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Branchen-News
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칩 제조 전 과정
veröffentlicht : 2020-10-27 Ansichten : 2983

Kurz gesagt, der Herstellungsprozess des Prozessors kann grob in Sandrohstoffe (Quarz), Silizium-Ingots, Wafer, Lithographie (Lithographie), Ätzen, Ionenimplantation, Metallablagerung, Metallschicht, Zusammenschaltung, Waferprüfung und -schneiden, Kernverpackung, Gütetest, Verpackungsliste und andere Schritte unterteilt werden, und jeder Schritt enthält detailliertere Verfahren.
1: Die CPU ist ein großer integrierter Schaltkreis und ist der Kern der Computerbetrieb und -steuerung.Seine Funktion ist es, Computeranweisungen und Prozessdaten in Computersoftware zu erklären, die auch einige Elemente sind, die nicht bis heute kopiert werden können.Natürlich stellt der Herstellungsprozess der CPU auch das höchste Niveau der Wissenschaft und Technologie Entwicklung in der Welt dar.
2: Silizium ist das zweite reichlich vorkommende Element in der Kruste. 25% Silizium ist in Sand enthalten, und es ist das zweite Multi-Element in der Kruste. Nach der Oxidation ist Siliziumdioxid zu Siliciumdioxid geworden. In Sand, insbesondere Quarz, ist Siliziumdioxid sehr hoch, was die Grundlage für die Halbleiterfertigung ist.
3: Nach dem Kauf von Rohstoffsand wird Silizium getrennt und das überschüssige Material wird aufgegeben. Dann wird es durch mehrere Schritte gereinigt, um die Qualität der Halbleiterfertigung zu erreichen, die als elektronisches Silizium bezeichnet wird.Seine Reinheit ist sehr groß, nur eine von jeder Milliarde Siliziumatome entspricht nicht den Anforderungen.
4: Ein einziger Kristall aus elektronischem Silizium nach dem Gießen beträgt etwa 100 kg, und die Reinheit des Siliziums erreicht 99.9999%.
5: Nach dem Gießen des Ingots wird die Schneidstufe eingegeben. Der ganze Block wird in eine Scheibe geschnitten, die als Wafer bekannt ist. Auf diese Weise ist es sehr dünn zu schneiden. Dann wird der Wafer poliert, bis er perfekt ist und die Oberfläche so glatt ist wie der Spiegel.
6: Der Wafer ist mit blauer Flüssigkeit beschichtet, die dem Fotowiderstand bei Filmaufnahmen ähnlich ist. Der Wafer dreht sich ständig um, um die Flüssigkeit gleichmäßig auf den Wafer anzuwenden, und die Beschichtung ist sehr dünn.
7: Der Wafer wurde mit ultraviolettem Licht bestrahlt.Ultraviolettes Licht geht zuerst durch eine "Baffle" mit "Muster", die verwendet wird, um etwas Licht zu bedecken und das Licht auf dem Wafer in einer bestimmten Form leuchten zu lassen.Die mittlere Linse wird verwendet, um Licht in einem sehr kleinen Bereich zu sammeln.Wenn ultraviolettes Licht empfindlichem Material ausgesetzt ist, tritt eine chemische Reaktion ähnlich der Filmempfindlichkeit auf, die empfindliches Material löslich macht.Tatsächlich ist das "Muster" auf der "Baffle" tatsächlich die Layoutform des Mikrokreises "Fotokopie" auf dem Wafer.
8: Transistoren sind äquivalent zu Schaltern, die die Strömungsrichtung steuern.Transistoren sind die Basiskomponenten der CPU.Der aktuelle Prozess kann 300000 Transistoren in einem Bereich der Nadelspitze machen.
9: Während der Lithografie wird der unter ultraviolettem Licht exponierte Fotowiderstand aufgelöst, und das nach der Entfernung verbliebene Muster stimmt mit der Maske überein.Dann beleuchten und waschen Sie die exponierten Teile ab.
10: Dann den blauen Fotowiderstand (blau) erneut aufsetzen und auf den nächsten Schritt vorbereiten.Der blaue Teil im Bild ist der Teil, der durch empfindliche Materialien geschützt ist.
11: Die Ionenimplantation, d.h. die Bombardierung von Siliziumscheiben in exponierten Bereichen mit Ionen und die Veränderung der Leitfähigkeit von Silizium in diesen Bereichen durch den Einfluss von Ionen, erfordert sehr schnelle Auswirkungen auf die Oberfläche von Wafer. Die Ionengeschwindigkeit kann 300000 Kilometer pro Stunde nach der elektrischen Feldbeschleunigung erreichen.
12: Wenn das Ionen implantiert wird, wird die Photoresist-Schicht entfernt und der grüne Teil des Materials wird mit den Atomen vermischt, die später kommen.
13: An diesem Punkt ist der Transistor fast fertig, und die Magenta-Oberfläche des Transistors ist eine Wärmedämmschicht, die über drei Bohrungen verfügt, über die das Kupfer für die Verbindung zu anderen Transistoren gefüllt wird.
14: In diesem Stadium werden die Kupferionen während der Phase in Transistoren abgelagert, wenn der Wafer in Kupfersulfat-Lösung, die Galvanisierung genannt wird.Die freien Kupferionen sind jeweils zum positiven Terminal (Anode) und zum negativen Terminal (Kathode) des Wafers.
15: Das überschüssige Kupfer wurde abgerissen und hinterließ eine sehr dünne Kupferschicht.
16: Die multimetallische Schicht ist die Verbindung verschiedener Transistoren. Obwohl der Computerchip sehr flach aussieht, kann er tatsächlich über 20-Schichten verfügen, um komplexe Schaltungen zu bilden.
17: In diesem Teil werden wir den ersten Funktionstest von Wafer erstellen, jeden einzelnen Chip in den Testmodus dieser Stufe eingeben, die Reaktion des Vergleichschips überwachen und den defekten Kern-Chip entsorgen.
18: Der Wafer wird in Blöcke geschnitten, von denen jeder der Kern eines Prozessors ist.
19: Dies ist ein Kern, der von der vorherigen Prozedur getrennt ist, Core i7.
20: Das Stapeln des Substrats (Substratstift), Kern und Wärmespüler zusammen bildet den Prozessor, den wir sehen.
21: Jede CPU wird am Ende getestet.Basierend auf den Testergebnissen werden die Prozessoren mit der gleichen Kapazität in eine Klasse klassifiziert, und die höchste Betriebsfrequenz des Prozessors wird durch Klassifizierung bestimmt, und der Preis wird nach den Spezifikationen wie Stabilität bestimmt.

