Fremstilling af chip
Hvis du spørger, hvad der er råmaterialet i chippen, giver alle let svaret - det er silicium. Dette er ikke falskt, men hvor kommer silicium fra? Faktisk er det det mest umærkelige sand. Det' er svært at forestille sig. Den dyre, komplicerede struktur, kraftfulde og mystiske chip kommer fra sandet, der stort set er værdiløst. Der skal selvfølgelig være en kompliceret fremstillingsproces derimellem.
Grundlæggende råvarer til fremstilling af chips
Hvis du spørger, hvad der er råmaterialet i chippen, giver alle let svaret - det er silicium. Dette er ikke falskt, men hvor kommer silicium fra? Faktisk er det det mest umærkelige sand. Det' er svært at forestille sig. Den dyre, komplicerede struktur, kraftfulde og mystiske chip kommer fra sandet, der stort set er værdiløst. Der skal selvfølgelig være en kompliceret fremstillingsproces derimellem. Det er dog ikke kun en håndfuld sand, der kan bruges som råvarer. Det skal vælges omhyggeligt for at udvinde de reneste siliciumråvarer fra det. Forestil dig, at hvis de billigste råvarer med tilstrækkelige reserver blev brugt til at fremstille chips, hvad ville der være kvaliteten på det færdige produkt, kan du stadig bruge en højtydende processor som nu?
Foruden silicium er et vigtigt materiale til fremstilling af chips metal. Indtil videre er aluminium blevet det vigtigste metalmateriale til fremstilling af interne dele af processorer, mens kobber gradvist fjernes. Dette skyldes nogle grunde. Ved den nuværende chip-driftsspænding er aluminiums elektromigrationsegenskaber væsentligt bedre end kobber. Det såkaldte elektromigrationsproblem refererer til, når et stort antal elektroner strømmer gennem en sektion af leder, atomerne i lederstoffet påvirkes af elektronerne og forlader den oprindelige position, hvilket efterlader ledige stillinger. Ophold på andre steder vil forårsage en kortslutning andre steder og påvirke chipens logiske funktion, hvilket vil gøre chippen ubrugelig.
Dette er grunden til, at mange Northwood Pentium 4 erstattes med SNDS (North Wood Storm Syndrome). Da entusiaster først overklokede Northwood Pentium 4, var de ivrige efter at opnå succes. Da chipspændingen blev kraftigt forøget, forårsagede alvorlige elektromigrationsproblemer chippen lammet. Dette er Intel' s første erfaring med kobberforbindelsesteknologi, og det er klart, at det er nødvendigt med nogen forbedringer. Men på den anden side kan brugen af kobberforbindelsesteknologi reducere chipområdet. På grund af den lavere modstand fra kobberlederen er strømmen, der passerer gennem den, også hurtigere.
Ud over disse to hovedmaterialer er der brug for nogle typer kemiske råmaterialer i chipdesignprocessen. De spiller forskellige roller og gentages ikke her.
Klargøring af chipfremstilling
Når indsamlingen af nødvendige råvarer er afsluttet, skal nogle af disse råvarer forbehandles. Som det vigtigste råmateriale er forarbejdningen af silicium afgørende. Først og fremmest skal siliciumråmaterialer renses kemisk, og dette trin bringer dem til et råvareniveau, der kan bruges af halvlederindustrien. For at disse siliciumråmaterialer kan imødekomme forarbejdningsbehovene for fremstilling af integreret kredsløb, skal de også formes. Dette trin udføres ved at smelte siliciumråmaterialerne og derefter hælde flydende silicium i en stor kvartsbeholder med høj temperatur.
Derefter smeltes råvarerne ved høje temperaturer. Vi lærte i gymnasiet kemiklasse, at mange atomer inde i et fast stof har en krystallinsk struktur, ligesom silicium gør. For at imødekomme kravene fra højtydende processorer skal hele siliciumråmaterialet være meget rent og enkeltkrystalligt silicium. Derefter udtages siliciumråmaterialet fra beholderen ved høj temperatur ved roterende strækning, og der produceres en cylindrisk siliciumgryde. Ud fra den i øjeblikket anvendte fremgangsmåde er diameteren af det cirkulære tværsnit af siliciumgryden 200 mm. Men nu er Intel og nogle andre virksomheder begyndt at bruge 300 mm diameter siliciumindgreb. Det er ret vanskeligt at øge tværsnitsområdet, mens man bevarer de forskellige egenskaber ved siliciumgryden, men så længe virksomheden er villig til at investere en masse penge til at studere, kan det stadig opnås. Intel' s fabrik til udvikling og produktion af 300 mm silicium ingots kostede omkring 3,5 milliarder dollars. Succesen med den nye teknologi giver Intel mulighed for at fremstille integrerede kredsløb med mere komplekse og kraftfulde funktioner. 200-millimeter siliciumindsprøjtningsanlæg kostede også 1,5 milliarder dollars. Chipfremstillingsprocessen begynder med opskæring af siliciumindgreb.
