Chip ishlab chiqarish
Agar chipning xom ashyosi nima deb so'rasangiz, hamma osongina javob beradi - bu silikon. Bu yolg'on emas, ammo kremniy qaerdan keladi? Aslida, bu eng aniq qumdir.' tasavvur qilish qiyin. Qimmat, murakkab tuzilish, kuchli va sirli chip, asosan, befoyda bo'lgan qumdan kelib chiqadi. Albatta, ularning o'rtasida murakkab ishlab chiqarish jarayoni bo'lishi kerak.
Chip ishlab chiqarish uchun asosiy xom ashyo
Agar chipning xom ashyosi nima deb so'rasangiz, hamma osongina javob beradi - bu silikon. Bu yolg'on emas, ammo kremniy qaerdan keladi? Aslida, bu eng aniq qumdir.' tasavvur qilish qiyin. Qimmat, murakkab tuzilish, kuchli va sirli chip, asosan, befoyda bo'lgan qumdan kelib chiqadi. Albatta, ularning o'rtasida murakkab ishlab chiqarish jarayoni bo'lishi kerak. Biroq, bu xom ashyo sifatida ishlatilishi mumkin bo'lgan bir hovuch qum emas. Undan toza kremniy xom ashyosini olish uchun uni ehtiyotkorlik bilan tanlash kerak. Tasavvur qiling-a, chiplarni tayyorlash uchun etarli zaxiraga ega eng arzon xom ashyo ishlatilgan bo'lsa, tayyor mahsulotning sifati qanday bo'lar edi, hanuzgidek yuqori samarali protsessorlardan foydalana olasizmi?
Silikonga qo'shimcha ravishda, chiplarni ishlab chiqarish uchun muhim material metalldir. Hozirga qadar alyuminiy protsessorlarning ichki qismlarini tayyorlash uchun asosiy metall materialga aylandi, mis asta-sekin yo'q qilinmoqda. Bu ba'zi bir sabablarga bog'liq. Hozirgi chipning ish kuchlanishida alyuminiyning elektromigratsion xususiyatlari misga qaraganda ancha yaxshi. Elektromigratsiya muammosi deb ataladigan narsa, o'tkazgichning kesimi orqali ko'p miqdordagi elektronlar oqib o'tganda, Supero'tkazuvchilar moddaning atomlari elektronlar tomonidan ta'sirlanib, bo'sh joylarni qoldirib, asl holatini qoldiradilar. Boshqa joylarda qolish boshqa joylarda qisqa tutashuvga olib keladi va chipning mantiqiy funktsiyasiga ta'sir qiladi, bu esa chipni yaroqsiz holga keltiradi.
Bu ko'pgina Northwood Pentium 4-ning SNDS (Shimoliy yog'ochli bo'ron sindromi) bilan almashtirilishining sababi. Ishqibozlar birinchi marta Northwood Pentium 4-ni overclock qilganlarida, ular muvaffaqiyatga erishishni juda xohlashdi. Chipning kuchlanishi juda ko'paytirilganda, jiddiy elektromigratsiya muammolari chip Paralyzedga olib keldi. Bu Intel' mis interconnect texnologiyasi bo'yicha birinchi tajribasi va aniq yaxshilanishni talab qiladi. Ammo boshqa tomondan, mis interconnect texnologiyasidan foydalanish chipning maydonini kamaytirishi mumkin. Shu bilan birga, mis o'tkazgichning pastki qarshiligi tufayli, undan o'tgan oqim ham tezroq bo'ladi.
Ushbu ikkita asosiy materialga qo'shimcha ravishda, chipni loyihalash jarayonida ba'zi kimyoviy xom ashyolarga ehtiyoj bor. Ular turli xil rollarni o'ynaydilar va bu erda takrorlanmaydi.
Chip ishlab chiqarishga tayyorgarlik bosqichi
Kerakli xom ashyolarni yig'ish tugagandan so'ng, ushbu xom ashyolarning bir qismini oldindan qayta ishlash kerak. Eng muhim xom ashyo sifatida kremniyni qayta ishlash juda muhimdir. Birinchidan, kremniy xom ashyosini kimyoviy tozalash kerak va bu qadam ularni yarimo'tkazgichlar sanoatida ishlatilishi mumkin bo'lgan xom ashyo darajasiga olib keladi. Ushbu kremniy xom ashyolari integral elektron ishlab chiqarishni qayta ishlash ehtiyojlarini qondirishi uchun ular shakllantirilishi kerak. Ushbu qadam kremniy xom ashyosini eritib, keyin suyuq kremniyni yuqori haroratli kvarts idishiga quyish orqali amalga oshiriladi.
