芯片的生產(chǎn)和制造(在芯片生產(chǎn))

      網(wǎng)友投稿 593 2025-03-31

      本篇文章給大家談?wù)勑酒纳a(chǎn)和制造,以及在芯片生產(chǎn)對應(yīng)的知識點(diǎn),希望對各位有所幫助,不要忘了收藏本站喔。 今天給各位分享芯片的生產(chǎn)和制造的知識,其中也會對在芯片生產(chǎn)進(jìn)行解釋,如果能碰巧解決你現(xiàn)在面臨的問題,別忘了關(guān)注本站,現(xiàn)在開始吧!

      本文目錄一覽:

      芯片的制造流程詳細(xì)

      1.芯片的原料晶圓芯片的生產(chǎn)和制造,晶圓的成分是硅,是用石英砂提煉出來的,晶圓是提純后的硅元素(99.999%)。然后,一些純硅被制成硅晶棒,成為應(yīng)時(shí)半導(dǎo)體制造集成電路的材料。將它們切片是芯片制造特別需要的晶片。晶圓越薄,生產(chǎn)成本越低,但對工藝的要求越高。2.晶圓涂層晶圓涂層可以抗氧化和耐高溫,它的材料是一種光刻膠。3.在晶圓光刻顯影和蝕刻過程中,使用芯片的生產(chǎn)和制造了對紫外光敏感的化學(xué)物質(zhì),即它們在暴露于紫外光時(shí)會軟化。通過控制遮光板的位置可以獲得芯片的形狀。在硅片上涂覆光刻膠,使其在紫外光照射下溶解。4.摻雜雜質(zhì)以將離子注入晶片中,從而產(chǎn)生相應(yīng)的P和N半導(dǎo)體。具體來說,工藝是從硅片上的曝光區(qū)域開始,放入化學(xué)離子混合溶液中。這個(gè)過程將改變摻雜區(qū)域的傳導(dǎo)模式,使得每個(gè)晶體管可以被打開、關(guān)閉或傳送數(shù)據(jù)。5.晶片測試在上述過程之后,在晶片上形成格子狀的晶粒。每個(gè)晶粒的電特性通過針測試來測試。6.封裝:成品晶圓固定,引腳綁定,根據(jù)要求做出各種封裝形式,這就是為什么同一個(gè)芯片核可以有不同的封裝形式。如迪普、QFP、PLCC、QFN等。這主要是由用戶的應(yīng)用習(xí)慣、應(yīng)用環(huán)境、市場形態(tài)等外部因素決定的。7.芯片制造的最后一道工序是測試,可分為通用測試和專用測試。前者是測試封裝芯片在各種環(huán)境下的電特性,如功耗、運(yùn)行速度、耐壓等。

