Proizvodnja čipova
Ako pitate koja je sirovina čipa, svi će lako dati odgovor-to je silikon. To nije lažno, ali odakle dolazi silicij? Zapravo, to je najneprimjereniji pijesak. To je teško zamisliti. Skupa, komplicirana struktura, moćan i misteriozan čip potiču od pijeska koji je u osnovi bezvrijedan. Naravno, između njih mora postojati kompliciran proizvodni proces.
Osnovne sirovine za proizvodnju čipsa
Ako pitate koja je sirovina čipa, svi će lako dati odgovor-to je silikon. To nije lažno, ali odakle dolazi silicij? Zapravo, to je najneprimjereniji pijesak. To je teško zamisliti. Skupa, komplicirana struktura, moćan i misteriozan čip potiču od pijeska koji je u osnovi bezvrijedan. Naravno, između njih mora postojati kompliciran proizvodni proces. Međutim, to nije samo šaka pijeska koja se može koristiti kao sirovina. Mora se pažljivo odabrati tako da se iz njega izvuku najčišće silikonske sirovine. Zamislite da su se za izradu čipova koristile najjeftinije sirovine s dovoljnim rezervama, kakva bi bila kvaliteta gotovog proizvoda, možete li još uvijek koristiti procesore visokih performansi kao sada?
Osim silicijuma, važan materijal za proizvodnju čipsa je i metal. Do sada je aluminij postao glavni metalni materijal za izradu unutrašnjih dijelova procesora, dok se bakar postepeno uklanja. To je zbog nekih razloga. Na trenutnom radnom naponu čipa, elektro-migracijske karakteristike aluminijuma su znatno bolje u odnosu na bakar. Takozvani problem elektromigracije odnosi se na to da kada veliki dio elektrona prođe kroz jedan dio provodnika, na atome vodičke supstance elektroni utječu i napuste prvobitni položaj, ostavljajući slobodna mjesta. Boravak na drugim lokacijama uzrokovat će kratak spoj na drugim mjestima i utjecati na logičku funkciju čipa, zbog čega će čip učiniti neupotrebljivim.
To je razlog zašto se mnogi Northwood Pentium 4 zamjenjuju SNDS-om (North Wood Storm Syndrome). Kada su entuzijasti prvi put svladali Northwood Pentium 4, bili su željni uspjeha. Kada je napon čipa znatno porastao, ozbiljni problemi sa elektromigracijom su uzrokovali paraliziranje čipa. Ovo je prvo iskustvo kompanije Intel&# 39 s bakrenom tehnologijom za međusobno povezivanje, i očito je potrebno neko poboljšanje. Ali s druge strane, korištenje bakrene tehnologije povezivanja može smanjiti površinu čipa. Istovremeno, zbog manjeg otpora bakrenog vodiča, struja koja prolazi kroz njega je također brža.
Uz ova dva glavna materijala, u procesu dizajniranja čipova potrebne su i neke vrste hemijskih sirovina. Oni igraju različite uloge i ovdje se neće ponoviti.
Faza pripreme proizvodnje čipova
Nakon dovršetka sakupljanja potrebnih sirovina, neke od tih sirovina potrebno je prethodno obraditi. Kao najvažnija sirovina, obrada silicijuma je presudna. Prije svega, silikonske sirovine moraju biti hemijski pročišćene, a ovaj korak ih dovodi do nivoa sirovina koji može koristiti industrija poluvodiča. Da bi ove silikonske sirovine zadovoljile potrebe obrade proizvodnje integriranih krugova, moraju se također oblikovati. Ovaj korak se postiže topljenjem silikonskih sirovina i potom izlijevanjem tekućeg silicijuma u veliki kvarcni spremnik visoke temperature.
Zatim se sirovine tope na visokim temperaturama. U razredu hemije u srednjoj školi naučili smo da mnogi atomi u krutini imaju kristalnu strukturu, kao i silicijum. Da bi udovoljilo zahtjevima procesora visokih performansi, cjelokupna silikonska sirovina mora biti visoko čist i monokristalni silicij. Zatim se silikonska sirovina vadi rotacijskim razvlačenjem iz visokotemperaturnih posuda i stvara se cilindrični silikonski ingot. Sudeći prema trenutačno primijenjenom postupku, promjer kružnog presjeka silikonskog ingota je 200 mm. Ali sada su Intel i neke druge kompanije počele upotrebljavati silikonske ingote promjera 300 mm. Prilično je teško povećati površinu poprečnog presjeka zadržavajući različite karakteristike silikonskog ingota, ali sve dok je kompanija spremna uložiti puno novca u proučavanje, to se ipak može postići. Tvornica Intel&# 39 za razvoj i proizvodnju 300 mm silikonskih ingota koštala je oko 3,5 milijardi američkih dolara. Uspjeh nove tehnologije omogućava Intelu da proizvodi integrirane sklopove sa složenijim i snažnijim funkcijama. Postrojenje za silikon od 200 milimetara koštalo je i 1,5 milijardi dolara. Proces proizvodnje čipova započinje rezanjem silikonskih ingota.
