Chip gyártás
Ha azt kérdezi, hogy mi a forgács nyersanyaga, mindenki könnyen megkapja a választ - szilícium. Ez nem hamis, de honnan származik a szilícium? Valójában ez a legmegfigyelhetetlen homok. Nehéz elképzelni. A drága, bonyolult felépítésű, erős és titokzatos chip a homokból származik, amely alapvetően értéktelen. Természetesen a kettő között bonyolult gyártási folyamatnak kell lennie.
Alapvető nyersanyagok a forgács gyártásához
Ha azt kérdezi, hogy mi a forgács nyersanyaga, mindenki könnyen megkapja a választ - szilícium. Ez nem hamis, de honnan származik a szilícium? Valójában ez a legmegfigyelhetetlen homok. Nehéz elképzelni. A drága, bonyolult felépítésű, erős és titokzatos chip a homokból származik, amely alapvetően értéktelen. Természetesen a kettő között bonyolult gyártási folyamatnak kell lennie. Nyersanyagként nem csak maroknyi homok használható. Gondosan ki kell választani, hogy a legtisztább szilícium-alapanyagokat kinyerje belőle. Képzelje el, ha a legolcsóbb alapanyagokból elegendő tartalékot használnának a forgács előállításához, mi lenne a késztermék minősége, használhatja-e még egy nagy teljesítményű processzort, mint most?
A szilikon mellett a forgácsgyártás fontos anyaga a fém. Eddig az alumínium vált a fém alapanyagává a processzorok belső alkatrészeinek előállításához, míg a réz fokozatosan megszűnik. Ennek oka néhány ok. A forgács jelenlegi üzemi feszültségénél az alumínium elektromigrációs tulajdonságai szignifikánsan jobbak, mint a réz. Az úgynevezett elektromigrációs probléma arra utal, amikor nagyszámú elektron áramlik át a vezető szakaszán, a vezető anyag atomjait az elektronok befolyásolják, és elhagyják az eredeti helyzetüket, így üresen maradnak. Más helyeken tartózkodás rövidzárlatot okoz más helyeken, és befolyásolja a chip logikai funkcióját, ami a chipet használhatatlanná teszi.
Ez az oka annak, hogy sok Northwood Pentium 4-et felváltják az SNDS (North Wood Storm Syndrome). Amikor a rajongók először túllicitálták a Northwood Pentium 4-et, vágyakoztak a siker elérésére. Amikor a chip feszültsége jelentősen megnőtt, komoly elektromigrációs problémák okoztak a chip bénulását. Ez az Intel&# 39 első tapasztalata a réz összekapcsolási technológiával kapcsolatban, és egyértelműen javításra szorul. Másrészt viszont a réz összekapcsolási technológia használata csökkentheti a forgácsfelületet. Ugyanakkor a rézvezeték alacsonyabb ellenállása miatt a rajta áthaladó áram is gyorsabb.
E két fő anyag mellett a forgácstervezés során bizonyos típusú vegyi alapanyagokra is szükség van. Különböző szerepeket játszanak, és itt nem ismétlődnek meg.
A chips gyártásának előkészítési szakasza
Miután befejeződött a szükséges alapanyagok összegyűjtése, ezen alapanyagok egy részét előfeldolgozni kell. Mint a legfontosabb alapanyag, a szilícium feldolgozása döntő jelentőségű. Mindenekelőtt a szilícium-alapanyagokat kémiailag meg kell tisztítani, és ez a lépés olyan nyersanyagszintet ér el, amelyet a félvezető ipar felhasználhat. Annak érdekében, hogy ezek a szilícium-alapanyagok kielégítsék az integrált áramköri gyártás feldolgozási igényeit, azokat is alakítani kell. Ezt a lépést úgy végezzük, hogy a szilícium-alapanyagokat megolvasztjuk, majd folyékony szilíciumot öntünk egy nagy, magas hőmérsékleten működő kvarctartályba.
Ezután a nyersanyagokat magas hőmérsékleten megolvasztják. A középiskolai kémiai órában megtanultuk, hogy a szilárd anyagban sok atom kristályos szerkezetű, mint a szilícium. A nagy teljesítményű processzorok követelményeinek teljesítése érdekében a teljes szilícium-alapanyagnak nagyon tiszta és monokristályos szilíciumnak kell lennie. Ezután a szilícium-alapanyagot forgó nyújtással távolítják el a magas hőmérsékletű tartályból, és hengeres szilikonöntvényt állítanak elő. A jelenleg alkalmazott eljárás alapján a szilíciumöntvény kör keresztmetszetének átmérője 200 mm. De most az Intel és néhány más vállalat elkezdte használni a 300 mm átmérőjű szilíciumöntvényeket. Meglehetősen nehéz növelni a keresztmetszeti területet, miközben megtartják a szilícium-öntvény különböző jellemzőit, de mindaddig, amíg a vállalat hajlandó sok pénzt befektetni a tanulmányozására, ez mégis elérhető. Az Intel&# 39 gyárának a 300 mm-es szilícium-rúd fejlesztésére és előállítására mintegy 3,5 milliárd dollár kerül. Az új technológia sikere lehetővé teszi az Intel számára, hogy összetettebb és erősebb funkciókkal ellátott integrált áramköröket állítson elő. A 200 mm-es szilícium-rúdüzem szintén 1,5 milliárd dollárba került. A forgács gyártási folyamata a szilikon rúdok szeletelésével kezdődik.
