Sirujen valmistus
Jos kysyt, mikä on sirun raaka-aine, kaikki vastaavat helposti - se on piitä. Tämä ei ole vääriä, mutta mistä piin tulee? Itse asiassa se on merkittävin hiekka. Sitä on vaikea kuvitella. Kallis, monimutkainen rakenne, voimakas ja salaperäinen siru tulee hiekasta, joka on periaatteessa arvoton. Tietenkin välillä on oltava monimutkainen valmistusprosessi.
Perusraaka-aineet sirujen valmistukseen
Jos kysyt, mikä on sirun raaka-aine, kaikki vastaavat helposti - se on piitä. Tämä ei ole vääriä, mutta mistä piin tulee? Itse asiassa se on merkittävin hiekka. Sitä on vaikea kuvitella. Kallis, monimutkainen rakenne, voimakas ja salaperäinen siru tulee hiekasta, joka on periaatteessa arvoton. Tietenkin välillä on oltava monimutkainen valmistusprosessi. Raaka-aineina ei kuitenkaan voida käyttää vain kourallista hiekkaa. Se on valittava huolellisesti, jotta siitä saadaan puhtainta piiraaka-ainetta. Kuvittele, jos halpoja raaka-aineita, joilla on riittävästi varoja, käytettäisiin sirujen valmistukseen, mikä olisi lopputuotteen laatu, voitko silti käyttää korkean suorituskyvyn prosessoria kuten nyt?
Piin lisäksi tärkeä materiaali hakkeen valmistuksessa on metalli. Toistaiseksi alumiinista on tullut tärkein metallimateriaali prosessorien sisäosien valmistukseen, kun taas kuparia poistetaan vähitellen. Tämä johtuu joistakin syistä. Nykyisellä sirun käyttöjännitteellä alumiinin sähkömuutosominaisuudet ovat huomattavasti parempia kuin kuparin. Niin kutsuttuun sähkömuutto-ongelmaan viitataan, kun suuri määrä elektroneja virtaa johtimen osan läpi, elektronit vaikuttavat johtavan aineen atomiin ja poistuvat alkuperäisestä sijainnista jättäen avoimia työpaikkoja. Muissa paikoissa oleskelu aiheuttaa oikosulun muissa paikoissa ja vaikuttaa sirun logiikkatoimintoon, mikä tekee sirusta käyttökelvottoman.
Tästä syystä monet Northwood Pentium 4 korvataan SNDS: llä (North Wood Storm Syndrome). Kun harrastajat ensimmäisen kerran ylikellottivat Northwood Pentium 4: n, he olivat innokkaita saavuttamaan menestyksen. Kun sirun jännitettä nostettiin huomattavasti, vakavat sähkömuutto-ongelmat aiheuttivat sirun halvaantuneen. Tämä on Intel&# 39: n ensimmäinen kokemus kupariliitännätekniikasta, ja sitä on selvästi parannettava. Mutta toisaalta kuparin yhdysteknologian käyttö voi vähentää sirualuetta. Samanaikaisesti kuparijohtimen pienemmän vastuksen takia myös sen läpi kulkeva virta on nopeampaa.
Näiden kahden päämateriaalin lisäksi sirujen suunnitteluprosessissa tarvitaan tietyn tyyppisiä kemiallisia raaka-aineita. He pelaavat erilaisia rooleja, eikä niitä toisteta täällä.
Hakkeen valmistusvaihe
Kun tarvittavien raaka-aineiden keruu on valmis, osa näistä raaka-aineista on esikäsiteltävä. Piin prosessointi on tärkeintä raaka-ainetta. Ensinnäkin piiraaka-aineet on puhdistettava kemiallisesti, ja tämä vaihe vie ne raaka-ainetasolle, jota puolijohdeteollisuus voi käyttää. Jotta nämä piiraaka-aineet vastaisivat integroidun piirinvalmistuksen prosessointitarpeita, ne on myös muotoiltava. Tämä vaihe suoritetaan sulattamalla piiraaka-aineet ja kaatamalla sitten nestemäinen piitä suureen korkean lämpötilan kvartsisäiliöön.
