Fabricació de xip
Si preguntes quina és la matèria primera del xip, tothom donarà fàcilment la resposta: és silici. Això no és fals, però d’on prové el silici? De fet, és la sorra més poc marcable. És difícil d’imaginar. L’estructura cara, complicada, potent i misteriós xip prové de la sorra bàsicament inútil. Per descomptat, hi ha d’haver un procés de fabricació complicat pel mig.
Matèries primeres bàsiques per fabricar patates fregides
Si preguntes quina és la matèria primera del xip, tothom donarà fàcilment la resposta: és silici. Això no és fals, però d’on prové el silici? De fet, és la sorra més poc marcable. És difícil d’imaginar. L’estructura cara, complicada, potent i misteriós xip prové de la sorra bàsicament inútil. Per descomptat, hi ha d’haver un procés de fabricació complicat pel mig. Tanmateix, no es pot utilitzar només un grapat de sorra com a matèries primeres. S'ha de seleccionar acuradament per extreure'n les matèries primeres de silici més pur. Imagineu-vos que si s’utilitzessin les matèries primeres més econòmiques i amb reserves suficients per fer xips, quina seria la qualitat del producte acabat, encara podeu utilitzar un processador d’alt rendiment com ara?
A més del silici, un material important per a la fabricació de xips és el metall. Fins ara, l’alumini s’ha convertit en el principal material metàl·lic per fabricar peces internes dels processadors, mentre que el coure s’està eliminant gradualment. Això es deu a algunes raons. A la tensió de funcionament del xip actual, les característiques d’electromigració de l’alumini són significativament millors que el coure. L’anomenat problema d’electromigració es refereix a que quan un gran nombre d’electrons flueixen per una secció de conductor, els àtoms de la substància conductora són impactats pels electrons i deixen la posició original, deixant-se les vacants. L’estada a altres ubicacions provocarà un curtcircuit en altres llocs i afectarà la funció lògica del xip, cosa que farà que el xip no sigui possible.
Aquesta és la raó per la qual molts Northwood Pentium 4 són substituïts per SNDS (North Wood Storm Syndrome). Quan els entusiastes van passar per primera vegada el Northwood Pentium 4, estaven ansiosos per aconseguir èxit. Quan es va augmentar molt la tensió del xip, es van paralitzar greus problemes d’electromigració. Aquesta és la primera experiència d'Intel' amb la tecnologia d'interconnexió de coure, i que necessita clarament alguna millora. Però, d’altra banda, l’ús de la tecnologia d’interconnexió de coure pot reduir la zona del xip. Al mateix temps, a causa de la menor resistència del conductor de coure, el corrent que hi passa també és més ràpid.
A més d’aquests dos materials principals, calen alguns tipus de matèries primeres químiques en el procés de disseny de xip. Interpreten diferents rols i no es repetiran aquí.
L’etapa de preparació de la fabricació de xip
Un cop finalitzada la recollida de matèries primeres necessàries, algunes d’aquestes matèries primeres s’han de processar prèviament. Com a matèria primera més important, el processament del silici és crucial. En primer lloc, les matèries primeres de silici s’han de purificar químicament, i aquest pas les porta a un nivell de matèries primeres que pot utilitzar la indústria de semiconductors. Per tal que aquestes matèries primeres de silici cobrin les necessitats de processament de la fabricació de circuits integrats, també s’han de donar forma. Aquest pas s’aconsegueix mitjançant la fusió de les matèries primeres de silici i després s’aboca el silici líquid en un gran recipient de quars de gran temperatura.
A continuació, les matèries primeres es fonen a temperatures elevades. A la classe de química de l'escola mitjana vam aprendre que molts àtoms dins d'un sòlid tenen una estructura cristal·lina, com fa el silici. Per complir els requisits dels processadors d’alt rendiment, tota la matèria primera de silici ha de ser de silici altament pur i d’un sol cristall. A continuació, la matèria primera de silici es treu del contenidor a alta temperatura mitjançant estiraments rotatius i es produeix un lingot cilíndric de silici. Segons el procés que s'utilitza actualment, el diàmetre de la secció circular del lingot de silici és de 200 mm. Però ara Intel i algunes altres empreses han començat a utilitzar lingots de silici de 300 mm de diàmetre. És bastant difícil augmentar l’àrea transversal conservant les diverses característiques del lingot de silici, però sempre que l’empresa estigui disposada a invertir molts diners per estudiar, encara es pot aconseguir. La fàbrica Intel' s per al desenvolupament i producció de lingots de silici de 300 mm va costar uns 3.500 milions de dòlars americans. L’èxit de la nova tecnologia permet a Intel fabricar circuits integrats amb funcions més complexes i potents. La planta de lingots de silici de 200 mil·límetres també va costar 1.500 milions de dòlars. El procés de fabricació de xip comença amb la tallada dels lingots de silici.