      芯片是怎么制造出來的?原來過程這么復(fù)雜

      別看芯片的體積小,但制造難度非常大,我們一般看到的芯片是小小的一枚,但是在顯微鏡下,如同街道星羅棋布,整齊有序,其中無數(shù)的細(xì)節(jié)令人驚嘆不已。
      沙子是我們生活中非常常見的一種物質(zhì),它的主要組成成分是石英,也就是二氧化硅(SiO2),沙子中二氧化硅含量高,因此,對于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)來說,沙子是再合適不過的原料了。制作半導(dǎo)體材料所需要的原料是單晶硅,因此,需要先將沙子中的氧去除,從而得到單質(zhì)硅。所以說原材料是足夠的,但是生產(chǎn)過程卻異常雜,簡要說明一下步驟。
      1、對沙子進(jìn)行脫氧,提取沙子中的硅元素,這也是半導(dǎo)體制造產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)元素。
      2、硅熔煉 ,通過多脫氧,熔煉,凈化得到大晶體,就是大大的一坨,學(xué)名叫作硅錠。
      3、硅錠切割,把硅錠橫向切割成圓形的單個(gè)硅片,也就是大家所說的晶圓,晶圓會進(jìn)行拋光打磨,打磨甚至可以拿出來當(dāng)鏡子用的光滑度。
      4、涂膠,在旋轉(zhuǎn)過程中向晶圓上均勻的涂上一層薄薄的膠。
      5、光刻、通過光刻機(jī)把一個(gè)已經(jīng)設(shè)計(jì)好芯片電路的芯板上所有的電路圖都刻在晶圓上,此時(shí)形成了芯片的核心電路圖案。
      6、摻雜、在真空中向硅中添加其它的元素,以改變這些區(qū)域的導(dǎo)電性,這是為了下一步半導(dǎo)體晶體管制造奠定基礎(chǔ)。
      7、MOS管制造,MOS管是構(gòu)成芯片門電路的核心,一個(gè)芯片有幾十億個(gè)這樣的晶體管來組成,這一步主要的工藝就是制造MOS晶體管,形成MOS管包括元極,漏極,門極,溝區(qū)等在內(nèi)的原件,然后蓋上一層黃色的氧化層,再在最外層再覆蓋上一層銅,以便能與晶體管進(jìn)行電路的連接。最后一道工序就是把它們磨平
      8、按照同樣的工序制造幾十億個(gè)這樣的晶體管,晶體管之間通過這些錯(cuò)綜復(fù)雜的電路相連接,形成一個(gè)大型的集成電路。
      9、檢測、丟棄有瑕疵的內(nèi)核,這些晶體都是在納米級別的測試過程中,發(fā)現(xiàn)有瑕疵的內(nèi)核將被拋棄。
      10、切割、這樣一個(gè)晶圓上一次會產(chǎn)生多個(gè)芯片內(nèi)核,現(xiàn)在把它切割成每一個(gè)單獨(dú)的芯片內(nèi)核,切割后的芯片內(nèi)核安裝在芯片的基座上,這就是一個(gè)芯片的成品了。
      11、等級測試以及評定、對芯片的最高頻率,功耗,發(fā)熱等進(jìn)行評價(jià),按照測試結(jié)果,評定以不同的型號進(jìn)行出廠銷售。
      現(xiàn)在的芯片無處不在,從手機(jī)到人工智能再到航空航天,每一項(xiàng)技術(shù)都離不開芯片的支撐。雖然看起來這這十一個(gè)步驟很簡單,但是其中包含的技術(shù)和工序等等十分復(fù)雜和精細(xì)。

      芯片是如何制造出來的

      芯片是什么?
      芯片,也叫微芯片,由一小塊平坦晶圓上的電子電路構(gòu)成。晶體管是芯片上的微型開關(guān),可以控制電流的打開和關(guān)閉。在晶圓上通過添加和去除材料形成多層互連的格柵結(jié)構(gòu),從而構(gòu)成無數(shù)的微型電流開關(guān)。
      晶圓由硅制成,與那些可直接傳導(dǎo)電流的金屬不同,硅是一種半導(dǎo)體,通常需要在其中摻雜一些元素(如硼B(yǎng),磷P)才能實(shí)現(xiàn)電流的傳導(dǎo),這也為控制電流的開關(guān)提供了一種途徑。硅是地殼中含量第二豐富的元素,僅次于氧元素,在自然界中通常以二氧化硅的形式存在,也就是我們常見的砂子。晶圓便是由主要物質(zhì)成分為二氧化硅的硅砂制成,首先將硅砂熔融成大晶柱,叫做硅晶柱,再將其切割成薄片,便成為晶圓。
      芯片上的元件是以納米為單位度量的,1納米是十億分之一米。作為比較,人類頭發(fā)的直徑大概為100微米,也就是一萬分之一米,而一個(gè)病毒的直徑大約為14納米。透過最先進(jìn)的光刻機(jī),目前最先進(jìn)芯片上的最小元件可以加工到5納米以下。芯片上元件的尺寸越小,便能裝更多的晶體管,芯片的功能也就越強(qiáng)大。
      芯片的進(jìn)步,使得計(jì)算能力和存儲空間得到大幅度的提升,也推動了高科技的發(fā)展。未來的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),人工智能技術(shù)和深度學(xué)習(xí)技術(shù)都會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù),而要處理這些數(shù)據(jù),離不開具有超高性能的芯片。