Jednokrisni silikonski ingot
Nakon što napravite silikonski ingot i osigurate da je apsolutni cilindar, sljedeći korak je prorezati cilindrični silikonski ingot. Što je tanji rez, to se manje materijala upotrebljava i prirodno se može proizvesti više procesora. Prosecanje takođe zahteva završnu obradu ogledalom kako bi se osiguralo da je površina apsolutno glatka, a zatim proverite da li ima izobličenja ili drugih problema. Ovaj korak provjere kvalitete je posebno važan, jer direktno određuje kvalitetu gotovog čipa.
Nove kriške moraju biti dopirane nekim tvarima kako bi se pretvorile u prave poluvodičke materijale, a zatim su na njih upisani tranzistorski krugovi koji predstavljaju različite logičke funkcije. Atomi dopiranih materijala ulaze u praznine između atoma silicijuma, a atomske sile djeluju jedna na drugu tako da silikonske sirovine imaju karakteristike poluvodiča. Danas je proizvodnja poluvodiča&# 39 više proces CMOS (komplementarni metal-oksid-poluvodič). Izraz komplementarni odnosi se na interakciju između MOS tranzistora N-tipa i MOS tranzistora tipa P u poluvodičima. N i P predstavljaju negativnu elektrodu i pozitivnu elektrodu u elektroničkom procesu. U većini slučajeva, kriška je dopirana hemikalijama radi stvaranja supstrata tipa P. Logički krug napisan na njemu mora biti dizajniran da slijedi karakteristike nMOS kruga. Ova vrsta tranzistora ima veću iskorištenost prostora i energetski je ekonomičnija. Istodobno, u većini slučajeva izgled pMOS tranzistora mora biti što je moguće ograničeniji, jer u kasnijim fazama procesa izrade materijala N tipa treba ugraditi u podlogu P tipa, i to proces će dovesti do stvaranja pMOS cevi.
Nakon završetka rada na ugrađivanju kemikalija, standardno rezanje je završeno. Zatim se svaka kriška stavi u peć na visokoj temperaturi i zagrijava, a na površini reza se stvara film silicijum dioksida kontrolom vremena zagrijavanja. Pažljivim nadzorom temperature, sastava zraka i vremena grijanja može se kontrolirati debljina sloja silike. U procesu proizvodnje 90-nanometara Intel&# 39, širina oksidnih vrata je mala koliko je nevjerovatnih 5 atoma. Ovaj krug vrata sloja je takođe dio sklopa tranzistora. Uloga sklopa tranzistora je u kontroli protoka elektrona između njih. Kroz kontrolu napona vrata strogo se kontrolira protok elektrona, bez obzira na veličinu ulaznog i izlaznog napona. Završni postupak pripreme je prekrivanje fotosenzitivnog sloja na sloju silicijumskog dioksida. Ovaj sloj materijala koristi se za ostale kontrolne aplikacije u istom sloju. Ovaj sloj materijala ima dobru fotoosjetljivost kada se osuši, a nakon završetka procesa fotolitografije može se rastopiti i ukloniti hemijskim metodama.
Fotoetching
Ovo je vrlo kompliciran korak u trenutnom procesu proizvodnje čipova. Zašto to kažeš? Postupak fotoetkiranja je korištenje određene talasne dužine svjetlosti za utiskivanje odgovarajućeg rezultata u fotoosjetljivom sloju, mijenjajući na taj način kemijska svojstva materijala. Ova tehnologija ima izuzetno stroge zahtjeve za talasnu dužinu svjetla koje se zahtijeva, a za to je potrebna upotreba ultraljubičastih zraka kratkih talasnih duljina i leća velike zakrivljenosti. Na proces jetkanja utječu i mrlje na rezini. Svaki korak jetkanja je složen i osjetljiv proces. Količina podataka koja je potrebna za oblikovanje svakog koraka postupka može se mjeriti u jedinicama od 10 GB, a koraci jetkanja koji su potrebni za proizvodnju svakog procesora su više od 20 koraka (svaki sloj je jetkan). Štoviše, ako se urezbareni crteži svakog sloja uvećavaju više puta, to može biti još složenije od mape čitavog New Yorka plus prigradskog raspona. Zamislite da cijelu kartu New Yorka smanjite na stvarno područje odsamo 100 kvadratnih milimetara. Na čipu možete zamisliti koliko je komplicirana struktura ovog čipa.
