ساخت تراشه
اگر بپرسید مواد اولیه تراشه چیست ، همه به راحتی جواب می دهند - این سیلیکون است. این کذب نیست ، اما سیلیکون از کجا نشات می گیرد؟ در حقیقت ، این بی نظیرترین ماسه است. تصور این&# 39 دشوار است. ساختار گرانقیمت ، پیچیده ، تراشه قدرتمند و مرموز از ماسه ای ناشی می شود که اساساً فاقد ارزش است. البته ، باید فرآیند تولید پیچیده ای بین این دو وجود داشته باشد.
مواد اولیه اولیه برای تولید تراشه
اگر بپرسید مواد اولیه تراشه چیست ، همه به راحتی جواب می دهند - این سیلیکون است. این کذب نیست ، اما سیلیکون از کجا نشات می گیرد؟ در حقیقت ، این بی نظیرترین ماسه است. تصور این&# 39 دشوار است. ساختار گرانقیمت ، پیچیده ، تراشه قدرتمند و مرموز از ماسه ای ناشی می شود که اساساً فاقد ارزش است. البته ، باید فرآیند تولید پیچیده ای بین این دو وجود داشته باشد. با این حال ، فقط تعداد معدود ماسه ای نیست که می تواند به عنوان مواد اولیه مورد استفاده قرار گیرد. باید با دقت انتخاب شود تا خالص ترین مواد اولیه سیلیکون از آن استخراج شود. تصور کنید اگر از ارزان ترین مواد اولیه با ذخایر کافی برای ساخت تراشه استفاده می شد ، کیفیت محصول نهایی چه می تواند باشد ، آیا می توانید مثل الان از یک پردازنده با کارایی بالا استفاده کنید؟
علاوه بر سیلیکون ، ماده مهمی برای ساخت تراشه ها ، فلز است. تاکنون آلومینیوم به ماده اصلی فلزی برای ساخت قطعات داخلی پردازنده ها تبدیل شده است ، در حالی که به تدریج مس از بین می رود. این به دلایلی است. در ولتاژ عامل فعلی تراشه ، مشخصات الکترومغالی آلومینیوم به طور قابل توجهی بهتر از مس است. مسئله به اصطلاح الکترومغناطیسی به زمانی گفته می شود که تعداد زیادی الکترون از طریق یک بخش از هادی جریان پیدا کند ، اتمهای ماده رسانا توسط الکترون ها تحت تأثیر قرار می گیرند و موقعیت اصلی را ترک می کنند و جای خالی می گذارند. ماندن در سایر مکان ها باعث ایجاد اتصال کوتاه در مکان های دیگر می شود و بر عملکرد منطقی تراشه تأثیر می گذارد و این باعث می شود تراشه غیر قابل استفاده باشد.
به همین دلیل بسیاری از Northwood Pentium 4 با SNDS (سندرم طوفان وود شمال) جایگزین می شوند. هنگامی که علاقه مندان برای اولین بار نورث وود پنتیوم 4 را اورکلاک کردند ، مشتاق رسیدن به موفقیت بودند. هنگامی که ولتاژ تراشه بسیار افزایش یافته بود ، مشکلات جدی درمورد جابجایی باعث تراشه پارالایز شد. این اولین تجربه اینتل&# 39 با فناوری اتصال مسی است و به وضوح به پیشرفتی نیاز دارد. اما از طرف دیگر ، استفاده از فناوری اتصال مسی می تواند سطح تراشه را کاهش دهد. در عین حال ، به دلیل مقاومت کمتر رسانای مس ، جریان عبور از آن نیز سریعتر می شود.
علاوه بر این دو ماده اصلی ، برخی از مواد اولیه شیمیایی در فرآیند طراحی تراشه مورد نیاز هستند. آنها نقشهای مختلفی را بازی می کنند و در اینجا تکرار نخواهند شد.
مرحله آماده سازی ساخت تراشه
پس از اتمام جمع آوری مواد اولیه لازم ، برخی از این مواد اولیه باید از قبل فرآوری شوند. به عنوان مهمترین ماده اولیه ، پردازش سیلیکون بسیار مهم است. اول از همه ، مواد اولیه سیلیکون باید از نظر شیمیایی تصفیه شوند و این مرحله آنها را به سطح مواد اولیه می رساند که می تواند توسط صنعت نیمه هادی مورد استفاده قرار گیرد. برای این که این مواد اولیه سیلیکونی نیازهای پردازشی تولید مدارهای یکپارچه را برآورده کنند ، آنها نیز باید شکل بگیرند. این مرحله با ذوب مواد اولیه سیلیکون و سپس ریختن سیلیکون مایع در یک ظرف بزرگ کوارتز با دمای بالا انجام می شود.