Sitten raaka-aineet sulatetaan korkeissa lämpötiloissa. Yläasteen kemian luokassa opimme, että monilla kiinteän aineen atomilla on kiteinen rakenne, samoin kuin piillä. Korkean suorituskyvyn prosessorien vaatimusten täyttämiseksi koko piiraaka-aineen on oltava erittäin puhdasta ja yksikristallista piitä. Sitten piiraaka-aine poistetaan korkeassa lämpötilassa olevasta säiliöstä kiertämällä venyttämällä ja syntyy lieriömäinen piikanko. Nykyisin käytetyn prosessin perusteella piin valanteen pyöreän poikkileikkauksen halkaisija on 200 mm. Mutta nyt Intel ja jotkut muut yritykset ovat alkaneet käyttää halkaisijaltaan 300 mm piimuovia. Poikkipinta-alaa on melko vaikea kasvattaa säilyttäen silikonin harkon eri ominaisuudet, mutta niin kauan kuin yritys on halukas investoimaan paljon rahaa tutkimiseen, se voidaan silti saavuttaa. Intel&# 39: n tehdas 300 mm: n piiharkkojen kehittämiseen ja tuotantoon maksoi noin 3,5 miljardia dollaria. Uuden tekniikan menestys antaa Intelille mahdollisuuden valmistaa integroituja piirejä, joiden toiminnot ovat monimutkaisempia ja tehokkaita. 200 millimetrin piimangon tehdas maksoi myös 1,5 miljardia dollaria. Lastujen valmistusprosessi alkaa piiharkkojen viipaloinnilla.
Yksikiteinen pii piikkiharkko
Sen jälkeen kun piin harkko on valmistettu ja varmistettu, että se on absoluuttinen sylinteri, seuraava vaihe on viipaloida lieriömäinen piikanko. Mitä ohuempi siivu, sitä vähemmän materiaalia käytetään ja luonnollisesti enemmän prosessorisiruja voidaan tuottaa. Viipalointi vaatii myös peilin viimeistelyn, jotta pinta on täysin sileä, ja tarkista sitten vääristymät tai muut ongelmat. Tämä laadunvalvontavaihe on erityisen tärkeä, se määrittää suoraan valmiin sirun laadun.
Uudet viipaleet on seostettava joillakin aineilla, jotta niistä muodostuu todellisia puolijohdemateriaaleja, ja sitten niihin kirjoitetaan erilaisia logiikkatoimintoja edustavat transistoripiirit. Seostetut materiaaliatomit pääsevät piiatomien välisiin aukkoihin ja atomivoimat vaikuttavat toisiinsa siten, että piiraaka-aineilla on puolijohteiden ominaisuudet. Nykyään&# 39: n puolijohteiden valmistus on enemmän CMOS-prosessia (komplementaarinen metalli-oksidipuolijohde). Termi komplementaarinen viittaa vuorovaikutukseen N-tyypin MOS-transistorien ja P-tyypin MOS-transistorien välillä puolijohteissa. N ja P edustavat vastaavasti negatiivista elektrodia ja positiivista elektrodia elektronisessa prosessissa. Useimmissa tapauksissa siivu seostetaan kemikaaleilla P-tyyppisen substraatin muodostamiseksi. Sille kirjoitettu logiikkapiiri on suunniteltava noudattamaan nMOS-piirin ominaisuuksia. Tämäntyyppisillä transistoreilla on korkeampi tilankäyttö ja se on energiatehokkaampaa. Samalla pMOS-transistorien ulkonäköä on useimmissa tapauksissa rajoitettava niin paljon kuin mahdollista, koska valmistusprosessin myöhemmissä vaiheissa N-tyyppiset materiaalit on implantoitava P-tyypin substraattiin, ja tämä prosessi johtaa pMOS-putkien muodostumiseen.