Lingot de silici monocristal
Després de fer el lingot de silici i assegurar-se que és un cilindre absolut, el següent pas és tallar el lingot cilíndric de silici. Com més fina sigui la llesca, menys material s’utilitza i, naturalment, es poden produir més xips de processador. El lliscament també requereix un acabat de miralls per assegurar-se que la superfície sigui absolutament llisa i, a continuació, comproveu si hi ha distorsions o altres problemes. Aquest pas d’inspecció de qualitat és especialment important, determina directament la qualitat del xip acabat.
S’han de dopar noves rodanxes amb algunes substàncies per convertir-les en materials semiconductors reals, i després s’hi escriuen circuits de transistor que representen diverses funcions lògiques. Els àtoms del material dopat entren en els buits entre els àtoms de silici i les forces atòmiques actuen els uns dels altres de manera que les matèries primeres de silici tinguin les característiques dels semiconductors. Avui, la fabricació de semiconductors de&# 39 és més que un procés CMOS (metall-òxid-semiconductor complementari). El terme complementari es refereix a la interacció entre transistors MOS tipus N i transistors MOS tipus P en semiconductors. N i P representen l’elèctrode negatiu i l’elèctrode positiu respectivament en el procés electrònic. En la majoria dels casos, la llesca es dopa amb productes químics per formar un substrat tipus P. El circuit lògic que s’hi escriu s’ha de dissenyar per seguir les característiques del circuit nMOS. Aquest tipus de transistor té una major utilització espacial i és més eficient energèticament. Al mateix temps, en la majoria dels casos, l’aparició de transistors pMOS s’ha de limitar al màxim possible, perquè, en les etapes posteriors del procés de fabricació, cal implantar materials de tipus N al substrat tipus P, i això el procés donarà lloc a la formació de tubs pMOS.
Un cop finalitzats els treballs d’incorporació de productes químics, s’acaba el tallat estàndard. A continuació, cada rodanxa es col·loca en un forn a alta temperatura i s’escalfa, i es genera una pel·lícula de diòxid de silici a la superfície de la llesca controlant el temps de calefacció. Controlant de prop la temperatura, la composició de l’aire i el temps de calefacció, es pot controlar el gruix de la capa de sílice. En el procés de fabricació de 90 nanòmetres d’Intel' l’amplada de l’òxid de la porta és tan petita com una sorprenent 5 àtoms de gruix. Aquest circuit de porta de capa també forma part del circuit de la porta del transistor. El paper del circuit de la porta del transistor és controlar el flux d’electrons entre ells. Mitjançant el control de la tensió de la porta, el flux d’electrons es controla estrictament, independentment de la mida del voltatge del port d’entrada i sortida. El procés final de la preparació és cobrir una capa fotosensible a la capa de diòxid de silici. Aquesta capa de material s'utilitza per a altres aplicacions de control de la mateixa capa. Aquesta capa de material té una bona fotosensibilitat quan s’asseca i, un cop acabat el procés de fotolitografia, es pot dissoldre i treure per mètodes químics.
Photoetching
Aquest és un pas molt complicat en el procés actual de fabricació de xip. Per què dius això? El procés de fotogravat és utilitzar una certa longitud d'ona de la llum per gravar la puntuació corresponent a la capa fotosensible, canviant així les propietats químiques del material. Aquesta tecnologia té uns requisits extremadament estrictes sobre la longitud d’ona de la llum utilitzada, cosa que requereix l’ús de rajos ultraviolats de longitud d’ona curta i lents de gran curvatura. El procés de gravat també es veu afectat per les taques de l’hòstia. Cada pas del gravat és un procés complex i delicat. La quantitat de dades necessària per dissenyar cada pas del procés es pot mesurar en unitats de 10 GB, i els passos de gravat necessaris per fabricar cada processador són més de 20 passos (cada capa està gravada). A més, si els dibuixos gravats de cada capa s’amplifiquen moltes vegades, pot ser encara més complicat que el mapa de tota la ciutat de Nova York més l’interval suburbà. Imagineu reduir tot el mapa de Nova York a una zona real denomés 100 mil·límetres quadrats Al xip, aleshores podeu imaginar com és de complicada l’estructura d’aquest xip.
