MICRON最近宣布，我們正在發貨使用全球最先進的DRAM工藝制造的存儲芯片。這個過程被神秘地稱為“1α”（1-alpha）。這是什么意思，有多神奇？

芯片制造的歷史是縮小電路，在芯片上安裝更多的晶體管和存儲單元。60年前，第一批芯片有肉眼可見的部件晶體管等。現在這些相同的組件只有幾納米寬。小了十億倍！

小晶體管開關速度快，能源少，純規模經濟，制造成本低。跳轉到MICRON最新的技術節點——順便說一下，它是當今世界上最先進的——也不例外。在性能、功率效率和制造成本方面提供了重大改進。

試想，如果汽車以相同的速度改進。眨眼間每小時可以以0英里的速度行駛到60英里，可以用幾滴燃料環繞地球。

現在做籌碼，說的有點委婉，很復雜。制造現代芯片需要一千多個單獨的工藝和測量步驟——這些步驟幾乎完美。這些步驟是在由數百家專業公司制造的稱為工具的機器上執行的，使用超純材料，在巨大的潔凈室中進行，其中空氣中的顆粒比月球上的空氣中的顆粒少。

由于這種復雜性，該行業傾向于從節點到節點遵循類似的節奏。MICRON將這些“節點”中的每一個都稱為“節點”，并通過芯片上最小的特征來指代它們。例如，本世紀初，MICRON在180納米(nm)節。大約十年前，MICRON處于?22nm?節點。

但幾年前，記憶界發生了一件有趣的事情。MICRON不再談準確的數字，而是開始使用像1x、1y、1z這樣的術語。特別是對于DRAM來說，節點的名稱對應于存儲單元陣列中有源區域的一半節距——半節距——尺寸。至于1α，隨著MICRON從?1x?納米到?1y、1z?和?1α，這個尺寸變得越來越小。MICRON從1x開始，但隨著MICRON繼續縮小并命名下一個節點，MICRON到達了羅馬字母表的最后。這就是希臘字母alpha、beta、gamma等的原因。

透視尺寸。

MICRON在這里講的有多小？

芯片是用300毫米直徑的硅片制成的，一次幾百個。每個芯片或“芯片”大約有指甲蓋那么大。

現在想象死亡，成為足球場那么大。向下伸手，拔出草葉。把它切成兩半，然后切成兩半。

它是晶體管，是典型的存儲芯片上80億的存儲器之一。

雕刻的限制。

令人驚訝的是，幾十年來，半導體行業一直在做這樣的事情，每年或每兩年縮小設備。MICRON很擅長。實際上，MICRON知道如何鋪設只有一層原子厚的材料薄膜，而且MICRON蝕刻-選擇性去除-材料的能力也不會落后。那么，現在有什么區別呢？

最困難的挑戰可能是定義晶圓上的電路圖案。第一部分叫光刻(用光寫在石頭上！)的雙曲馀弦值。的雙曲馀弦值。的雙曲馀弦值。類似于數字攝影過程類似，其中光線通過照片的小透明版照射到感光紙上。在MICRON的例子中，MICRON使用公交車大小的機器，通過放置在稱為光口罩的透明石英方塊上的圖案照射深紫外線。但是原理是一樣的。

問題是物理學之一。多虧了被稱為瑞利標準或衍射極限的東西，應該不可能投射出比使用的光波長一半左右的特征圖像。只是，不能產生足夠銳利的光束來制作正確的圖案。在MICRON的例子中，波長為193nm，因此MICRON在衍射極限以下工作。簡化到物理學家會不由自主地抽搐的地步，這就像嘗試使用?4?英寸畫筆寫?10?點文本。

有一種新型光刻工具使用更小、波長為?13.5?納米的極紫外光?(EUV)，但由于多種復雜原因，MICRON認為它尚未準備好迎接黃金時間。原因之一是波長太短以至于光線無法穿過玻璃，因此傳統的光學鏡頭不起作用。15?年前，人們認為?EUV?光刻已為?32nm?節點做好準備。EUV的時代即將到來，但它并不是MICRON鈺的正確解決方案。

欺騙瑞利準則。

MICRON使用多種技術來繞過衍射極限。第一個是修改光掩模上的圖案，以“欺騙”光線，使其成為銳利的小特征。現在的技術狀態被稱為計算雕刻，使用大量的處理能力，有效地從晶片所需的圖案逆向工程掩模圖案。

第二個是利用水比空氣衍射光少的事實，并將晶片暴露在水下！這并不像聽起來那么戲劇化。MICRON實際上用一滴水代替了最終透鏡和晶片表面之間的常見氣隙。這種方法使MICRON低于?40?納米——這是一項巨大的改進，也是一項巨大的合作工程努力的結果，但并非一路順利。

多重圖案的魔力。

分辨率的解決方案是添加一系列非光刻步驟，將一個“大”特征神奇地變成前兩個然后四個特征，每個特征都是原始尺寸的四分之一。坦率地說，這太棒了。雖然同時進行了很多不同的方法，但是不能指出MICRON是第一家使用雙模式開發閃存的公司，早在2007年，這是由于MICRON自己的Gurtej的創業性工作Singh?Sandhu，現在是MICRON探路集團的高級研究員(只有4人之一，這是專屬俱樂部)。

過于簡單化，基本思想是使用步進器創造犧牲特征，用不同的材料涂抹這些特征的側面，去除原始犧牲特征。看-兩個半尺寸的功能！重復這個過程，MICRON有1α的大小四個特征。

沖洗并重復。

現在MICRON知道，MICRON可以準確地圖案所需的微小特征，但是距離完整的芯片還有很長的路要走，更不用說大量生產了。MICRON只做了一層特征輪廓，每個芯片都有幾十層。MICRON非常自豪的一件事就是，MICRON可以把每一個新層與之前的層對齊，MICRON稱之為疊層。做到這一點完全正確是發揮整個事情的關鍵。

然后MICRON必須將模式轉換成功能電路設備，例如控制讀取和寫入數據的晶體管以及可以存儲代表?1?和?0?的電荷的又高又瘦的電容器。這個過程意味著精確控制材料成分以及這些材料的機械和電氣特性，并且每次都完全一樣。

MICRON不僅整合了MICRON自己的創新，而且利用了MICRON供應商合作伙伴的進步。MICRON到處采用最新的最佳技術:新材料(如更好的導體和更好的絕緣體)和用于沉積、修正或選擇性去除或蝕刻的新機器。名單很長，這些都要合作。

MICRON已經把制造工廠(稱為fabs)發展成人工智能驅動的高度自動化奇跡。就像我之前提到的那樣，制造現代芯片需要在晶圓廠內走一千多步和幾百里。每一步驟都必須完美。

半導體制造不像制造汽車。不能返回和修復以前引進的缺陷。任何缺陷都埋在后層下面。成功的關鍵是數據和從這些數據中獲得的洞察力。數十萬個傳感器的數據涌入MICRON，10個PB的制造執行系統。MICRON每天通過檢測系統提供超過100萬張圖片，使用深度學習，在出現問題之前發現問題。芯片制造可能是地球上最復雜的人類工程。

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