Chiptillverkning
Om du frågar vad som är råmaterialet i chipet ger alla lätt svaret - det är kisel. Detta är inte falskt, men var kommer kisel ifrån? I själva verket är det den mest omärkliga sanden. Det är svårt att föreställa sig&# 39. Den dyra, komplicerade strukturen, kraftfulla och mystiska chip kommer från sanden som i princip är värdelös. Naturligtvis måste det finnas en komplicerad tillverkningsprocess emellan.
Grundläggande råvaror för tillverkning av chips
Om du frågar vad som är råmaterialet i chipet ger alla lätt svaret - det är kisel. Detta är inte falskt, men var kommer kisel ifrån? I själva verket är det den mest omärkliga sanden. Det är svårt att föreställa sig&# 39. Den dyra, komplicerade strukturen, kraftfulla och mystiska chip kommer från sanden som i princip är värdelös. Naturligtvis måste det finnas en komplicerad tillverkningsprocess emellan. Men det är inte bara en handfull sand som kan användas som råvaror. Det måste väljas noggrant för att utvinna de renaste kiselråvarorna från det. Föreställ dig att om de billigaste råvarorna med tillräckliga reserver användes för att göra chips, vad skulle vara kvaliteten på den färdiga produkten, kan du fortfarande använda en högpresterande processor som nu?
Förutom kisel är ett viktigt material för tillverkning av flis metall. Hittills har aluminium blivit det viktigaste metallmaterialet för tillverkning av inre delar av processorer, medan koppar gradvis elimineras. Detta beror på några skäl. Vid den aktuella chipspänningen är aluminiumens elektromigrationsegenskaper betydligt bättre än koppar. Det så kallade elektromigrationsproblemet hänvisar till när ett stort antal elektroner flyter genom en sektion av ledare, atomerna hos ledarämnet påverkas av elektronerna och lämnar den ursprungliga positionen, vilket lämnar lediga platser. Om du bor på andra platser kommer det att orsaka kortslutning på andra platser och påverka chipets logikfunktion, vilket gör chipet oanvändbart.
Detta är anledningen till att många Northwood Pentium 4 ersätts med SNDS (North Wood Storm Syndrome). När entusiaster först överklockade Northwood Pentium 4 var de angelägna om att nå framgång. När chipspänningen ökades kraftigt orsakade allvarliga elektromigrationsproblem chipet förlamat. Detta är Intel' s första erfarenhet av kopparförbindelsesteknologi och det behöver helt klart en del förbättringar. Men å andra sidan kan användningen av kopparkopplingsteknologi minska chipområdet. På samma gång, på grund av kopparledarens lägre motstånd, är strömmen som passerar genom den också snabbare.
Förutom dessa två huvudmaterial behövs vissa typer av kemiska råvaror i chipdesignprocessen. De spelar olika roller och kommer inte att upprepas här.
Förberedelsestadiet för chiptillverkning
När insamlingen av nödvändiga råvaror är klar måste några av dessa råvaror förbehandlas. Som den viktigaste råvaran är bearbetningen av kisel avgörande. Först och främst måste kiselråvaror renas kemiskt, och detta steg leder dem till en råmaterialnivå som kan användas av halvledarindustrin. För att dessa kiselråvaror ska uppfylla processbehovet för tillverkning av integrerad krets måste de också formas. Detta steg åstadkoms genom att smälta kiselråvarorna och sedan hälla flytande kisel i en stor kvartsbehållare med hög temperatur.
Därefter smälts råvarorna vid höga temperaturer. Vi lärde oss i gymnasiet kemiklassen att många atomer i ett fast ämne har en kristallin struktur, liksom kisel. För att uppfylla kraven från högpresterande processorer måste hela kiselråvaran vara mycket ren och enkelkristallskisel. Sedan tas kiselråvaran ut från högtemperaturbehållaren genom roterande sträckning, och en cylindrisk kiselgöt framställs. Utifrån den för närvarande använda processen är diametern på det cirkulära tvärsnittet av kiselgöt 200 mm. Men nu har Intel och några andra företag börjat använda 300 mm diameter kiselgöt. Det är ganska svårt att öka tvärsnittsområdet medan man behåller de olika egenskaperna hos kiselgöt, men så länge företaget är villigt att investera mycket pengar för att studera, kan det fortfarande uppnås. Intel' s fabrik för utveckling och produktion av 300 mm kiselgöt kostar cirka 3,5 miljarder dollar. Framgången med den nya tekniken gör att Intel kan tillverka integrerade kretsar med mer komplexa och kraftfulla funktioner. 200 millimeter kiselgötanläggning kostade också 1,5 miljarder dollar. Chiptillverkningsprocessen börjar med skivningen av kiselgöt.
