Chip fabricage
Als je vraagt wat de grondstof van de chip is, zal iedereen gemakkelijk het antwoord geven - het is silicium. Dit is niet onjuist, maar waar komt silicium vandaan? In feite is het het meest onopvallende zand. Het is' het is moeilijk voor te stellen. De dure, gecompliceerde structuur, krachtige en mysterieuze chip komt uit het zand dat in feite waardeloos is. Er moet natuurlijk een ingewikkeld productieproces tussen zitten.
Basisgrondstoffen voor het maken van chips
Als je vraagt wat de grondstof van de chip is, zal iedereen gemakkelijk het antwoord geven - het is silicium. Dit is niet onjuist, maar waar komt silicium vandaan? In feite is het het meest onopvallende zand. Het is' het is moeilijk voor te stellen. De dure, gecompliceerde structuur, krachtige en mysterieuze chip komt uit het zand dat in feite waardeloos is. Er moet natuurlijk een ingewikkeld productieproces tussen zitten. Maar niet alleen een handvol zand kan als grondstof worden gebruikt. Het moet zorgvuldig worden geselecteerd om de puurste siliciumgrondstoffen eruit te halen. Stel je voor dat de goedkoopste grondstoffen met voldoende reserves werden gebruikt om chips te maken, wat zou dan de kwaliteit van het eindproduct zijn, kun je dan nog een krachtige processor gebruiken zoals nu?
Naast silicium is metaal een belangrijk materiaal voor de fabricage van chips. Tot nu toe is aluminium het belangrijkste metaalmateriaal geworden voor het maken van interne onderdelen van processors, terwijl koper geleidelijk wordt geëlimineerd. Dit heeft een aantal redenen. Bij de huidige bedrijfsspanning van de chip zijn de elektromigratiekarakteristieken van aluminium aanzienlijk beter dan van koper. Het zogenaamde elektromigratieprobleem verwijst naar wanneer een groot aantal elektronen door een gedeelte van een geleider stroomt, de atomen van de geleidersubstantie door de elektronen worden geraakt en de oorspronkelijke positie verlaten, waardoor vacatures worden verlaten. Een verblijf op andere locaties zal op andere plaatsen kortsluiting veroorzaken en de logische functie van de chip beïnvloeden, waardoor de chip onbruikbaar wordt.
Dit is de reden waarom veel Northwood Pentium 4 worden vervangen door SNDS (North Wood Storm Syndrome). Toen enthousiastelingen Northwood Pentium 4 voor het eerst overklokten, wilden ze succes boeken. Toen de chipspanning sterk werd verhoogd, veroorzaakten ernstige elektromigratieproblemen de chip verlamd. Dit is de eerste ervaring van Intel&# 39 met koper-interconnect-technologie, en het moet duidelijk worden verbeterd. Maar aan de andere kant kan het gebruik van koperen interconnect-technologie het chipgebied verkleinen. Tegelijkertijd is door de lagere weerstand van de koperen geleider de stroom die er doorheen gaat ook sneller.
Naast deze twee hoofdmaterialen zijn er in het chipontwerpproces enkele soorten chemische grondstoffen nodig. Ze spelen verschillende rollen en worden hier niet herhaald.
De voorbereidingsfase van de chipproductie
Nadat de inzameling van de benodigde grondstoffen is voltooid, moeten sommige van deze grondstoffen worden voorbewerkt. Als belangrijkste grondstof is de verwerking van silicium cruciaal. Allereerst moeten siliciumgrondstoffen chemisch worden gezuiverd en deze stap brengt ze op een grondstofniveau dat kan worden gebruikt door de halfgeleiderindustrie. Om ervoor te zorgen dat deze siliciumgrondstoffen voldoen aan de verwerkingsbehoeften van de productie van geïntegreerde schakelingen, moeten ze ook worden gevormd. Deze stap wordt bereikt door de siliciumgrondstoffen te smelten en vervolgens vloeibaar silicium in een grote kwartscontainer met hoge temperatuur te gieten.
Vervolgens worden de grondstoffen bij hoge temperaturen gesmolten. We leerden in de scheikundeles van de middelbare school dat veel atomen in een vaste stof een kristallijne structuur hebben, net als silicium. Om aan de eisen van krachtige processors te voldoen, moet de volledige siliciumgrondstof zeer zuiver en monokristallijn silicium zijn. Vervolgens wordt de siliciumgrondstof door roterend strekken uit de hogetemperatuurcontainer gehaald en wordt een cilindrische siliciumstaaf geproduceerd. Afgaande op het huidige proces is de diameter van de cirkelvormige doorsnede van de siliciumstaaf 200 mm. Maar nu zijn Intel en enkele andere bedrijven begonnen siliciumstaven met een diameter van 300 mm te gebruiken. Het is vrij moeilijk om het dwarsdoorsnedeoppervlak te vergroten met behoud van de verschillende kenmerken van de siliciumstaaf, maar zolang het bedrijf bereid is veel geld te investeren om te studeren, kan het nog steeds worden bereikt. Intel' s fabriek voor de ontwikkeling en productie van 300 mm siliciumstaven kost ongeveer 3,5 miljard dollar. Door het succes van de nieuwe technologie kan Intel geïntegreerde schakelingen vervaardigen met complexere en krachtigere functies. De fabriek voor siliciumstaven van 200 millimeter kostte ook $ 1,5 miljard. Het productieproces van chips begint met het snijden van siliciumstaven.