Kun kemikaalien yhdistäminen on valmis, vakioleikkaus on valmis. Sitten kukin viipale asetetaan korkean lämpötilan uuniin ja kuumennetaan, ja silikonidioksidikalvo muodostetaan leikkeen pinnalle säätelemällä kuumennusaikaa. Tarkkailemalla tarkkaan lämpötilaa, ilman koostumusta ja kuumennusaikaa, piidioksidikerroksen paksuus voidaan hallita. Intel&# 39: n 90 nanometrin valmistusprosessissa hilaoksidileveys on niin pieni kuin uskomattoman 5 atomin paksu. Tämä kerrosporttipiiri on myös osa transistorin hilapiiriä. Transistorin porttipiirin tehtävä on ohjata elektronien virtausta niiden välillä. Porttijännitteen ohjaamisen avulla elektronien virtausta säädellään tiukasti, tulo- ja lähtöportin jännitteen koosta riippumatta. Valmisteen viimeinen prosessi on peittää valoherkkä kerros piidioksidikerrokselle. Tätä materiaalikerrosta käytetään muihin saman kerroksen ohjaussovelluksiin. Tällä materiaalikerroksella on hyvä valoherkkyys, kun se kuivataan, ja kun fotolitografiaprosessi on ohi, se voidaan liuottaa ja poistaa kemiallisilla menetelmillä.
fotosyövyttämällä
Tämä on erittäin monimutkainen vaihe nykyisessä sirujen valmistusprosessissa. Miksi sanot noin? Valosyöttämisprosessi on käyttää tiettyä valon aallonpituutta vastaavan pisteen syövyttämiseen valoherkässä kerroksessa, muuttaen siten materiaalin kemiallisia ominaisuuksia. Tällä tekniikalla on erittäin tiukat vaatimukset käytetyn valon aallonpituudelle, mikä vaatii lyhyen aallonpituuden ultraviolettisäteiden ja suurten kaarevuuslinssien käytön. Etsausprosessiin vaikuttavat myös kiekon tahrat. Jokainen syövyttämisvaihe on monimutkainen ja herkkä prosessi. Prosessin kunkin vaiheen suunnitteluun tarvittava tietomäärä voidaan mitata 10 Gt: n yksiköinä, ja kunkin prosessorin valmistamiseksi vaadittavat etsausvaiheet ovat yli 20 vaihetta (kukin kerros on syövytetty). Lisäksi, jos kunkin kerroksen syövytettyjä piirroksia suurennetaan useita kertoja, se voi olla jopa monimutkaisempi kuin koko New Yorkin kartta plus esikaupunkialue. Kuvittele, että koko New Yorkin kartta pienennetään todelliseksi alueeksivain 100 neliömetriä. Voit siis sirulla kuvitella, kuinka monimutkainen tämän sirun rakenne on.
Kun kaikki nämä etsaukset on suoritettu, kiekko käännetään. Lyhyen aallonpituuden valoa säteilytetään vohvelin valoherkälle kerrokselle kvartsimallin onton reiän läpi, ja sitten valo ja templaatti poistetaan. Ulkopuolella paljastunut valoherkkä kerrosmateriaali poistetaan kemiallisilla menetelmillä, ja piidioksidi muodostetaan välittömästi tyhjään kohtaan.
doping
Kun jäljelle jäänyt valoherkkä kerrosmateriaali on poistettu, jäljelle jää täytetyn kaivan piidioksidikerros ja kerroksen alla oleva paljastettu piikerros. Tämän vaiheen jälkeen toinen piidioksidikerros on valmis. Sitten lisätään toinen monikiteinen piikerros, jossa on valoherkkä kerros. Polysilicicio on toinen tyyppi hilapiiri. Metalliraaka-aineiden (tästä syystä nimeltään metallioksidipuolijohteet) käytön vuoksi monipiipi mahdollistaa porttien asettamisen ennen transistorin jonoportin jännitteen aktivoitumista. Valoherkkä kerros syövytään myös lyhyen aallonpituuden valolla maskin läpi. Uuden etsauksen jälkeen kaikki vaadittavat hilapiirit on pohjimmiltaan muodostettu. Sitten paljastettua piikerrosta pommitellaan kemiallisesti ioneilla. Tarkoitus tässä on luoda N-kanava tai P-kanava. Tämä dopingprosessi luo kaikki transistorit ja piiriliitännän niiden välillä. Yhdelläkään transistorilla ei ole tuloa ja lähtöä, ja molempia päitä kutsutaan porteiksi.