Enkelkristallkiselgöt
När du har gjort kiselgöt och försäkrat att det är en absolut cylinder är nästa steg att skära den cylindriska kiselgöt. Ju tunnare skivan är, desto mindre material används och naturligtvis kan fler processorchips produceras. Skivning kräver också spegelbehandling för att säkerställa att ytan är helt slät och sedan kontrollera förvrängning eller andra problem. Detta steg av kvalitetskontroll är särskilt viktigt, det bestämmer direkt kvaliteten på det färdiga chipet.
Nya skivor måste dopas med vissa ämnen för att göra dem till verkliga halvledarmaterial, och sedan skrivs transistorkretsar som representerar olika logiska funktioner på dem. De dopade materialatomerna kommer in i mellanrummen mellan kiselatomerna, och atomkrafterna verkar på varandra så att kiselråvarorna har egenskaperna hos halvledare. Idag är' s halvledartillverkning mer en CMOS-process (komplementär metalloxid-halvledare). Termen kompletterande hänvisar till interaktionen mellan N-typ MOS-transistorer och P-typ MOS-transistorer i halvledare. N och P representerar den negativa elektroden respektive den positiva elektroden i den elektroniska processen. I de flesta fall dopas skivan med kemikalier för att bilda ett substrat av P-typ. Den logikkrets som skrivs på den måste vara utformad för att följa nMOS-kretsens egenskaper. Denna typ av transistor har ett högre rymdutnyttjande och är mer energieffektivt. Samtidigt, i de flesta fall, måste utseendet på pMOS-transistorer begränsas så mycket som möjligt, eftersom i de senare stadierna av tillverkningsprocessen måste material av N-typ implanteras i substratet av P-typ, och detta process kommer att leda till bildning av pMOS-rör.
Efter att arbetet med inkorporering av kemikalier är avslutat, är standardskivning avslutad. Därefter placeras varje skiva i en högtemperaturugn och värms upp, och en kiseldioxidfilm alstras på skivytan genom att kontrollera uppvärmningstiden. Genom att noggrant övervaka temperaturen, luftsammansättningen och upphettningstiden kan kiseldioxidlagrets tjocklek kontrolleras. I Intel' s 90-nanometer tillverkningsprocess är grindoxidbredden lika liten som fantastiska 5 atomer tjocka. Denna skiktgrindkrets är också en del av transistorgrindkretsen. Transistorkortkretsens uppgift är att styra flödet av elektroner mellan dem. Genom styrning av grindspänningen styrs strömmarna av elektroner strikt, oavsett storleken på ingångs- och utgångsspänningen. Den sista processen för beredningen är att täcka ett fotokänsligt skikt på kiseldioxidskiktet. Detta materialskikt används för andra kontrollapplikationer i samma lager. Detta materialskikt har god fotosensitivitet när det torkas, och efter att fotolitografiprocessen är över kan det upplösas och tas bort med kemiska metoder.
fotoetsning
Detta är ett mycket komplicerat steg i den aktuella chiptillverkningsprocessen. Varför säger du det? Fotograferingsprocessen är att använda en viss våglängd för ljus för att etsa motsvarande poäng i det ljuskänsliga lagret, och därigenom ändra de kemiska egenskaperna hos materialet där. Denna teknik har extremt strikta krav på ljusets våglängd, vilket kräver användning av ultravioletta strålar med kort våglängd och linser med stora krökningar. Etsningsprocessen påverkas också av fläckar på skivan. Varje etsningssteg är en komplex och känslig process. Mängden data som krävs för att utforma varje steg i processen kan mätas i enheter om 10 GB, och etsningsstegen som krävs för att tillverka varje processor är mer än 20 steg (varje lager är etsat). Om de etsade ritningarna i varje lager förstoras många gånger kan det dessutom vara ännu mer komplicerat än kartan över hela New York City samt förortsområdet. Föreställ dig att reducera hela New York-kartan till ett verkligt område avbara 100 kvadratmillimeter. På chipet kan du föreställa dig hur komplicerad strukturen för detta chip är.
