从砂子到芯片，一块芯片的旅程 (上篇)

2018-6-10 19:53:50 2707 晶圆

0 大家都看过《钢铁是怎样练成的》，那么最近热门的芯片又是怎样“炼成”的呢？2015年，国务院提出“中国制造2025”战略，锁定十大关键领域重点发展，集成电路和半导体技术便是其中的一项顶层战略。到底芯片技术有多挑战呢？就让欧时带大家走看看一块芯片的旅程吧！高达11个“9”的纯度芯片的原料是硅，也就是类似砂子的材质。半导体原材料粗硅的纯度是98%，但是芯片对硅晶圆纯度的要求却高达99.9999999%！也就是杂质的比重不能超过十亿分之一。作为比较，我们常说的万足金（9999黄金）纯度也“才只有”99.99%。（石英砂）将石英砂转化成粗硅，并“提炼”成高纯度多晶硅，然后在融熔态的多晶硅中放入晶种，形成圆柱形的单晶硅棒，切割晶硅棒从而得到制作芯片的晶圆。是不是很复杂？但到这一步，还不够刻印半个电路！取得晶圆之后，在它上面镀一层导电薄膜，再涂布一层感光剂。然后，将电路底片放在上面，并进行曝光，电路部分进行显影反应。随后，用化学试剂冲掉没有反应的感光层，便能够在晶圆导电薄膜蚀刻出一条条电路。（晶圆）电路底片，业内称为光罩。随着芯片技术的进步，电路线宽越来越幼小，直达纳米级数，比可见光的波长(100nm级)还要精密。顶尖的芯片制作工艺，已开始使用波长更短的紫外光(EUV)。当然，芯片电路复杂，可能包含数以千万计的晶体管，即使把光罩造成一张桌子那么大，再缩影到小小的芯片上，单单一个光罩也亦未必能一次投影好。因此，加工过程中要将电路设计分成多个光罩，重复上面的流程，直至蚀刻完成为止。一片晶圆的产值可大可小我们来计算一下，顶级晶圆的直径按200毫米、一片芯片面积按100平方毫米计算，那么一片晶圆可蚀刻出几十片芯片。如果一片芯片卖10块钱，那么一片完成制程的晶圆理论上就值几千元人民币。而高档芯片往往高于100块钱，那么一片300毫米大晶圆的产值便可以达到几万元甚至数十万元！（SoC芯片）晶圆越大，便可以生产越多芯片。芯片上蚀刻的电路越小，便可以塞进更多的晶体，从而缩小芯片面积、提升效能，一片晶圆也就可以产出更多的芯片。这也解释了为什么芯片技术会在大晶圆和微线宽两个方向发展了。 0
2018-6-10 19:53:50　　评论淘帖0 举报相关推荐 • 从砂子到芯片，一块芯片的旅程 (下) 4584 • 半导体制造背后的艺术：从硅块到芯片的旅程 2423 • 一块宝藏存储芯片【SD NAND】 307 • 一块宝藏存储芯片【SD NAND】 443 • MarketWatch: AMD成又一块倒下的芯片 557 • 手把手带你了解一块电路板，从设计到制作（干货） 3124 • 一块接口芯片控制两块智能卡(图 1004 • 使用Protues怎么制作一块有特定功能的芯片？ 8395 • DMD芯片和dlp芯片组什么区别？我以为DMD一块芯片就够了的 9481 • IoT旅程：从原型到启动 2256