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 tajanstven čip potječu od pijeska koji je u osnovi bezvrijedan. Naravno, između njih mora postojati kompliciran proizvodni postupak.
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 tajanstven čip potječu od pijeska koji je u osnovi bezvrijedan. Naravno, između njih mora postojati kompliciran proizvodni postupak. Međutim, to nije samo šaka pijeska koja se može koristiti kao sirovina. Mora biti pažljivo odabran kako bi se iz njega izvadili najčišće silikonske sirovine. Zamislite da su se za izradu čipova koristile najjeftinije sirovine s dovoljno rezervi, kakva bi bila kvaliteta gotovog proizvoda, možete li i dalje koristiti procesore visokih performansi kao sada?
Uz silicij, važan materijal za proizvodnju čipsa je i metal. Do sada je aluminij postao glavni metalni materijal za izradu unutarnjih dijelova procesora, dok se bakar postupno eliminira. To je zbog nekih razloga. Na trenutnom radnom naponu čipa, elektro-migracijske karakteristike aluminija su značajno bolje od bakra. Takozvani problem elektromigracije odnosi se na to da kada kroz jedan dio vodiča prolazi veliki broj elektrona, na atome vodičke tvari utječu elektroni i napuštaju prvobitni položaj, ostavljajući slobodna mjesta. Boravak na drugim mjestima uzrokovat će kratak spoj na drugim mjestima i utjecati na logičku funkciju čipa, što 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, željni su postizanja uspjeha. Kada je napon čipa znatno porastao, ozbiljni problemi s elektromigracijom uzrokovali su paralizu čipa. Ovo je prvo iskustvo tvrtke Intel&# 39 s tehnologijom spajanja bakra, a očito je potrebno poboljšati. Ali s druge strane, uporaba bakrene tehnologije povezivanja može smanjiti površinu čipa. Istovremeno, zbog manjeg otpora bakrenog vodiča, struja koja prolazi kroz njega također je brža.
Uz ova dva glavna materijala, u procesu dizajniranja čipova potrebne su i neke vrste kemijskih sirovina. Oni igraju različite uloge i ovdje se neće ponoviti.
Faza pripreme proizvodnje čipsa
Nakon dovršetka sakupljanja potrebnih sirovina, neke od tih sirovina potrebno je prethodno obraditi. Obrada silicija je najvažnija kao sirovina. Prije svega, silikonske sirovine moraju biti kemijski pročišćene, a ovaj korak dovodi ih do razine sirovina koju može koristiti industrija poluvodiča. Da bi ove silikonske sirovine zadovoljile potrebe obrade proizvodnje integriranih krugova, moraju se također oblikovati. Ovaj se korak postiže topljenjem silikonskih sirovina i potom izlijevanjem tekućeg silicija u veliki kvarcni spremnik visoke temperature.
Zatim se sirovine tope na visokim temperaturama. U razredu kemije u srednjoj školi naučili smo da mnogi atomi u krutini imaju kristalnu strukturu, kao i silicij. 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 spremnika i stvara se cilindrični silikonski ingot. Sudeći prema trenutačno korištenom postupku, promjer kružnog presjeka silikonskog ingota je 200 mm. Ali sada su Intel i neke druge tvrtke počele koristiti silikonske ingote promjera 300 mm. Poprilično je teško povećati površinu poprečnog presjeka zadržavajući različite karakteristike silikonskog ingota, ali sve dok je kompanija spremna uložiti puno novca u proučavanje, to se još uvijek može postići. Tvornica Intel&# 39 za razvoj i proizvodnju silikonskih ingota veličine 300 mm 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.
Monokristalni 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. Rezanje također zahtijeva završnu obradu ogledalom kako bi se osiguralo da je površina apsolutno glatka, a zatim provjerite ima li izobličenja ili drugih problema. Ovaj korak provjere kvalitete posebno je važan, jer izravno 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 silicija, a atomske sile djeluju jedna na drugu tako da silikonske sirovine imaju karakteristike poluvodiča. Danas je proizvodnja poluvodiča GG-a više od CMOS procesa (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 odnosno pozitivnu elektrodu u elektroničkom procesu. U većini slučajeva kriška je dopirana kemikalijama 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 učinkovitija. Istodobno, u većini slučajeva izgled pMOS tranzistora mora biti što je moguće ograničeniji, jer u kasnijim fazama procesa izrade materijala N tipa treba implantirati u podlogu P tipa, i to proces će dovesti do stvaranja pMOS cijevi.