Keyin xom ashyo yuqori haroratda eritiladi. O'rta maktab kimyosi darsida qattiq atom ichidagi ko'plab atomlar kremniy singari kristalli tuzilishga ega ekanligini bilib oldik. Yuqori samarali protsessorlarning talablarini qondirish uchun barcha kremniy xom ashyosi juda toza va bitta kristalli kremniydan iborat bo'lishi kerak. Keyin, kremniy xom ashyosi yuqori haroratli idishdan aylanadigan cho'zish orqali chiqariladi va silindrsimon silikon ingotasi ishlab chiqariladi. Hozirgi vaqtda ishlatilayotgan jarayonga qarab, kremniy quyish doirasining dumaloq kesimining diametri 200 mm. Ammo endi Intel va boshqa bir qator kompaniyalar 300 mm diametrli kremniy quyish vositalaridan foydalanishni boshladilar. Kremniy quyishning turli xususiyatlarini saqlab qolishda tasavvurlar maydonini ko'paytirish juda qiyin, ammo kompaniya o'qish uchun ko'p pul sarflashga tayyor bo'lsa, bunga hali ham erishish mumkin. Intel' 300 mm kremniy quyish tarmog'ini ishlab chiqarish va ishlab chiqarish fabrikasi 3,5 milliard AQSh dollariga yaqin mablag'ni o'z ichiga oladi. Yangi texnologiyaning muvaffaqiyati Intelga yanada murakkab va kuchli funktsiyalarga ega integral mikrosxemalarni ishlab chiqarish imkonini beradi. 200 millimetrlik kremniy quyish zavodi ham 1,5 milliard dollarga tushadi. Chip ishlab chiqarish jarayoni kremniy quyish vositalarini kesish bilan boshlanadi.
Yagona kristalli silikon ingotasi
Silikon ingotani yasab, uning mutlaq tsilindr ekanligiga ishonch hosil qilganingizdan so'ng, keyingi qadam silindrsimon silikon ingotasini kesishdir. Tilim qanchalik ingichka bo'lsa, shuncha kam material ishlatiladi va tabiiy ravishda ko'proq protsessor chiplarini ishlab chiqarish mumkin. Dilimleme, shuningdek, sirt mutlaqo silliq bo'lishini ta'minlash uchun oynani pardozlashni talab qiladi, so'ngra buzilish yoki boshqa muammolar mavjudligini tekshiring. Sifatni tekshirishning ushbu bosqichi ayniqsa muhimdir, bu tayyor chipning sifatini bevosita aniqlaydi.
Haqiqiy yarim Supero'tkazuvchilar materiallarga aylantirilishi uchun yangi kesimlarni ba'zi moddalar bilan bog'lash kerak, so'ngra ularga turli xil mantiqiy funktsiyalarni ko'rsatadigan tranzistorlarning konturlari yoziladi. Doplangan material atomlari kremniy atomlari orasidagi bo'shliqlarga kiradi va atom kuchlari bir-biriga ta'sir qiladi, shunda kremniy xom ashyosi yarimo'tkazgichlarning xususiyatlariga ega. Bugungi kunda' yarimo'tkazgichlarni ishlab chiqarish ko'proq CMOS jarayonidir (qo'shimcha metall-oksid-yarimo'tkazgich). Komplimentator atamasi yarimo'tkazgichlarda N tipidagi MOS tranzistorlari va P tipidagi MOS tranzistorlarining o'zaro ta'sirini anglatadi. N va P elektron elektrod va musbat elektrodni elektron jarayonda ifodalaydi. Ko'pgina hollarda, tilim P-tipli substratni hosil qilish uchun kimyoviy moddalar bilan aralashtiriladi. Unda yozilgan mantiqiy zanjir nMOS pallasining xususiyatlariga rioya qilish uchun ishlab chiqilishi kerak. Ushbu turdagi tranzistor koeffitsientdan yuqori bo'lib, ko'proq energiya sarflaydi. Shu bilan birga, aksariyat hollarda pMOS tranzistorlarining paydo bo'lishi imkon qadar cheklangan bo'lishi kerak, chunki ishlab chiqarish jarayonining keyingi bosqichlarida N tipidagi materiallarni P tipidagi substratga kiritish kerak va bu jarayon pMOS naychalarining shakllanishiga olib keladi.