Toista tämä prosessi
Tästä vaiheesta lisäät edelleen kerroksia, lisäät piidioksidikerrosta ja litografiaa sitten kerran. Toista nämä vaiheet ja sitten on monikerroksinen kolmiulotteinen arkkitehtuuri, joka on parhaillaan käyttämäsi prosessorin alkion tila. Kunkin kerroksen välissä käytetään metallipäällystystekniikkaa johtavan yhteyden muodostamiseksi kerrosten välillä. Nykyään&# 39: n P4-prosessori käyttää 7 kerrosta metalliyhteyksiä, kun taas Athlon64 käyttää 9 kerrosta. Käytettyjen kerrosten lukumäärä riippuu alkuperäisestä suunnittelusta, eikä se suoraan edusta lopputuotteen suorituseroja.
Seuraavien viikkojen aikana kiekot testataan yksi kerrallaan, muun muassa kiekon sähköiset ominaisuudet testataan, onko logiikkavirheitä, ja jos on, missä kerroksessa ja niin edelleen. Sen jälkeen jokainen kiekon siruyksikkö, jolla on ongelma, testataan erikseen sen määrittämiseksi, onko sirulla erityisiä käsittelytarpeita.
Sitten koko kiekko leikataan yksittäisiksi suorittimen siruyksiköiksi. Alkuvaiheessa testistä epäonnistuneet yksiköt hylätään. Nämä siruyksiköt, jotka on katkaistu, pakataan tietyllä tavalla, jotta ne voidaan sijoittaa sujuvasti tietyn rajapintamäärityksen emolevyyn. Suurin osa Intel- ja AMD-prosessoreista on varustettu jäähdytyselementillä. Sen jälkeen kun prosessorin lopputuote on valmis, tarvitaan myös täysi valikoima sirun toimintatestejä. Tämä osa tuottaa erityyppisiä tuotteita, jotkut sirut toimivat suhteellisen korkealla taajuudella, joten korkeataajuisten tuotteiden nimi ja lukumäärä on merkitty, ja nämä sirut, joilla on suhteellisen matala toimintataajuus, muutetaan merkitsemään muita matalataajuisia malleja. Tämä on erilaisen markkina-asemoinnin prosessori. Ja joillakin prosessoreilla voi olla joitain puutteita sirun toiminnassa. Esimerkiksi sillä on puutteita välimuistitoiminnossa (tämä virhe riittää aiheuttamaan suurimman osan siruista halvaantuneita), sitten ne suojataan välimuistin kapasiteetilta, mikä vähentää suorituskykyä ja tietysti alentaa tuotteen hintaa. Tämä on Celeron Ja Sempronin alkuperä.
Sen jälkeen kun sirun pakkausprosessi on valmis, monien tuotteiden on suoritettava uusi testi varmistaakseen, että edellisessä valmistusprosessissa ei ole puutteita ja tuote täyttää eritelmät täysin poikkeamatta.
Artikkeli ja kuvat Internetistä, jos rikkomuksia pls ensin ottaa meihin yhteyttä poistaa.
NeoDen tarjoaa kaikki SMM-kokoonpanolinjat, mukaan lukien SMTreflow-uuni, aaltojuotoskone, poiminta- ja sijoituskone, juotospastatulostin, piirilevykuormain, piirilevyjen poistolaite, siruasennus, SMT AOI -laite, SMT SPI -laite, SMT-röntgenlaite, SMT-kokoonpanolinjan laitteet, Piirilevyjen tuotantolaitteetSMT-varaosat jne. Kaikenlaiset SMT-koneet, joita tarvitset, ota yhteyttä meihin lisätietoja varten:
Hangzhou NeoDen Technology Co, Ltd
Sähköposti:info@neodentech.com