Nakon završetka rada na ugrađivanju kemikalija, standardni rezanje je završeno. Zatim se svaka kriška stavi u peć na visokoj temperaturi i zagrijava, a na površini kriška stvara se film silicijevog 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 vrata oksida je mala koliko je nevjerojatnih 5 atoma. Ovaj krug vrata sloja je također dio sklopa tranzistora. Uloga sklopa tranzistorskih vrata je da kontrolira protok elektrona između njih. Kontrolom napona vrata strogo se kontrolira protok elektrona, bez obzira na veličinu ulaznog i izlaznog napona. Posljednji postupak pripreme je prekrivanje fotoosjetljivog sloja na sloju silicijevog 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 postupka fotolitografije može se otopiti i ukloniti kemijskim metodama.
Photoetching
Ovo je vrlo kompliciran korak u trenutnom procesu proizvodnje čipova. Zašto to govoriš? Postupak fotoetkiranja je korištenje određene valne duljine svjetlosti da se utisne odgovarajuća ocjena u fotoosjetljivom sloju i na taj način se promijene kemijska svojstva materijala tamo. Ova tehnologija ima izuzetno stroge zahtjeve u odnosu na valnu duljinu upotrijebljene svjetlosti, koja zahtijeva upotrebu ultraljubičastog zračenja kratke valne duljine i leće velike zakrivljenosti. Na proces jetkanja utječu i mrlje na rezini. Svaki korak jetkanja je složen i osjetljiv postupak. 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 više od 20 koraka (svaki je sloj jetkan). Štoviše, ako se urezani crteži svakog sloja uvećavaju više puta, to može biti još složenije od mape cijelog New Yorka, plus područja predgrađa. Zamislite da cijelu kartu New Yorka smanjite na stvarno područje odsamo 100 kvadratnih milimetara. Na čipu tada možete zamisliti koliko je komplicirana struktura ovog čipa.
Kada se završe sve ove jetke, vafelj se preokreće. Svjetlo kratke valne duljine zrači se na fotoosjetljivi sloj rezine kroz šuplje zareze na kvarcnoj šabloni, a zatim se uklanjaju svjetlost i predložak. Materijal fotoosjetljivog sloja izložen vani uklanja se kemijskim postupcima, a silicij dioksid se odmah stvara pod praznim položajem.
Doping
Nakon što je uklonjen preostali fotoosjetljivi sloj, preostali su sloj silicijevog dioksida ispunjenog rova i izloženi sloj silicija ispod sloja. Nakon ovog koraka dovršava se još jedan sloj silicijevog dioksida. Zatim se dodaje još jedan polisilicijski sloj sa fotoosjetljivim slojem. Polisilicij je još jedna vrsta kruga vrata. Zbog upotrebe metalnih sirovina (otuda i naziv poluvodiči metalnih oksida), polisilikon omogućava uspostavljanje vrata prije nego što napon na priključku reda tranzistora postane aktivan. Fotoosjetljivi sloj također je utkan od svjetlosti kratkih valova kroz masku. Nakon drugog jetkanja u osnovi su formirani svi potrebni krugovi vrata. Zatim je izloženi sloj silicija kemijski bombardiran ionima. Ovdje je svrha stvoriti N-kanalni ili P-kanal. Ovaj doping proces stvara sve tranzistore i spoj u krugu između njih. Nijedan tranzistor nema ulaz i izlaz, a dva se kraja nazivaju priključci.
Ponovite ovaj postupak
Od ovog koraka nastavit ćete dodavati slojeve, dodavati sloj silicijevog dioksida, a zatim jednom litografijom. Ponovite ove korake i nastaje 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 PG procesor' s koristi 7 slojeva metalnih spojeva, dok Athlon64 koristi 9 slojeva. Broj korištenih slojeva ovisi o početnom dizajnu izgleda i ne predstavlja izravno razliku u performansama krajnjeg proizvoda.
U sljedećih nekoliko tjedana, pločice će se testirati jedna po jedna, uključujući testiranje električnih karakteristika rezina kako bi se vidjelo ima li logičkih grešaka, a 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 razreže na pojedine procesorske jedinice. U početnom testu one jedinice koje nisu uspjele test će biti napuštene. Ove odsječene čip jedinice bit će 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 nekih nedostataka u funkciji čipa. Na primjer, ima nedostatke u predmemorijskoj funkciji (ta je mana dovoljna 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 postoje bilo kakvi nepovredivi kontaktirajte nas da biste ih izbrisali.
NeoDen nudi punaSMT rešenja za montažu, uključujućiSMTreflow pećnicu, mašinu za lemljenje valova, mašinu za vađenje i postavljanje, printer za lemljenje, PCB loader, PCB unloader, čipter, SMT AOI stroj, SMT SPI stroj, SMT X-Ray stroj, SMT serijsku opremu, Oprema za proizvodnju PCB-aSMT rezervnih dijelova, itd. SMT strojevi koji vam mogu zatrebati. Kontaktirajte nas za više informacija:
Hangzhou NeoDen Technology Co, Ltd
Mreža:www.neodentech.com
E-mail:info@neodentech.com