Kimyoviy moddalarni qo'shish ishlari tugagandan so'ng, standart dilimlash tugallanadi. Keyin har bir tilim yuqori haroratli pechga joylashtiriladi va isitiladi va isitish vaqtini nazorat qilish orqali tilim yuzasida silikon dioksid plyonkasi hosil bo'ladi. Harorat, havo tarkibi va isitish vaqtini diqqat bilan kuzatib borish orqali silika qatlamining qalinligini boshqarish mumkin. 90 nanometrlik Intel&# 39 ishlab chiqarish jarayonida darvoza oksidi kengligi 5 ta ajoyib atom qalinligicha kichikdir. Ushbu qavat darvoza pallasi, shuningdek, tranzistor darvoza pallasining bir qismidir. Tranzistor darvoza tutashuvi roli ularning orasidagi elektronlar oqimini boshqarishdir. Darvoza kuchlanishini boshqarish orqali kirish va chiqish porti kuchlanishining kattaligidan qat'i nazar, elektronlar oqimi qat'iy nazorat qilinadi. Tayyorgarlikning oxirgi jarayoni silikon dioksid qatlamida fotosensitiv qatlamni yopishdir. Ushbu material qatlami bir xil qavatdagi boshqa boshqaruv dasturlari uchun ishlatiladi. Ushbu material qatlami quriganida yaxshi fotosensitivlikka ega va fotolitografiya jarayoni tugagandan so'ng uni kimyoviy usullar bilan eritib, yo'q qilish mumkin.
Suratga olish
Bu hozirgi chip ishlab chiqarish jarayonida juda murakkab qadam. Nimaga bunaqa deysiz? Fotosuratga olish jarayoni bu yorug'likning ma'lum bir to'lqin uzunligidan fotosensitiv qatlamdagi mos keladigan ballarni olish va shu bilan materialning kimyoviy xususiyatlarini o'zgartirish. Ushbu texnologiya ishlatiladigan nurning to'lqin uzunligiga nisbatan qat'iy talablarga ega, bu qisqa to'lqinli ultrabinafsha nurlari va katta egrilik linzalarini ishlatishni talab qiladi. Etilish jarayoni gofretdagi dog'lardan ham ta'sir qiladi. Etchishning har bir bosqichi murakkab va nozik jarayondir. Jarayonning har bir bosqichini loyihalash uchun talab qilinadigan ma'lumotlar miqdori 10 Gb birliklarda o'lchanishi mumkin va har bir protsessorni ishlab chiqarish uchun zarur bo'lgan qadamlar 20 qadamdan oshadi (har bir qavat qo'shilib ketgan). Bundan tashqari, agar har bir qavatning chizilgan rasmlari bir necha bor kattalashtirilsa, bu butun Nyu-York shahrining xaritasidan va shahar atrofi chegarasidan ham murakkabroq bo'lishi mumkin. Tasavvur qiling-a, butun Nyu-York xaritasini haqiqiy maydonga kamaytirishfaqat 100 kvadrat millimetr. Chipda, keyin siz ushbu chipning tuzilishi qanchalik murakkabligini tasavvur qilishingiz mumkin.
Bularning barchasi tugagach, gofret yopiladi. Qisqa to'lqinli yorug'lik gofretning fotosensitiv qatlamiga kvarts shablonidagi ichi bo'sh belgi orqali nurlanadi, shundan so'ng yorug'lik va shablon olib tashlanadi. Fotosuratga sezgir qatlam tashqi material kimyoviy usullar bilan olib tashlanadi va silikon dioksid darhol bo'sh turgan joyda hosil bo'ladi.
Doping
Qolgan fotosensitiv qatlam materiali olib tashlanganidan so'ng, to'ldirilgan xandakning silikon dioksid qatlami va qatlam ostida joylashgan silikon qatlam qoladi. Ushbu bosqichdan keyin yana bir kremniy dioksid qatlami qurib bitkaziladi. Keyin fotosensitiv qatlamga ega bo'lgan yana bir polisilikon qatlam qo'shiladi. Polisilikon - bu darvoza tutashuvining yana bir turi. Bu erda metall xom ashyolardan (shuning uchun metall oksidi yarimo'tkazgichlar nomi) foydalanilganligi sababli, polisilikon tranzistorlar navbat portida kuchlanish paydo bo'lishidan oldin eshiklarni o'rnatishga imkon beradi. Fotosensitiv qavat, shuningdek, niqob orqali qisqa to'lqinli yorug'lik orqali uzatiladi. Boshqa bir ishlov berishdan so'ng, barcha kerakli darvoza sxemalari asosan shakllantirildi. Keyin, ta'sirlangan silikon qatlam kimyoviy ravishda ionlar bilan bombardimon qilinadi. Bu erda maqsad N-kanal yoki P-kanal yaratishdir. Ushbu doping jarayoni barcha tranzistorlarni va ular orasidagi kontaktlarning zanglashiga olib keladi. Hech qanday tranzistor kirish va chiqish joyiga ega emas va uning ikki uchi portlar deb nomlanadi.