      那么,芯片是如何制造出來的呢?
      芯片的制造過程大致可分為以下十步:
      1.沉積:將材料薄膜沉積在晶圓上,材料可以是導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體
      2.光刻膠涂覆:在材料薄膜上涂上一層光敏材料,光刻膠或者光阻,之后再放入光刻機(jī)
      3.曝光:在光刻機(jī)中,光束透過掩模板聚焦在光刻膠上,將掩模板上的圖案轉(zhuǎn)移到光刻膠上
      4.計(jì)算光刻:通過算法優(yōu)化掩模板,減小其受光刻膠化學(xué)變化的影響
      5.烘烤和顯影:去除多余的光刻膠
      6.刻蝕:去除多余的空白部分
      7.計(jì)量和檢驗(yàn):時(shí)刻檢測晶圓的數(shù)據(jù)并反饋給光刻系統(tǒng)
      8.離子注入:在去除光刻膠之前注入離子調(diào)整部分晶圓的半導(dǎo)體特性
      9.重復(fù)制程:根據(jù)所需要的層數(shù)重復(fù)光刻
      10.封裝芯片:切割晶圓,形成單個(gè)芯片并封裝

      芯片制造所需要的外部條件有哪些?
      不同種類的光刻機(jī)和超凈間。芯片就像是迷你的摩天大樓,它的結(jié)構(gòu)可達(dá)到100多層,層與層之間以納米精度相互交疊,這種精度也稱為“套刻精度”。由于層與層之間的圖案不同,便需要不同類型的光刻機(jī)來加工。ASML的深紫外線光刻機(jī)有幾個(gè)不同的種類,適用于關(guān)鍵性的小圖案和普通型的大圖案。無論多小的灰塵,一旦落在晶圓上便會對晶圓造成很嚴(yán)重的損傷。所以芯片的制造需要在干凈的環(huán)境中進(jìn)行。世界上多數(shù)廠商所使用的超凈間為“ISO 1級”,即空氣中每立方米顆粒直徑在100到200微米之間的顆粒數(shù)不超過10個(gè),沒有直徑大于200微米的顆粒,而相對比之下,干凈的醫(yī)院里每立方米空氣中有10000顆粉塵,可見,日常的環(huán)境的潔凈度遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到超凈間的標(biāo)準(zhǔn)。超凈間中的空氣會不斷的循環(huán)和過濾,工作人員也需要穿著特殊的工作服維持超凈間的潔凈。

      芯片的制造模式有哪些?
      芯片的制造模式可分為三類:一類IDMs是設(shè)計(jì)并加工芯片,另一類Foundries是依據(jù)代工合同為其他公司加工芯片,有些公司例如高通、英偉達(dá)和超微半導(dǎo)體,只從事芯片的設(shè)計(jì)而不進(jìn)行加工,以期節(jié)約運(yùn)營成本。

      芯片如何從設(shè)計(jì)走向量產(chǎn)?
      從芯片的設(shè)計(jì)到量產(chǎn)總共要走過四個(gè)階段,分別是設(shè)計(jì)階段、開發(fā)階段、試產(chǎn)階段和量產(chǎn)階段。
      設(shè)計(jì)階段:在此階段,客戶給廠商提供芯片電路,廠商根據(jù)客戶的實(shí)際需求設(shè)計(jì)和優(yōu)化掩模板
      開發(fā)階段:在確定了掩模板后,廠商需要在少量晶圓和光刻機(jī)上試驗(yàn)光刻,確保設(shè)計(jì)好的掩模板可以
      被轉(zhuǎn)移到光刻膠上,這也是此階段的難點(diǎn)。
      試產(chǎn)階段:開發(fā)階段確定好的加工設(shè)置叫做工藝窗口,在試產(chǎn)階段需要做的便是擴(kuò)大這個(gè)工藝窗口,
      因?yàn)槊考尤胍慌_光刻機(jī)便會多一個(gè)變量,例如光波長、加工精度等,為了能讓更多的光刻
      機(jī)協(xié)同工作,需要嘗試將工藝窗口擴(kuò)大,以容納更多種設(shè)置。(可以簡單理解為容錯(cuò)性)
      量產(chǎn)階段:在此階段,廠商需要起到一定的監(jiān)測作用,確保光刻機(jī)能夠以最大的優(yōu)良率不間斷的生產(chǎn)
      芯片。