Enkelt krystal silicium ingot
Efter at du har lavet siliciumindsprøjten og sikret, at det er en absolut cylinder, er det næste trin at skære den cylindriske siliciumgød. Jo tyndere udsnittet, desto mindre materiale bruges, og naturligvis kan der produceres flere processorchips. Skæring kræver også spejlfinish for at sikre, at overfladen er helt glat og derefter kontrollere for forvrængning eller andre problemer. Dette trin med kvalitetskontrol er især vigtigt, det bestemmer direkte kvaliteten af den færdige chip.
Nye skiver skal doteres med nogle stoffer for at gøre dem til ægte halvledermaterialer, og derefter skrives transistorkredsløb, der repræsenterer forskellige logiske funktioner, på dem. De doterede materiale-atomer trænger ind i mellemrummet mellem siliciumatomer, og atomkrafter virker på hinanden, så siliciumråmaterialerne har karakteristika for halvlederne. I dag er fremstilling af' s halvleder mere en CMOS-proces (komplementær metaloxid-halvleder). Udtrykket komplementær henviser til interaktionen mellem N-type MOS-transistorer og P-type MOS-transistorer i halvledere. N og P repræsenterer henholdsvis den negative elektrode og den positive elektrode i den elektroniske proces. I de fleste tilfælde er skiven doteret med kemikalier til dannelse af et P-type underlag. Det logiske kredsløb, der er skrevet på det, skal være designet til at følge nMOS-kredsløbets egenskaber. Denne type transistor har en højere rumudnyttelse og er mere energieffektiv. Samtidig skal forekomsten af pMOS-transistorer i de fleste tilfælde begrænses så meget som muligt, fordi i de senere faser af fremstillingsprocessen skal materialer af N-type implanteres i P-typen substrat, og dette proces vil føre til dannelse af pMOS-rør.
Når arbejdet med inkorporering af kemikalier er afsluttet, afsluttes standard skæring. Derefter anbringes hver skive i en højtemperaturovn og opvarmes, og en siliciumdioxidfilm frembringes på skiveoverfladen ved at kontrollere opvarmningstiden. Ved nøje at overvåge temperaturen, luftsammensætningen og opvarmningstiden kan tykkelsen af silicagelaget kontrolleres. I Intel' s 90-nanometer fremstillingsproces er gateoxidbredden så lille som en forbløffende 5 atomer tyk. Dette lags gate-kredsløb er også en del af transistor-gate-kredsløbet. Transistorportens kredsløb har til opgave at kontrollere strømmen af elektroner mellem dem. Gennem styring af portens spænding styres strømmen af elektroner strengt uanset størrelsen på indgangs- og udgangsportens spænding. Den afsluttende proces med præparatet er at dække et lysfølsomt lag på siliciumdioxidlaget. Dette lag af materiale bruges til andre kontrolapplikationer i det samme lag. Dette lag af materiale har god lysfølsomhed, når det tørres, og efter at fotolitografiprocessen er forbi, kan det opløses og fjernes ved kemiske metoder.
fotoætsning
Dette er et meget kompliceret trin i den aktuelle chipfremstillingsproces. Hvorfor siger du det? Photoetching-processen er at bruge en bestemt bølgelængde af lys til at etse den tilsvarende score i det lysfølsomme lag og derved ændre de kemiske egenskaber af materialet der. Denne teknologi har ekstremt strenge krav til bølgelængden af det anvendte lys, hvilket kræver anvendelse af ultraviolette stråler med kort bølgelængde og store krumningsobjektiver. Ætseprocessen påvirkes også af pletter på skiven. Hvert trin i ætsning er en kompleks og delikat proces. Mængden af data, der kræves for at designe hvert trin i processen, kan måles i enheder på 10 GB, og de ætsningstrin, der kræves for at fremstille hver processor, er mere end 20 trin (hvert lag er ætset). Hvis de ætsede tegninger af hvert lag forstørres mange gange, kan det desuden være endnu mere kompliceret end kortet over hele New York City plus forstadsområdet. Forestil dig at reducere hele New York-kortet til et faktisk område afkun 100 kvadratmeter. På chippen kan du forestille dig, hvor kompliceret strukturen af denne chip er.