Kada se sve ove jetkanje završe, vafelj se preokrene. Svjetlost kratkotalasne duljine zrači se na fotoosjetljivi sloj rezine kroz izdubljeni rez na kvarcnoj šabloni, a zatim se uklanjaju svjetlost i predložak. Materijal fotoosjetljivog sloja izložen vani uklanja se hemijskim metodama, a silicij dioksid se odmah stvara pod praznim položajem.
Doping
Nakon što se ukloni preostali fotoosjetljivi sloj, preostaje sloj silicijevog dioksida ispunjenog rova i izloženi sloj silicijuma ispod sloja. Nakon ovog koraka završava se još jedan sloj silicijumskog dioksida. Zatim se dodaje još jedan polisilikonski sloj sa fotoosjetljivim slojem. Polisilicijum je druga vrsta kapija vrata. Zbog upotrebe metalnih sirovina (odatle i naziv poluvodiči metalnih oksida), polisilicijum omogućava uspostavljanje kapije prije nego što napon na priključku reda tranzistora postane aktivan. Fotoosjetljivi sloj također je utkan od svjetlosti kratkih valova kroz masku. Nakon drugog jetkanja, svi potrebni krugovi kapija su u osnovi formirani. Zatim je izloženi sloj silicijuma hemijski bombardiran jonima. Ovdje je svrha stvaranje N-kanala ili P-kanala. Ovaj doping proces stvara sve tranzistore i vezu između krugova. Nijedan tranzistor nema ulaz i izlaz, a dva se kraja nazivaju priključci.
Ponovite ovaj postupak
Od ovog koraka nastavit ćete dodavati slojeve, dodavati sloj silicijumskog dioksida, a zatim jednom litografijom. Ponovite ove korake i tu je višeslojna trodimenzionalna arhitektura, što je embrionalno stanje procesora koji trenutno koristite. Između svakog sloja koristi se tehnologija oblaganja metala za provođenje provodne veze između slojeva. Danas' s P4 procesor koristi 7 slojeva metalnih veza, dok Athlon64 koristi 9 slojeva. Broj korištenih slojeva ovisi o početnom dizajnu izgleda i ne predstavlja izravno razliku u performansama krajnjeg proizvoda.
U narednih nekoliko tjedana, pločice će se testirati jedna po jedna, uključujući testiranje električnih karakteristika rezina kako bi se vidjelo ima li logičkih grešaka, i ako jesu, na kojem sloju i tako dalje. Nakon toga će se svaka jedinica čipa na rezini koja ima problem testirati pojedinačno kako bi se utvrdilo ima li čip posebne potrebe za obradom.
Zatim se cijela rezina seče na pojedinačne procesorske jedinice. U početnom testu one jedinice koje nisu uspjele test će biti napuštene. Te izrezane jedinice čipa biće pakirane na određeni način tako da se mogu glatko umetnuti u matičnu ploču određene specifikacije sučelja. Većina procesora Intel i AMD prekriveni su hladnjakom. Nakon što je gotov proizvod procesora dovršen, potreban je i čitav niz testova funkcionalnosti čipa. U ovom dijelu će se proizvoditi različite vrste proizvoda, neki čipovi djeluju na relativno visokoj frekvenciji, tako da su naziv i broj visokofrekventnih proizvoda označeni, a ti čipovi s relativno niskim radnim frekvencijama modificirani za označavanje, a drugi modeli niske frekvencije. Ovo je procesor različitog pozicioniranja na tržištu. A neki procesori mogu imati određenih nedostataka u funkciji čipa. Na primjer, ima nedostatke u funkciji predmemorije (ovaj je nedostatak dovoljan da uzrokuje paraliziranje većine čipova), oni će biti zaštićeni od nekih kapaciteta predmemorije, smanjenjem performansi i, naravno, spuštanjem cijene proizvoda. Ovo je Celeron i porijeklo Semprona.
Nakon završetka postupka pakiranja čipa, mnogi proizvodi moraju provesti još jedno ispitivanje kako bi se osiguralo da nema propusta u prethodnom proizvodnom procesu, a proizvod potpuno udovoljava specifikacijama bez odstupanja.
Članak i slike s interneta, ako bilo kakve smetnje, prvo nas kontaktirajte da biste ih izbrisali.
NeoDen nudi puna SMT rešenja za montažu, uključujućiSMTreflow pećnicu, mašinu za lemljenje talasnih mašina, mašinu za lemljenje i lepljenje, štampač paste za lemljenje, PCB loader, PCB unloader, čipter, SMT AOI mašinu, SMT SPI mašinu, SMT X-Ray mašinu, SMT serijsku opremu, Oprema za proizvodnju PCB-aSMT rezervnih dijelova itd. Bilo koje vrste SMT mašina koje su vam potrebne, kontaktirajte nas za više informacija:
Hangzhou NeoDen Technology Co, Ltd
Email:info@neodentech.com