Quan es completen tots aquests gravats, l’hòstia s’inverteix. La llum de longitud d'ona curta s'irradia a la capa fotosensible de l'hòstia a través de la osca forada de la plantilla de quars i, a continuació, s'elimina la llum i la plantilla. El material fotosensible exposat a l’exterior s’elimina mitjançant mètodes químics i el diòxid de silici es genera immediatament sota la posició vacant.
Dopatge
Després d’eliminar el material de la capa fotosensible restant, el que queda és la capa de diòxid de silici de la trinxera plena i la capa de silici exposada a sota de la capa. Després d'aquest pas, es completa una altra capa de diòxid de silici. A continuació, s’afegeix una altra capa de polisílic amb una capa fotosensible. El polisíl·lic és un altre tipus de circuit de porta. A causa de l'ús de matèries primeres metàl·liques (d'aquí el nom de semiconductors d'òxid de metall), el polisílic permet establir portes abans que s'activi el voltatge al port de la cua del transistor. La capa fotosensible també està gravada per la llum de longitud d'ona curta a través de la màscara. Després d'un altre aiguafort, s'han format bàsicament tots els circuits de porta necessaris. Després, la capa de silici exposada es bombardeja químicament amb ions. El propòsit aquí és crear un canal N o un canal P. Aquest procés de dopatge crea tots els transistors i la connexió del circuit entre ells. Cap transistor té una entrada i una sortida, i els dos extrems s’anomenen ports.
Repetiu aquest procés
A partir d’aquest pas, continuareu afegint capes, afegint una capa de diòxid de silici i, després, una litografia. Repetiu aquests passos i, a continuació, hi ha una arquitectura tridimensional multicapa, que és l'estat embrionari del processador que utilitzeu actualment. Entre cada capa es fa servir la tecnologia del recobriment metàl·lic per a realitzar la connexió conductora entre les capes. Avui, el processador P4' utilitza 7 capes de connexions metàl·liques, mentre que Athlon64 utilitza 9 capes. El nombre de capes utilitzades depèn del disseny inicial del disseny i no representa directament la diferència de rendiment del producte final.
En les properes setmanes, les neules es posaran a prova una per una, incloent la prova de les característiques elèctriques de l’hòstia per veure si hi ha errors de lògica i, si és així, en quina capa i així successivament. Després d’això, cada unitat de xip de l’hòstia que té un problema es provarà individualment per determinar si el xip té necessitats especials de processament.
A continuació, tota la hòstia es talla en unitats de xip de processador individuals. A la prova inicial, s'abandonaran aquelles unitats que hagin fallat la prova. Aquestes unitats de xip que es tallen seran empaquetades d’una manera determinada de manera que es poden inserir sense problemes a la placa base d’una determinada especificació d’interfície. La majoria dels processadors Intel i AMD estan coberts amb un dissipador de calor. Després que el producte acabat del processador s'hagi completat, també es necessita una gamma completa de proves de funcions de xip. Aquesta part produirà diferents graus de productes, alguns xips funcionen amb una freqüència relativament alta, de manera que el nom i el nombre de productes d’alta freqüència s’etiqueten, i els xips amb freqüències de funcionament relativament baixes es modifiquen per etiquetar-los, altres models de baixa freqüència. Es tracta del processador de diferents posicionament al mercat. I alguns processadors poden tenir algunes deficiències en la funció del xip. Per exemple, té defectes en la funció de memòria cau (aquest defecte és suficient per fer que la majoria dels xips quedin paralitzats), després seran protegits de certa capacitat de memòria cau, reduint el rendiment i, per descomptat, baixant el preu del producte. Aquest és Celeron i l’origen de Sempron.
Un cop finalitzat el procés d’embalatge del xip, molts productes han de realitzar una altra prova per assegurar-se que no hi ha cap omissió en el procés de fabricació anterior i el producte compleix plenament les especificacions sense desviació.
Article i imatges d’Internet, si qualsevol infringència posseeix en contacte primer amb nosaltres per suprimir-lo.
NeoDen proporciona solucions de muntatge afullSMT, incloent forn SMM, màquina soldadora d’ona, màquina de recollida i col·locació, impressora de pasta de soldadura, carregadora de PCB, descàrrega de PCB, muntadora de xip, màquina SMT AOI, màquina SMT SPI, màquina SM-Ray, equip de línia de muntatge SMT, Equips de producció de PCB: recanvis de màquines SMT, etc., màquines SMT de qualsevol tipus que necessiteu, si us plau, contacteu per obtenir més informació:
Hangzhou NeoDen Technology Co, Ltd
Correu electrònic:info@neodentech.com