简单地说,处理器的制造过程可以大致分为沙子原料(石英)、硅锭、晶圆、光刻(平版印刷)、蚀刻、离子注入、金属沉积、金属层、互连、晶圆测试与切割、核心封装、等级测试、包装上市等诸多步骤,而且每一步里边又包含更多细致的过程。

1:中央处理器(CPU)是一块超大规模的集成电路,是一台计算机的运算核心和控制核心。它的功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据,这也是迄今为数不多无法山寨的物品。当然,CPU的制造过程也代表了当今世界科技发展的最高水平。

2:硅是地壳内第二丰富的元素,沙子中含有25%的硅,是地壳中第二多元素,在经过氧化之后就成为了二氧化硅,在沙子中,尤其是石英中二氧化硅的含量非常高,这就是制造半导体的基础。


3:在采购原材料沙子后,将其中的硅进行分离,多余的材料被废弃,再经过多个步骤进行提纯,以最终达到符合半导体制造的质量,这就是所谓的电子级硅。它的纯度是非常大的,每10亿个硅原子中只有一个是不符合要求的。

4:一个被铸成锭后的电子级硅的单晶体,重量大约为100千克,硅的纯度达到了99.9999%。

5:铸好硅锭后,将进入切割阶段,将整个硅锭切成一片一片的圆盘,也就是我们俗称的晶圆,这样求切割出来的是非常薄的,随后,晶圆就要进行抛光,直至完美,表面如镜面一样光滑。

6:晶圆上涂上蓝色液体,这是类似胶片拍照时的光阻剂,晶圆不停旋转,以使其将液体均匀涂抹在晶圆上,并且涂层也是非常薄的。

7:用紫外光照射晶圆。紫外光先通过一个带有“图案”的“挡板”,其功能在于遮掉部分光线,使光线特定的形状照射在晶圆上。中间的透镜用于将光线汇聚于一个很小的范围。紫外光照射到感光物质上,发生类似于胶片感光的化学反应,使感光物质变得可溶。这样其实就将“挡板”上的“图案”,其实就是微电路的版图形状“影印”在了晶圆上。

8:晶体管相当于开关,控制着电流的方向。晶体管是CPU的基本组成单位。现在的工艺可以在一个针尖大小的面积内制造30万个晶体管。

9:光刻过程中曝光在紫外线下的光刻胶被溶解掉,清除后留下的图案和掩模上的一致。然后光刻,并洗掉曝光的部分。

10:再重新涂上蓝色的光阻剂(蓝色),并为下一步做好准备。图中蓝色部分为有感光材料保护的部分。

11:离子注入,也就是用离子轰击暴露地区的硅片,用离子撞击植入硅片的方式来改变这些地区硅的导电性,离子需要非常高速的撞击到晶圆表面上,通过电场加速后的离子速度可以达到每小时30万公里。

12:当离子注入后,光阻层将被移除,绿色部分的材料会掺入晚来的原子。

13:这时晶体管是接近完成,晶体管洋红色表面是保温层,上面有三个洞,这三个洞将用来填补铜,以便连接到其他晶体管。

14:在晶圆放入硫酸铜溶液这个阶段,铜离子的沉积到晶体管,这个过程被称为电镀。游离的铜离子分别到晶圆的积极终端(阳极)和消极终端(阴极)。

15:将多余的铜抛光掉,留下了非常薄的一层铜。

16:多金属层是建立各种晶体管的互连,虽然电脑芯片看起来十分平坦,但实际上可能有超过20层,形成复杂的电路。

17:在这部分准备将晶圆建立第一个功能测试,在这个阶段的测试模式中输入每个单芯片,并监测比较芯片的反应,然后丢弃有瑕疵的内核芯片。

18:将晶圆切割成块,每一块就是一个处理器的内核。

19:这是一个被分离出来的的核心,Core i7,由上一道工序切割而成。

20: 将衬底(基片针脚)、内核、散热片堆叠在一起,就形成了我们看到的处理器的样子。

21:最后会对每个CPU进行测试。基于测试的结果,将具有相同的能力的处理器归属一类,分级确定了处理器的最高工作频率,根据稳定性等规格制定价格。