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【了不起的芯片】要从一粒沙子说起

新思科技 来源:未知 2023-02-12 11:30 次阅读

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新思科技科普类短视频栏目《了不起的芯片》全新上线!新思科技一直致力于打造“人人都能懂”的行业科普视频,传播更多芯片相关小知识,解答各类科技小问题。每周3分钟,多一些“芯”知识。

这一期,我们聊一聊沙子的那些事儿。

点击观看视频:一粒沙的自我修养(上)

点击观看视频:一粒沙的自我修养(下)

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给你一堆沙子,能做什么?建一栋房子?摊一张玻璃?或者……造一枚芯片? 芯片是当今所有电子产品的核心,它的精密程度决定着我们生活的智能走向。从小小沙砾到炙手可热的科技心脏,是什么魔法能够“点沙成芯”?

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事实上,沙子并非出生即点亮科技树,想要成为精密的芯片,还要从硅(Si)这种元素说起……

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单纯的硅并不导电,用特殊的物理或化学方法处理后,就能改变它的电导率,让硅能在电压作用下极微弱地导电。还有其他材料也能用类似的方法改变电导率,我们把它们统称为半导体材料。

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利用半导体材料的特性,

可以制造出极其微小的晶体管

从而构建出容纳了百亿晶体管的芯片。

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制造芯片和造房子十分类似,高楼平地起,地基是关键。芯片的“地基”就是晶圆片,那晶圆是从哪里来的呢?

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让我们跟随小新和小白,一起探秘沙子是如何闯关升级为芯片的吧!

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第一关:沙子提纯

高纯度的硅砂进入工厂,经历一番高温还原反应和化学提纯反应后,蜕变成纯度99.99999999%的多晶硅。f37e9480-aa84-11ed-bfe3-dac502259ad0.jpg

第二关:拉伸变形

多晶硅的内部结构不够稳定,为了让它变得适合制造晶圆,把多晶硅加热至熔融状态,将其变成结构稳定的单晶硅棒。

f3915e3a-aa84-11ed-bfe3-dac502259ad0.jpg 第三关:打磨切割

单晶硅棒被修整打磨后,切成“厚厚的薄片”(0.5mm-1.5mm),经过研磨、清洗、抛光等处理,一块块锃亮如镜的晶圆片就被做出来啦。

f3a3e5e6-aa84-11ed-bfe3-dac502259ad0.jpg 第四关:涂抹光刻胶

接下来,晶圆片被密封包装,送进无尘超洁净车间。经过烘焙成膜后,光刻胶被均匀喷淋到了晶圆表面,形成保护层。

f3c63ae2-aa84-11ed-bfe3-dac502259ad0.jpg 第五关:紫外线光刻

光刻胶碰到紫外线会发生变质,我们用紫外线透过掩膜版照射晶圆片,由于掩膜版上图形的遮挡部分不会被照射,电路图案就会被转录到晶圆片上。

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第六关:精密加工

氧化,刻蚀,离子注入……

工艺线上十八般武艺各显神通。

没有被光刻胶保护的部分,

进行各种复杂的物理化学反应,

一个个晶体管逐渐成形。

f3f1da9e-aa84-11ed-bfe3-dac502259ad0.jpg 第七关:沉淀铜层 此时需要在晶圆表面上沉积铜层来布线。再次经历削磨、光刻、刻蚀等操作,沉积下一层铜层,来回往复,将晶体管连接起来,形成极其复杂的多层连接电路网络。

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Final芯片封装

芯片加工的最后一关,需要将整个晶圆切割成一个个集成电路裸片,经过电路测试之后,将裸片与底板、散热片等部件进行组装,至此,一枚完整的芯片就诞生啦!

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等等,你以为结束了吗?

每一枚高质量的芯片都要经历重重考验,打通“等级测试”这道“隐藏关卡”,就能够顺利上工了。

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如今一颗芯片含有上百亿晶体管,

无论是设计还是制造,

都已经是高度自动化的过程。

从芯片的规格书开始,

芯片设计过程就在不停的

和各种EDA工具打交道,

即便是芯片制造的过程,

也离不开EDA的支持。

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全球EDA和半导体IP领域的龙头企业新思科技的解决方案,能让你出货更快,产品质量更上一层楼!

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