Eenkristallen siliciumstaaf
Na het maken van de siliciumstaaf en ervoor te zorgen dat het een absolute cilinder is, is de volgende stap het snijden van de cilindrische siliciumstaaf. Hoe dunner de plak, hoe minder materiaal er wordt gebruikt en er kunnen natuurlijk meer processorchips worden geproduceerd. Snijden vereist ook spiegelafwerking om ervoor te zorgen dat het oppervlak absoluut glad is en controleer vervolgens op vervorming of andere problemen. Deze stap van kwaliteitsinspectie is bijzonder belangrijk, het bepaalt rechtstreeks de kwaliteit van de afgewerkte chip.
Nieuwe plakjes moeten worden gedoteerd met sommige stoffen om ze tot echte halfgeleidermaterialen te maken, en vervolgens worden transistorschakelingen die verschillende logische functies vertegenwoordigen erop geschreven. De gedoteerde materiaalatomen komen de openingen tussen de siliciumatomen binnen en atoomkrachten werken op elkaar in, zodat de siliciumgrondstoffen de kenmerken van halfgeleiders hebben. Tegenwoordig is de halfgeleiderproductie van&# 39 meer een CMOS-proces (complementaire metaaloxide-halfgeleider). De term complementair verwijst naar de interactie tussen N-type MOS-transistors en P-type MOS-transistors in halfgeleiders. N en P vertegenwoordigen respectievelijk de negatieve elektrode en de positieve elektrode in het elektronische proces. In de meeste gevallen is de plak gedoteerd met chemicaliën om een P-type substraat te vormen. Het logische circuit dat erop is beschreven, moet zijn ontworpen om de kenmerken van het nMOS-circuit te volgen. Dit type transistor heeft een hogere ruimtebenutting en is energiezuiniger. Tegelijkertijd moet in de meeste gevallen het uiterlijk van pMOS-transistoren zoveel mogelijk worden beperkt, omdat in de latere stadia van het productieproces N-type materialen in het P-type substraat moeten worden geïmplanteerd, en dit proces zal leiden tot de vorming van pMOS-buizen.
Nadat het werk van de opname van chemicaliën is voltooid, is het standaard snijden voltooid. Vervolgens wordt elke plak in een oven met hoge temperatuur geplaatst en verwarmd en wordt een siliciumdioxidefilm op het plakoppervlak gegenereerd door de verwarmingstijd te regelen. Door de temperatuur, luchtsamenstelling en verwarmingstijd nauwlettend in de gaten te houden, kan de dikte van de silicagelaag worden gecontroleerd. In Intel' s productieproces van 90 nanometer is de gate-oxidebreedte zo klein als maar liefst 5 atomen dik. Dit laagpoortcircuit maakt ook deel uit van het transistorpoortcircuit. De rol van het transistorpoortcircuit is om de stroom van elektronen ertussen te regelen. Door de poortspanning te regelen, wordt de stroom van elektronen strikt gecontroleerd, ongeacht de grootte van de ingangs- en uitgangspoortspanning. Het laatste proces van de bereiding is het bedekken van een fotogevoelige laag op de siliciumdioxidelaag. Deze laag materiaal wordt gebruikt voor andere controletoepassingen in dezelfde laag. Deze materiaallaag heeft een goede lichtgevoeligheid wanneer hij wordt gedroogd, en nadat het fotolithografieproces voorbij is, kan hij door chemische methoden worden opgelost en verwijderd.
Photoetching
Dit is een zeer gecompliceerde stap in het huidige productieproces van chips. Waarom zeg je dat? Het fotoetching proces is om een bepaalde golflengte van licht te gebruiken om de corresponderende score in de fotogevoelige laag te etsen, waardoor de chemische eigenschappen van het materiaal daar veranderen. Deze technologie stelt zeer hoge eisen aan de golflengte van het gebruikte licht, wat het gebruik van ultraviolette stralen met korte golflengte en lenzen met grote kromming vereist. Het etsproces wordt ook beïnvloed door vlekken op de wafel. Elke etsstap is een complex en delicaat proces. De hoeveelheid gegevens die nodig is om elke stap van het proces te ontwerpen, kan worden gemeten in eenheden van 10 GB, en de etsstappen die nodig zijn om elke processor te vervaardigen, zijn meer dan 20 stappen (elke laag is geëtst). Bovendien, als de geëtste tekeningen van elke laag meerdere keren worden vergroot, kan het zelfs nog ingewikkelder zijn dan de kaart van de hele stad New York plus het gebied in de voorsteden. Stel je voor dat je de hele kaart van New York verkleint tot een echt gebied vanslechts 100 vierkante millimeter. Op de chip kun je je voorstellen hoe ingewikkeld de structuur van deze chip is.
