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【了不起的芯片】要從一粒沙子說起

新思科技 ? 來源:未知 ? 2023-02-12 11:30 ? 次閱讀

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新思科技科普類短視頻欄目《了不起的芯片》全新上線!新思科技一直致力于打造“人人都能懂”的行業(yè)科普視頻,傳播更多芯片相關(guān)小知識,解答各類科技小問題。每周3分鐘,多一些“芯”知識。

這一期,我們聊一聊沙子的那些事兒。

點擊觀看視頻:一粒沙的自我修養(yǎng)(上)

點擊觀看視頻:一粒沙的自我修養(yǎng)(下)

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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(dāng)今所有電子產(chǎn)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”?

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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……

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單純的硅并不導(dǎo)電,用特殊的物理或化學(xué)方法處理后,就能改變它的電導(dǎo)率,讓硅能在電壓作用下極微弱地導(dǎo)電。還有其他材料也能用類似的方法改變電導(dǎo)率,我們把它們統(tǒng)稱為半導(dǎo)體材料。

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利用半導(dǎo)體材料的特性,

可以制造出極其微小的晶體管

從而構(gòu)建出容納了百億晶體管的芯片。

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制造芯片和造房子十分類似,高樓平地起,地基是關(guān)鍵。芯片的“地基”就是晶圓片,那晶圓是從哪里來的呢?

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讓我們跟隨小新和小白,一起探秘沙子是如何闖關(guān)升級為芯片的吧!

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第一關(guān):沙子提純

高純度的硅砂進(jìn)入工廠,經(jīng)歷一番高溫還原反應(yīng)和化學(xué)提純反應(yīng)后,蛻變成純度99.99999999%的多晶硅。f37e9480-aa84-11ed-bfe3-dac502259ad0.jpg

第二關(guān):拉伸變形

多晶硅的內(nèi)部結(jié)構(gòu)不夠穩(wěn)定,為了讓它變得適合制造晶圓,把多晶硅加熱至熔融狀態(tài),將其變成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的單晶硅棒。

f3915e3a-aa84-11ed-bfe3-dac502259ad0.jpg 第三關(guān):打磨切割

單晶硅棒被修整打磨后,切成“厚厚的薄片”(0.5mm-1.5mm),經(jīng)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。

f3a3e5e6-aa84-11ed-bfe3-dac502259ad0.jpg 第四關(guān):涂抹光刻膠

接下來,晶圓片被密封包裝,送進(jìn)無塵超潔凈車間。經(jīng)過烘焙成膜后,光刻膠被均勻噴淋到了晶圓表面,形成保護(hù)層。

f3c63ae2-aa84-11ed-bfe3-dac502259ad0.jpg 第五關(guān):紫外線光刻

光刻膠碰到紫外線會發(fā)生變質(zhì),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(zhuǎn)錄到晶圓片上。

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第六關(guān):精密加工

氧化,刻蝕,離子注入……

工藝線上十八般武藝各顯神通。

沒有被光刻膠保護(hù)的部分,

進(jìn)行各種復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng),

一個個晶體管逐漸成形。

f3f1da9e-aa84-11ed-bfe3-dac502259ad0.jpg 第七關(guān):沉淀銅層 此時需要在晶圓表面上沉積銅層來布線。再次經(jīng)歷削磨、光刻、刻蝕等操作,沉積下一層銅層,來回往復(fù),將晶體管連接起來,形成極其復(fù)雜的多層連接電路網(wǎng)絡(luò)。

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Final芯片封裝

芯片加工的最后一關(guān),需要將整個晶圓切割成一個個集成電路裸片,經(jīng)過電路測試之后,將裸片與底板、散熱片等部件進(jìn)行組裝,至此,一枚完整的芯片就誕生啦!

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等等,你以為結(jié)束了嗎?

每一枚高質(zhì)量的芯片都要經(jīng)歷重重考驗,打通“等級測試”這道“隱藏關(guān)卡”,就能夠順利上工了。

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如今一顆芯片含有上百億晶體管,

無論是設(shè)計還是制造,

都已經(jīng)是高度自動化的過程。

從芯片的規(guī)格書開始,

芯片設(shè)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。

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全球EDA和半導(dǎo)體IP領(lǐng)域的龍頭企業(yè)新思科技的解決方案,能讓你出貨更快,產(chǎn)品質(zhì)量更上一層樓!

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