سپس مواد اولیه در دمای بالا ذوب می شوند. ما در کلاس شیمی شیمی مدرسه راهنمایی آموختیم که بسیاری از اتم های موجود در جامد ، مانند سیلیکون ، ساختار بلوری دارند. به منظور پاسخگویی به نیاز پردازنده های با کارایی بالا ، کل مواد اولیه سیلیکون باید بسیار سیلیکون کریستالی کاملاً خالص و تک باشد. سپس مواد اولیه سیلیکون با کشش چرخشی از داخل محفظه دمای بالا خارج می شوند و شمش سیلیکونی استوانه ای تولید می شود. با قضاوت از فرایندی که در حال حاضر استفاده می شود ، قطر سطح مقطع دایره ای شمش سیلیکون 200 میلی متر است. اما اکنون اینتل و برخی شرکت های دیگر شروع به استفاده از شمش سیلیکون به قطر 300 میلی متر کرده اند. افزایش سطح مقطع ضمن حفظ خصوصیات مختلف شمش سیلیکون بسیار دشوار است ، اما تا زمانی که این شرکت مایل به سرمایه گذاری زیادی برای مطالعه باشد ، باز هم می توان به نتیجه رسید. کارخانه Intel&# 39؛ s برای تولید و تولید شمش سیلیکون 300 میلی متر در حدود 3.5 میلیارد دلار آمریکا هزینه داشته است. موفقیت فن آوری جدید به اینتل اجازه می دهد مدارهای مجتمع با عملکردهای پیچیده تر و قدرتمند تری تولید کند. کارخانه شمش سیلیکون 200 میلیمتری نیز 1.5 میلیارد دلار هزینه داشته است. روند ساخت تراشه با برش شمش سیلیکون آغاز می شود.
شمش سیلیکون کریستالی تک
بعد از ساخت شمش سیلیکون و اطمینان از وجود سیلندر مطلق ، مرحله بعدی برش دادن شمش سیلیکونی استوانه ای است. هرچه برش نازک تر باشد ، از مواد کمتری استفاده می شود و به طور طبیعی می توان تراشه های پردازنده بیشتری تولید کرد. برش همچنین به اتمام آینه نیاز دارد تا سطح کاملاً صاف باشد و سپس اعوجاج یا سایر مشکلات را بررسی کنید. این مرحله از بررسی کیفیت از اهمیت ویژه ای برخوردار است ، و مستقیماً کیفیت تراشه تمام شده را تعیین می کند.
برش های جدید باید با برخی از مواد رها شوند تا آنها را به مواد نیمه هادی واقعی تبدیل کنند ، و سپس مدارهای ترانزیستور که عملکردهای منطقی مختلفی را نشان می دهند ، بر روی آنها کتیبه می شوند. اتمهای ماده دوپا شده شکاف هایی را بین اتم های سیلیکون وارد می کنند و نیروهای اتمی بر روی یکدیگر عمل می کنند به گونه ای که مواد اولیه سیلیکون دارای ویژگی های نیمه هادی ها هستند. امروزه تولید نیمه هادی&# 39 ؛ بیشتر یک فرآیند CMOS (مکمل فلز اکسید و نیمه هادی) است. اصطلاح مکمل به تعامل بین ترانزیستورهای N-MOS نوع و ترانزیستورهای نوع P MOS در نیمه رساناها اشاره دارد. N و P به ترتیب در فرآیند الکترونیکی الکترود منفی و الکترود مثبت را نشان می دهند. در بیشتر موارد ، برش با مواد شیمیایی دوپ می شود تا یک بستر از نوع P تشکیل شود. مدار منطقی که بر روی آن نوشته شده است باید به گونه ای طراحی شود که خصوصیات مدار nMOS را دنبال کند. این نوع ترانزیستور از فضای استفاده بالاتری برخوردار است و از نظر مصرف انرژی نیز بیشتر است. در عین حال ، در بیشتر موارد ، ظاهر ترانزیستورهای pMOS باید تا حد امکان محدود شود ، زیرا در مراحل بعدی مراحل تولید ، مواد از نوع N نیاز به کاشت در بستر نوع P دارند و این این فرآیند منجر به تشکیل لوله های pMOS می شود.
پس از اتمام کار ترکیب مواد شیمیایی ، برش استاندارد به پایان می رسد. سپس هر برش در یک کوره با دمای بالا قرار می گیرد و گرم می شود و با کنترل زمان گرمایش ، یک فیلم دی اکسید سیلیکون روی سطح برش ایجاد می شود. با مشاهده دقیق دما ، ترکیب هوا و زمان گرمایش می توان ضخامت لایه سیلیس را کنترل کرد. در فرآیند ساخت 90 نانومتر Intel&# 39؛ عرض اکسید گیت به اندازه ضخامت 5 اتم شگفت انگیز است. این مدار دروازه لایه ای نیز بخشی از مدار دروازه ترانزیستور است. نقش مدار دروازه ترانزیستور کنترل جریان الکترون ها بین آنها است. از طریق کنترل ولتاژ گیت ، صرف نظر از اندازه ولتاژ پورت ورودی و خروجی ، جریان الکترون ها به شدت کنترل می شود. روند نهایی آماده سازی این است که یک لایه نور حسگر را روی لایه دی اکسید سیلیکون بپوشانید. این لایه از مواد برای سایر برنامه های کنترل در همان لایه استفاده می شود. این لایه از مواد در هنگام خشک شدن دارای حساسیت به نور می باشند و پس از اتمام فرآیند فوتولیتوگرافی ، می توان آن را با روشهای شیمیایی حل و از بین برد.