Wanneer al deze etsen zijn voltooid, wordt de wafel omgedraaid. Het licht met korte golflengte wordt door de holle inkeping op de kwartsmal op de fotogevoelige laag van de plak bestraald en vervolgens worden het licht en de sjabloon verwijderd. Het lichtgevoelige laagmateriaal dat aan de buitenkant wordt blootgesteld, wordt verwijderd door chemische methoden en siliciumdioxide wordt onmiddellijk gegenereerd onder de vacante positie.
Doping
Nadat het resterende fotogevoelige laagmateriaal is verwijderd, blijft de siliciumdioxidelaag van de gevulde geul over en de blootgestelde siliciumlaag onder de laag. Na deze stap is er weer een laag siliciumdioxide voltooid. Vervolgens wordt nog een polysiliciumlaag met een lichtgevoelige laag toegevoegd. Polysilicon is een ander type poortcircuit. Vanwege het gebruik van metalen grondstoffen (vandaar de naam metaaloxide-halfgeleiders), maakt polysilicium het mogelijk poorten te vestigen voordat de spanning op de wachtrijpoort van de transistor actief wordt. De lichtgevoelige laag wordt ook geëtst door het licht met korte golflengte door het masker. Na nog een ets zijn in principe alle benodigde poortschakelingen gevormd. Vervolgens wordt de blootgestelde siliciumlaag chemisch bestookt met ionen. Het doel is hier om een N-kanaal of P-kanaal te creëren. Dit dopingproces creëert alle transistors en de circuitverbinding daartussen. Geen enkele transistor heeft een ingang en een uitgang en de twee uiteinden worden poorten genoemd.
Herhaal dit proces
Vanaf deze stap blijft u lagen toevoegen, een laag siliciumdioxide toevoegen en vervolgens eenmaal lithografie. Herhaal deze stappen en dan is er een meerlagige driedimensionale architectuur, wat de embryonale staat is van de processor die je momenteel gebruikt. Tussen elke laag wordt de technologie van metaalcoating gebruikt om de geleidende verbinding tussen de lagen te leiden. Tegenwoordig gebruikt de P4-processor van' 7 lagen metalen verbindingen, terwijl Athlon64 9 lagen gebruikt. Het aantal gebruikte lagen is afhankelijk van het oorspronkelijke lay-outontwerp en vertegenwoordigt niet direct het prestatieverschil van het eindproduct.
De komende weken zullen de wafels één voor één worden getest, inclusief het testen van de elektrische eigenschappen van de wafel om te zien of er logische fouten zijn, en zo ja, op welke laag enzovoort. Daarna wordt elke chipeenheid op de wafel met een probleem afzonderlijk getest om te bepalen of de chip speciale verwerkingsbehoeften heeft.
Vervolgens wordt de hele wafel in afzonderlijke processorchipeenheden gesneden. Bij de eerste test worden de eenheden die de test niet hebben doorstaan, verlaten. Deze afgesneden chipeenheden zullen op een bepaalde manier worden verpakt, zodat ze soepel in het moederbord van een bepaalde interfacespecificatie kunnen worden geplaatst. De meeste Intel- en AMD-processors zijn bedekt met een warmteafleider. Nadat het eindproduct van de processor is voltooid, is ook een volledige reeks chipfunctietests vereist. Dit onderdeel zal verschillende soorten producten produceren, sommige chips werken op een relatief hoge frequentie, dus de naam en het aantal producten met een hoge frequentie worden gelabeld, en die chips met relatief lage werkfrequenties worden aangepast om te labelen, andere modellen met een lage frequentie. Dit is de verwerker van verschillende marktpositionering. En sommige processors hebben mogelijk enkele tekortkomingen in de chipfunctie. Het heeft bijvoorbeeld defecten in de cachefunctie (dit defect is voldoende om de meeste chips te verlammen), dan zullen ze worden beschermd tegen wat cachecapaciteit, waardoor de prestaties afnemen en natuurlijk de prijs van het product wordt verlaagd. Dit is Celeron en de oorsprong van Sempron.
Nadat het verpakkingsproces van de chip is voltooid, moeten veel producten nog een test uitvoeren om er zeker van te zijn dat er geen weglating is in het vorige productieproces, en het product voldoet volledig aan de specificaties zonder afwijking.
Artikel en foto's van het internet, indien een inbreuk pls eerst contact met ons op om te verwijderen.
NeoDen biedt volledige SMT-assemblagelijnoplossingen, waaronder SMTreflow-oven, golfsoldeermachine, pick-and-place-machine, soldeerpastaprinter, PCB-lader, PCB-ontlader, chipmounter, SMT AOI-machine, SMT SPI-machine, SMT X-Ray-machine, SMT-assemblagelijnapparatuur, PCB-productieapparatuur SMT-onderdelen, enz. Alle soorten SMT-machines die u nodig heeft, neem contact met ons op voor meer informatie:
Hangzhou NeoDen Technology Co., Ltd.
E-mail adres:info@neodentech.com