Når alle disse ætsninger er afsluttet, vendes skiven. Lyset med kort bølgelængde bestråles på det fotofølsomme lag af skiven gennem det hule hak på kvartsskabelonen, og derefter fjernes lyset og skabelonen. Det lysfølsomme lagmateriale, der er eksponeret udenfor, fjernes ved kemiske metoder, og siliciumdioxid genereres straks under den ledige position.
Doping
Efter fjernelse af det resterende lysfølsomme lagmateriale er det resterende siliciumdioxidlag af den fyldte grøft og det udsatte siliciumlag under laget. Efter dette trin afsluttes et andet siliciumdioxidlag. Derefter tilføjes et andet polysiliciumlag med et lysfølsomt lag. Polysilicon er en anden type portkredsløb. På grund af brugen af metalråmaterialer (deraf navnet metaloxid-halvledere) her tillader polysilicium, at der etableres porte, før spændingen ved transistorkøporten bliver aktiv. Det lysfølsomme lag er også ætset af kortbølgelængden gennem masken. Efter en anden ætsning er alle de krævede portkredsløb grundlæggende dannet. Derefter bombarderes det eksponerede siliciumlag kemisk med ioner. Formålet her er at oprette en N-kanal eller P-kanal. Denne dopingproces skaber alle transistorer og kredsløbsforbindelsen mellem dem. Ingen transistor har et input og et output, og de to ender kaldes porte.
Gentag denne proces
Fra dette trin vil du fortsætte med at tilføje lag, tilføje et lag siliciumdioxid og derefter litografi en gang. Gentag disse trin, og så er der en flerlags tredimensionel arkitektur, som er den embryonale tilstand af den processor, du i øjeblikket bruger. Mellem hvert lag anvendes teknologien til metalbelægning til at lede den ledende forbindelse mellem lagene. I dag bruger' s P4-processor 7 lag metalforbindelser, mens Athlon64 bruger 9 lag. Antallet af anvendte lag afhænger af det oprindelige layoutdesign og repræsenterer ikke direkte præstationsforskellen for det endelige produkt.
I de næste par uger testes skiverne en efter en, inklusive test af de elektriske egenskaber for skiven for at se, om der er logiske fejl, og i bekræftende fald på hvilket lag og så videre. Derefter testes hver chipenhed på skiven, der har et problem, individuelt for at bestemme, om chippen har særlige behandlingsbehov.
Derefter skæres hele skiven i individuelle processorchipenheder. I den indledende test opgives de enheder, der mislykkedes testen. Disse chipenheder, der er afskåret, pakkes på en bestemt måde, så de kan indsættes glat i bundkortet i en bestemt grænsefladespecifikation. De fleste Intel- og AMD-processorer er dækket med en køleplade. Efter at det færdige produkt fra processoren er afsluttet, kræves også et komplet sortiment af chipfunktionstest. Denne del vil producere forskellige kvaliteter af produkter, nogle chips fungerer med en relativt høj frekvens, så navnet og antallet af højfrekvente produkter er mærket, og de chips med relativt lave driftsfrekvenser er ændret til at mærke andre lavfrekvente modeller. Dette er processoren til forskellige markedspositioneringer. Og nogle processorer kan have nogle mangler i chipfunktionen. For eksempel har den defekter i cache-funktionen (denne defekt er nok til at få de fleste af chipsene lammet), så bliver de afskærmet mod en vis cache-kapacitet, hvilket reducerer ydelsen og naturligvis sænker produktets pris. Dette er Celeron og Semprons oprindelse.
Efter at emballageprocessen for chippen er afsluttet, er mange produkter nødt til at udføre en ny test for at sikre, at der ikke er nogen undladelse i den forrige fremstillingsproces, og produktet overholder fuldt ud specifikationerne uden afvigelse.
Artikel og billeder fra Internettet, hvis nogen indtrængende pls først kontakt os for at slette.
NeoDen leverer afullSMT samlebåndopløsninger, herunderSMTreflow ovn, bølgelodningsmaskine, pick-and-place-maskine, loddemasse-printer, PCB-læsser, PCB-aflæser, chip mounter, SMT AOI-maskine, SMT SPI-maskine, SMT X-Ray-maskine, SMT samlebåndsudstyr, PCB-produktionsudstyrSMT-reservedele osv. Alle slags SMT-maskiner, du måtte have brug for, behageligt kontakt os for mere information:
Hangzhou NeoDen Technology Co., Ltd
Email:info@neodentech.com