Egykristályos szilikon rúd
A szilikon öntvény készítése és annak abszolút henger biztosítása után a következő lépés a hengeres szilikon rúd szeletelése. Minél vékonyabb a szelet, annál kevesebb anyagot használ fel, és természetesen több processzor chips készülhet. A szeleteléshez tükörfelületre is szükség van annak biztosítása érdekében, hogy a felület teljesen sima legyen, majd ellenőrizze, hogy nincs-e torzulás vagy egyéb probléma. A minőség-ellenőrzésnek ez a lépése különösen fontos, közvetlenül meghatározza a kész chip minőségét.
Az új szeleteket egyes anyagokkal kell adalékolni, hogy valódi félvezető anyaggá váljanak, majd a különféle logikai funkciókat ábrázoló tranzisztoráramköröket felírják rajtuk. Az adalékolt anyag atomjai belépnek a résekbe a szilícium atomok között, és az atomi erők úgy hatnak egymásra, hogy a szilícium alapanyagok félvezetők tulajdonságai legyenek. Manapság a&félvezető gyártása inkább egy CMOS folyamat (komplementer fém-oxid-félvezető). A komplementer kifejezés az N-típusú MOS tranzisztorok és a félvezetők P-típusú MOS-tranzisztorainak kölcsönhatására utal. N és P jelentése negatív és pozitív elektród az elektronikus eljárásban. A legtöbb esetben a szelet vegyszerekkel van feltöltve, hogy P-típusú szubsztrátumot képezzen. A rajta írt logikai áramkört úgy kell megtervezni, hogy az kövesse az nMOS áramkör jellemzőit. Az ilyen típusú tranzisztorok nagyobb térkihasználással rendelkeznek és energiahatékonyabbak. Ugyanakkor a legtöbb esetben a pMOS tranzisztorok megjelenését a lehető legnagyobb mértékben korlátozni kell, mivel a gyártási folyamat későbbi szakaszaiban az N-típusú anyagokat be kell implantálni a P-típusú hordozóba, és ez A folyamat pMOS csövek kialakulásához vezet.
A vegyi anyagok beépítésének befejezése után a szeletelés befejeződik. Ezután az egyes szeleteket magas hőmérsékletű kemencébe helyezzük és melegítjük, és a szelet felületére szilícium-dioxid filmet generálunk a hevítési idő szabályozásával. A hőmérséklet, a levegő összetétele és a hevítési idő szoros megfigyelésével a kovasav réteg vastagsága ellenőrizhető. Az Intel&# 39 90 nanométeres gyártási folyamatában a kapu-oxid szélessége olyan kicsi, mint egy csodálatos 5 atom vastag. Ez a rétegkapcsoló áramkör a tranzisztoros kapuáramkör részét képezi. A tranzisztor kapu áramkörének szerepe az elektronok áramlásának szabályozása közöttük. A kapu feszültségének vezérlésével az elektronok áramlását szigorúan ellenőrzik, függetlenül a bemeneti és a kimeneti port feszültségétől. Az előkészítés utolsó folyamata egy fényérzékeny réteg lefedése a szilícium-dioxid rétegen. Ezt az anyagréteget ugyanabban a rétegben más vezérlő alkalmazásokhoz használják. Ez az anyagréteg szárításkor jó fényérzékenységgel rendelkezik, és a fotolitográfiai eljárás befejezése után oldható és eltávolítható kémiai módszerekkel.
fotomaratási
Ez egy nagyon bonyolult lépés a jelenlegi chipgyártási folyamatban. Miért mondod ezt? A foto-maratási eljárás az, hogy egy bizonyos hullámhosszú fényt használunk a megfelelő pontszám maratására a fényérzékeny rétegben, ezáltal megváltoztatva az anyag kémiai tulajdonságait. Ez a technológia rendkívül szigorú követelményeket támaszt a felhasznált fény hullámhosszával kapcsolatban, ami megköveteli a rövid hullámhosszú ultraibolya sugarak és a nagy görbületű lencsék használatát. A maratási folyamatot a ostyán lévő foltok is befolyásolják. A maratás minden lépése összetett és kényes folyamat. A folyamat egyes lépéseinek megtervezéséhez szükséges adatmennyiség 10 GB-os egységekben mérhető, és az egyes processzorok gyártásához szükséges maratási lépések több mint 20 lépést tartalmaznak (minden réteg maratott). Sőt, ha az egyes rétegek maratott rajzát többször nagyítják, akkor még bonyolultabb is lehet, mint az egész New York-i térkép és a külvárosi tartomány. Képzelje el, hogy a teljes New York-i térképet egy tényleges területre redukáljacsak 100 négyzetmilliméter. Akkor a chipen el tudod képzelni, milyen bonyolult a chip felépítése.