      科普文:芯片的制造過程

      一、根據(jù)芯片上集成的微電子器件的數(shù)量,集成電路(芯片)分為以下六類:小型集成電路,中型集成電路,大規(guī)模集成電路,超大規(guī)模集成電路,極大規(guī)模集成電路,GLSI等。

      最先進(jìn)的集成電路是微處理器或多核處理器的核心。

      根據(jù)電路特點(diǎn),集成電路分為模擬集成電路、數(shù)字集成電路和混合信號集成電路。

      半導(dǎo)體集成電路工藝,包括以下步驟:光刻,刻蝕,薄膜(化學(xué)氣相沉積或物理氣相沉積),摻雜(熱擴(kuò)散或離子注入),化學(xué)機(jī)械平坦化CMP。

      二、芯片制造如同蓋房子,以晶圓作為地基,層層往上疊。沒有設(shè)計(jì)圖,擁有再強(qiáng)制造能力都沒有用,因此芯片設(shè)計(jì)師很重要。

      在IC生產(chǎn)流程中,IC多由專業(yè)IC設(shè)計(jì)公司進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)計(jì),比如聯(lián)發(fā)科、高通、Intel等。IC設(shè)計(jì)中,最重要的步驟就是規(guī)格制定。類比蓋房子,先要決定要幾間房子,有什么建筑法規(guī)要遵守,在確定好所有功能后再進(jìn)行設(shè)計(jì),這樣才能免去后續(xù)多次修改的麻煩。

      規(guī)格制定的第一步便是確定IC的目的、效能為何,對大方向做設(shè)定。接著是察看有哪些協(xié)定需要遵守,比如無線網(wǎng)卡的芯片就需要符合IEEE 802.11規(guī)范,不然,就無法與市面上其他設(shè)備連線。最后確定IC的制作方法,將不同歐冠功能分配成不同單元,并確立不同單元間連接的方法,如此便完成規(guī)格的制定。

      接著便是設(shè)計(jì)芯片的細(xì)節(jié),就先初步記下建筑的規(guī)畫,將整體輪廓描繪出來,方便后續(xù)制圖。在IC 芯片中,使用硬體描述語言(HDL)將電路描寫出來,常使用的HDL有Verilog、VHDL等,使用程式碼可輕易的將IC功能表達(dá)出來。

      有了完整規(guī)畫后,接下來便是畫出平面設(shè)計(jì)藍(lán)圖。在IC設(shè)計(jì)中,邏輯合成便是將確定無誤的HDL code,放入電子設(shè)計(jì)自動化工具(EDA tool),讓電腦將HDL code轉(zhuǎn)換成邏輯電路,并反復(fù)修改至無誤。

      最后,將合成的程式碼再放入另一套EDA tool,進(jìn)行電路布局和繞線。
      參考文章:芯片到底是什么?https://blog.csdn.net/fuli911/article/details/116740481?ops_request_misc=%257B%2522request%255Fid%2522%253A%2522162415509316780274192768%2522%252C%2522scm%2522%253A%252220140713.130102334..%2522%257Drequest_id=162415509316780274192768biz_id=0utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2~all~top_click~default-2-116740481.first_rank_v2_pc_rank_v29utm_term=%E8%8A%AF%E7%89%87spm=1018.2226.3001.4187 關(guān)于芯片的生產(chǎn)和制造和在芯片生產(chǎn)的介紹到此就結(jié)束了,不知道你從中找到你需要的信息了嗎 ?如果你還想了解更多這方面的信息,記得收藏關(guān)注本站。 芯片的生產(chǎn)和制造的介紹就聊到這里吧,感謝你花時(shí)間閱讀本站內(nèi)容,更多關(guān)于在芯片生產(chǎn)、芯片的生產(chǎn)和制造的信息別忘了在本站進(jìn)行查找喔。

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