給你一堆沙子,能做什么?
建一棟房子?攤一張玻璃?
或者……造一枚芯片?
芯片是當今所有電子產品的核心,
它的精密程度決定著我們生活的智能走向。
從小小沙礫到炙手可熱的科技心臟,
是什么魔法能夠“點沙成芯”?
事實上,沙子并非出生即點亮科技樹,
想要成為精密的芯片,
還要從硅(Si)這種元素說起……
單純的硅并不導電,
用特殊的物理或化學方法處理后,
就能改變它的電導率,
讓硅能在電壓作用下極微弱地導電。
還有其他材料也能用類似的方法改變電導率,
我們把它們統稱為半導體材料。
利用半導體材料的特性,
可以制造出極其微小的晶體管,
從而構建出容納了百億晶體管的芯片。
制造芯片和造房子十分類似,
高樓平地起,地基是關鍵。
芯片的“地基”就是晶圓片,
讓我們跟隨小新和小白,
第一關:沙子提純
高純度的硅砂進入工廠,
經歷一番高溫還原反應和化學提純反應后,
第二關:拉伸變形
多晶硅的內部結構不夠穩定,
為了讓它變得適合制造晶圓,
把多晶硅加熱至熔融狀態,
將其變成結構穩定的單晶硅棒。
單晶硅棒被修整打磨后,
切成“厚厚的薄片”(0.5mm-1.5mm),
經過研磨、清洗、拋光等處理,
一塊塊锃亮如鏡的晶圓片就被做出來啦。
接下來,晶圓片被密封包裝,
送進無塵超潔凈車間。
經過烘焙成膜后,
光刻膠被均勻噴淋到了晶圓表面,
形成保護層。
光刻膠碰到紫外線會發生變質,
我們用紫外線透過掩膜版照射晶圓片,
由于掩膜版上圖形的遮擋部分不會被照射,
電路圖案就會被轉錄到晶圓片上。
第六關:精密加工
此時需要在晶圓表面上沉積銅層來布線。
再次經歷削磨、光刻、刻蝕等操作,
沉積下一層銅層,
來回往復,將晶體管連接起來,
形成極其復雜的多層連接電路網絡。
Final:芯片封裝
芯片加工的最后一關,
需要將整個晶圓切割成一個個集成電路裸片,
經過電路測試之后,
將裸片與底板、散熱片等部件進行組裝,
至此,一枚完整的芯片就誕生啦!
每一枚高質量的芯片都要經歷重重考驗,
打通“等級測試”這道“隱藏關卡”,
就能夠順利上工了。
無論是設計還是制造,
都已經是高度自動化的過程。
從芯片的規格書開始,
芯片設計過程就在不停的
和各種EDA工具打交道,
即便是芯片制造的過程,
也離不開EDA的支持。
全球EDA和半導體IP領域的龍頭企業
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原文標題:點沙成芯,一粒沙里整個世界
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