Ushbu jarayonni takrorlang
Ushbu bosqichdan boshlab siz qatlamlarni qo'shishni davom ettirasiz, silikon dioksid qatlamini qo'shasiz va keyin bir marta litografiya qilasiz. Ushbu amallarni takrorlang va keyin siz foydalanadigan protsessorning embrional holati bo'lgan ko'p qavatli uch o'lchovli arxitektura mavjud. Har bir qatlam o'rtasida qatlamlar orasidagi Supero'tkazuvchilar aloqani o'tkazish uchun metall qoplama texnologiyasi qo'llaniladi. Bugungi kunda' s P4 protsessori 7 qatlamli metall ulanishlardan, Athlon64 esa 9 qatlamdan foydalanadi. Amaldagi qatlamlarning soni dastlabki maket dizayniga bog'liq va yakuniy mahsulotning ishlash farqini bevosita aks ettirmaydi.
Keyingi bir necha hafta ichida gofretlar birma-bir sinovdan o'tkaziladi, shu jumladan gofretning elektr xarakteristikalari mantiqiy xatolar bor-yo'qligini va agar shunday bo'lsa, qaysi qavatda va hokazolar borligini bilish uchun. Shundan so'ng, gofretdagi har bir chip birligi chipning maxsus ishlov berish ehtiyojlari bor-yo'qligini aniqlash uchun alohida tekshiriladi.
So'ngra, barcha gofret alohida protsessor chip chiplariga bo'linadi. Dastlabki testda sinovdan o'tmagan qismlar tashlab yuboriladi. Kesilgan ushbu chip birliklari ma'lum bir interfeys spetsifikatsiyasining anakartiga silliq joylashtirilishi uchun ma'lum bir tarzda paketlanadi. Aksariyat Intel va AMD protsessorlari issiqlik moslamasi bilan qoplangan. Protsessorning tayyor mahsuloti qurib bo'lingandan so'ng, shuningdek, chip funktsiyasi sinovlarining to'liq to'plami talab qilinadi. Ushbu qismda mahsulotlarning har xil navlari ishlab chiqariladi, ba'zi chiplar nisbatan yuqori chastotada ishlaydi, shuning uchun yuqori chastotali mahsulotlarning nomi va soni etiketlanadi va nisbatan past ish chastotasiga ega bo'lgan chiplar yorliqqa, boshqa past chastotali modellarga o'zgartiriladi. Bu turli xil bozorni aniqlash protsessoridir. Va ba'zi protsessorlarda chip funktsiyasida ba'zi kamchiliklar bo'lishi mumkin. Masalan, kesh funktsiyasida nuqsonlar mavjud (bu nuqson chiplarning ko'pini falaj qilishi uchun etarli), keyin ular ba'zi kesh hajmidan himoyalanadi, ish faoliyatini pasaytiradi va, albatta, mahsulot narxini pasaytiradi. Bu Celeron Va Sempronning kelib chiqishi.
Chipni qadoqlash jarayoni tugallangandan so'ng, ko'plab mahsulotlar oldingi ishlab chiqarish jarayonida hech qanday kamchilik yo'qligiga ishonch hosil qilish uchun yana bir sinov o'tkazishi kerak va mahsulot og'ishmasdan texnik xususiyatlarga to'liq mos keladi.
Internetdagi maqola va rasmlar, agar biron bir qonunbuzarlik bo'lsa, avval o'chirish uchun biz bilan bog'laning.
NeoDen, SMTreflow pechi, to'lqinli lehim mashinasi, terish va joylashtirish mashinasi, lehim pastasi printeri, PCB yuklagichi, PCB tushirish moslamasi, SMT AOI mashinasi, SMT SPI mashinasi, SMT rentgen mashinasi, SMT yig'ish liniyasi uskunalari, PCB ishlab chiqarish uskunalariSMT ehtiyot qismlari va boshqa har qanday SMT mashinalari, sizga kerak bo'lishi mumkin, qo'shimcha ma'lumot uchun biz bilan bog'laning:
Hangzhou NeoDen Technology Co, Ltd
Elektron pochta:info@neodentech.com