Az összes maratás befejezése után az ostya megfordul. A rövid hullámhosszúságú fényt a kvarcsablon üreges bemetszésén keresztül az ostya fényérzékeny rétegére besugározzuk, majd a fényt és a sablont eltávolítjuk. A kívülről kitett fényérzékeny réteg anyagát kémiai eljárásokkal távolítják el, és a szilárd dioxid azonnal keletkezik az üres hely alatt.
Dopping
A fennmaradó fényérzékeny réteg anyagának eltávolítása után a megtöltött árok szilícium-dioxid-rétege és a réteg alatti nyitott szilíciumréteg marad. Ezt a lépést követően egy újabb szilícium-dioxid-réteg kész. Ezután újabb poliszilícium réteget adunk hozzá fényérzékeny réteggel. A poliszilícium egy másik típusú kapuáramkör. A fém alapanyagok (így a fém-oxid félvezetők elnevezése) felhasználása miatt a poliszilícium lehetővé teszi a kapuk létrehozását, mielőtt a tranzisztor sorában lévő feszültség aktívvá válna. A fényérzékeny réteget a rövidhullámú fény is maszkolja a maszkon keresztül. Egy újabb maratás után az összes szükséges kapuáramkör alapvetően kialakult. Ezután a kitett szilíciumréteget kémiailag bombázzák ionokkal. A cél itt N-vagy P-csatornák létrehozása. Ez a dopping folyamat létrehozza az összes tranzisztort és az áramköri összeköttetést közöttük. Egyetlen tranzisztornak nincs bemenete és kimenete, és a két végét portnak nevezzük.
Ismételje meg ezt a folyamatot
Ettől a lépéstől folytatódik a rétegek hozzáadása, a szilícium-dioxid réteg hozzáadása, majd egyszer a litográfia. Ismételje meg ezeket a lépéseket, és akkor lesz egy többrétegű háromdimenziós architektúra, amely a jelenleg használt processzor embrionális állapota. Az egyes rétegek között a fémbevonat technológiáját alkalmazzák a rétegek közötti vezető kapcsolat vezetésére. Manapság a&# 39 processzora 7 réteg fémcsatlakozást használ, míg az Athlon64 9 réteg. A felhasznált rétegek száma az eredeti elrendezéstől függ, és nem jelenti közvetlenül a végtermék teljesítménybeli különbségét.
A következő hetekben az ostyakat egyenként tesztelni fogják, beleértve az ostya elektromos tulajdonságainak tesztelését, hogy meghatározzák, vannak-e logikai hibák, és ha igen, melyik rétegen és így tovább. Ezután az egyes ostya chip-egységeit, amelyeknek problémája van, külön-külön teszteljük annak meghatározása érdekében, hogy a chipnek speciális feldolgozási igényei vannak-e.
Ezután a teljes ostyát külön processzor-chipegységekre vágják. Az első teszt során azokat a egységeket, amelyek nem teljesítették a tesztet, elhagyják. Ezeket a levágott chipegységeket bizonyos módon csomagolják, hogy azok simán beilleszthetők legyenek egy bizonyos interfész specifikációjának alaplapjára. A legtöbb Intel és AMD processzort hűtőborda borítja. A processzor késztermékének befejezése után a chip-funkciók teljes skálájára is szükség van. Ez a rész különféle típusú termékeket fog előállítani, egyes chipek viszonylag magas frekvencián működnek, tehát a magas frekvenciájú termékek neve és száma meg van címkézve, és azokat a viszonylag alacsony működési frekvenciájú chipeket módosítják, hogy más alacsony frekvenciájú modelleket címkézzenek. Ez a különböző piaci helyzetmeghatározók processzora. És néhány processzornak lehetnek hiányosságai a chip működésében. Például hibái vannak a gyorsítótár funkcióban (ez a hiba elegendő ahhoz, hogy a chipek nagy részét megbénítsák), akkor árnyékolva vannak bizonyos gyorsítótár-kapacitásoktól, csökkentve a teljesítményt, és természetesen csökkentve a termék árát. Ez Celeron És Sempron eredete.
A chip csomagolási folyamatának befejezése után sok terméknek újabb tesztet kell végrehajtania annak biztosítása érdekében, hogy az előző gyártási folyamatban ne maradjon ki mulasztás, és a termék eltérés nélkül teljes mértékben megfelel a specifikációknak.
Cikk és képek az internetről, ha bármilyen jogsértés van, először vegye fel velünk a kapcsolatot törlés céljából.
A NeoDen az afSMT összeszerelési vonalmegoldásait tartalmazza, beleértve az SMTreflow sütőt, hullámforrasztó gépet, pick and place gépet, forrasztó paszta nyomtatót, PCB rakodót, NYÁK leválasztót, chip szerelőt, SMT AOI gépet, SMT SPI gépet, SMT X-Ray gépet, SMT szerelő sor berendezést, NYÁK gyártó berendezésekSMT alkatrészek stb. Bármilyen SMT gép, amelyre szüksége lehet, kérjük, vegye fel velünk a kapcsolatot további információkért:
Hangzhou NeoDen Technology Co., Ltd.
Email:info@neodentech.com