrozměrná architektura, což je embryonální stav procesoru, který aktuálně používáte. Mezi jednotlivými vrstvami je používána technologie kovového potahování k vedení vodivého spojení mezi vrstvami. Dnešní procesor' P4 dnes používá 7 vrstev kovových spojení, zatímco Athlon64 používá 9 vrstev. Počet použitých vrstev závisí na počátečním návrhu rozvržení a nepředstavuje přímo rozdíl výkonu ve finálním produktu.
V příštích několika týdnech budou oplatky testovány jeden po druhém, včetně testování elektrických charakteristik oplatky, aby se zjistilo, zda existují logické chyby, a pokud ano, na které vrstvě a tak dále. Poté bude každá čipová jednotka na oplatce, která má problém, testována jednotlivě, aby se určilo, zda má čip speciální potřeby zpracování.
Poté je celý plátek opracován na jednotlivé procesorové čipové jednotky. V počátečním testu budou ty jednotky, které test selhaly, opuštěny. Tyto čipové jednotky, které jsou odříznuty, budou zabaleny určitým způsobem, aby mohly být plynule vloženy do základní desky určité specifikace rozhraní. Většina procesorů Intel a AMD je pokryta chladičem. Po dokončení hotového produktu procesoru je také vyžadována celá řada testů funkce čipu. Tato část bude vyrábět různé druhy produktů, některé čipy pracují na relativně vysoké frekvenci, takže název a počet vysokofrekvenčních produktů jsou označeny a ty čipy s relativně nízkými provozními kmitočty jsou upraveny na štítky, jiné nízkofrekvenční modely. Jedná se o zpracovatele odlišného postavení na trhu. A některé procesory mohou mít určité nedostatky ve funkci čipu. Například má defekty ve funkci mezipaměti (tato vada je dostatečná k tomu, aby způsobila ochromení většiny čipů), pak budou chráněny před nějakou kapacitou mezipaměti, čímž se sníží výkon a samozřejmě sníží cena produktu. Toto je Celeron a původ Sempronu.
Po dokončení procesu balení čipu musí mnoho produktů provést další test, aby se zajistilo, že v předchozím výrobním procesu nedochází k opomenutí a že produkt plně vyhovuje specifikacím bez odchylek.
Článek a obrázky z internetu, pokud nějaké porušení předpisů, nejprve nás kontaktujte, abychom smazali.
NeoDen poskytuje afullSMT montážní linky řešení, včetně SMTreflow pece, vlna pájecí stroj, pick and place stroj, pájecí pasta tiskárna, PCB zavaděč, PCB vykládač, čipový montér, SMT AOI stroj, SMT SPI stroj, SMT X-Ray stroj, SMT montážní linka zařízení, Výroba PCB EquipmentSMT náhradní díly, atd. Jakékoli SMT stroje, které budete potřebovat, prosím kontaktujte nás pro více informací:
Hangzhou NeoDen Technology Co., Ltd
E-mailem:info@neodentech.com