När alla dessa etsningar är klar vänds skivan om. Det korta våglängdsljuset bestrålas på skivans fotokänsliga skikt genom det ihåliga skåret på kvartsmallen och sedan tas ljuset och mallen bort. Det ljuskänsliga skiktet som exponeras utanför avlägsnas med kemiska metoder och kiseldioxid genereras omedelbart under det lediga läget.
Doping
Efter det att det återstående fotokänsliga skiktet har tagits bort är det kvarvarande kiseldioxidskiktet i den fyllda diken och det exponerade kiselskiktet under skiktet. Efter detta steg är ytterligare ett kiseldioxidskikt avslutat. Sedan läggs ytterligare ett polysilikonskikt med ett fotokänsligt lager. Polysilicon är en annan typ av grindkrets. På grund av användningen av metallråvaror (därav namnet metalloxidhalvledare) här tillåter polysilikon att grindar kan etableras innan spänningen vid transistorköporten blir aktiv. Det fotokänsliga lagret etsas också av det korta våglängdsljuset genom masken. Efter ytterligare etsning har alla erforderliga grindkretsar i princip utformats. Därefter bombarderas det exponerade kiselskiktet kemiskt med joner. Syftet här är att skapa en N-kanal eller P-kanal. Denna dopningsprocess skapar alla transistorer och kretsanslutningen mellan dem. Ingen transistor har en ingång och en utgång, och de två ändarna kallas portar.
Upprepa den här processen
Från detta steg fortsätter du att lägga till lager, lägga till ett lager kiseldioxid och sedan litografi en gång. Upprepa dessa steg, och sedan finns det en flerskikts tredimensionell arkitektur, som är det embryonala tillståndet för processorn du för närvarande använder. Mellan varje skikt används tekniken för metallbeläggning för att leda den ledande anslutningen mellan skikten. Idag använder' s P4-processor 7 lager metallanslutningar, medan Athlon64 använder 9 lager. Antalet lager som används beror på den ursprungliga layoutkonstruktionen och representerar inte direkt resultatdifferensen för den slutliga produkten.
Under de närmaste veckorna testas skivorna en efter en, inklusive testning av de elektriska egenskaperna hos skivan för att se om det finns logiska fel, och i så fall på vilket lager och så vidare. Därefter testas varje chipenhet på skivan som har ett problem individuellt för att avgöra om chipet har speciella bearbetningsbehov.
Sedan skärs hela skivan i enskilda processorchipsenheter. I det första testet kommer de enheter som misslyckades med testet att överges. Dessa chipenheter som är avskurna kommer att förpackas på ett visst sätt så att de kan smidigt sättas in i moderkortet i en viss gränssnittspecifikation. De flesta Intel- och AMD-processorer är täckta med en kylfläns. Efter att den färdiga produkten från processorn är klar krävs också ett komplett utbud av chipfunktionstester. Denna del kommer att producera olika kvaliteter av produkter, vissa chips arbetar med en relativt hög frekvens, så namnet och antalet högfrekvensprodukter är märkta, och de chips med relativt låga driftsfrekvenser modifieras för att märka andra lågfrekvensmodeller. Detta är processorn för olika marknadspositionering. Och vissa processorer kan ha vissa brister i chipfunktionen. Till exempel har den fel i cache-funktionen (denna defekt räcker för att få de flesta chips att förlamas), då kommer de att skyddas från någon cachekapacitet, vilket minskar prestandan och naturligtvis sänker produktens pris. Detta är Celeron och ursprunget till Sempron.
Efter att förpackningsprocessen för chipet är avslutad måste många produkter utföra ett nytt test för att säkerställa att det inte finns något utelämnande i den tidigare tillverkningsprocessen, och att produkten uppfyller specifikationerna helt utan avvikelse.
Artikel och bilder från internet, om någon infringement pls först kontakta oss för att ta bort.
NeoDen tillhandahåller avullSMT monteringslinjelösningar, inklusiveSMTreflow ugn, våglödningsmaskin, pick-and-place-maskin, lödpasta-skrivare, PCB-lastare, PCB-lossare, chip mounter, SMT AOI-maskin, SMT SPI-maskin, SMT X-Ray-maskin, SMT monteringslinjeutrustning, PCB-produktionsutrustningSMT reservdelar, etc alla typer av SMT-maskiner du kan behöva, behaga kontakta oss för mer information:
Hangzhou NeoDen Technology Co., Ltd
Webb:www.neodentech.com
E-post:info@neodentech.com