عکس گرفتن
این یک مرحله بسیار پیچیده در روند تولید تراشه فعلی است. چرا این حرف را می زنید؟ فرآیند عکسبرداری استفاده از طول موج مشخصی از نور است برای به دست آوردن نمره مربوطه در لایه نور ، و در نتیجه خصوصیات شیمیایی مواد موجود در آن را تغییر می دهد. این فناوری نسبت به طول موج از نور مورد استفاده ، شرایط بسیار سخت افزاری دارد ، که به استفاده از اشعه ماوراء بنفش با طول موج کوتاه و لنزهای بزرگ انحنا نیاز دارد. فرایند اچ نیز تحت تأثیر لکه های روی ویفر است. هر مرحله از اچ کردن یک فرآیند پیچیده و ظریف است. میزان داده مورد نیاز برای طراحی هر مرحله از فرآیند را می توان در واحدهای 10 گیگابایتی اندازه گیری کرد و مراحل اچ کردن مورد نیاز برای تولید هر پردازنده بیش از 20 مرحله است (هر لایه اچ شده است). علاوه بر این ، اگر نقشه های هر یک از لایه ها بارها بزرگنمایی شوند ، می تواند از نقشه کل شهر نیویورک به علاوه محدوده حومه پیچیده تر باشد. تصور کنید که کل نقشه نیویورک را به یک منطقه واقعی کاهش دهیدفقط 100 میلی متر مربع روی تراشه ، سپس می توانید تصور کنید ساختار این تراشه چقدر پیچیده است.
با تمام شدن این اچینگ ها ، ویفر چرخانده می شود. نور با طول موج کوتاه از طریق شکاف توخالی روی قالب کوارتز بر روی لایه نورگیر ویفر تابش می شود و سپس چراغ و قالب برداشته می شود. مواد لایه ای قابل جذب در معرض خارج با روش های شیمیایی برداشته می شوند و بلافاصله دی اکسید سیلیکون در حالت خالی تولید می شود.
دوپینگ
پس از حذف مواد لایه ای از نور باقی مانده ، چیزی که باقی مانده است لایه دی اکسید سیلیکون سنگر پر شده و لایه سیلیکون در معرض زیر لایه است. پس از این مرحله ، یک لایه دی اکسید سیلیکون دیگر تکمیل می شود. سپس ، یک لایه پلی سیلیکون دیگر با یک لایه نور حساس اضافه می شود. Polysilicon نوع دیگری از مدار دروازه است. به دلیل استفاده از مواد اولیه فلزی (از این رو نام نیمه هادی های اکسید فلزی) در اینجا ، پلی سیلیکون اجازه می دهد تا دروازه ها را قبل از فعال شدن ولتاژ در درگاه صف ترانزیستور برقرار کند. لایه نور حساس نیز توسط نور طول موج کوتاه از طریق ماسک ایجاد می شود. پس از یک بار دیگر ، تمام مدارهای مورد نیاز دروازه اساساً شکل گرفته اند. سپس ، لایه سیلیکون در معرض شیمیایی با یون ها بمباران می شود. هدف در اینجا ایجاد کانال N یا کانال P است. این فرآیند دوپینگ باعث ایجاد همه ترانزیستورها و اتصال مدار بین آنها می شود. هیچ ترانزیستور ورودی و خروجی ندارد و دو انتهای آن به پورت گفته می شود.
این روند را تکرار کنید
از این مرحله ، همچنان به اضافه کردن لایه ها ، اضافه کردن یک لایه از دی اکسید سیلیکون ، و سپس یکبار لیتوگرافی. این مراحل را تکرار کنید و سپس یک معماری سه بعدی چند لایه وجود دارد که این حالت جنینی پردازنده ای است که در حال حاضر از آن استفاده می کنید. بین هر لایه ، از فناوری پوشش فلزی برای انجام اتصال رسانا بین لایه ها استفاده می شود. امروزه پردازنده&# 39؛ s P4 از 7 لایه اتصالات فلزی استفاده می کند ، در حالی که Athlon64 از 9 لایه استفاده می کند. تعداد لایه های مورد استفاده بستگی به طرح اولیه طرح دارد و مستقیماً تفاوت عملکرد محصول نهایی را نشان نمی دهد.
طی چند هفته آینده ، ویفرها یکی یکی آزمایش می شوند ، از جمله تست ویژگی های الکتریکی ویفر برای دیدن اینکه آیا خطاهای منطقی وجود دارد یا خیر ، و اگر چنین است ، در کدام لایه و غیره. پس از آن هر واحد تراشه روی ویفر که مشکلی دارد بطور جداگانه آزمایش می شود تا مشخص شود آیا این تراشه نیازهای ویژه پردازشی دارد یا خیر.
سپس ، کل ویفر در واحدهای تراشه پردازنده جداگانه بریده می شود. در آزمون ابتدایی ، آن دسته از واحدهایی که آزمون را شکست خورده اند ، کنار گذاشته می شوند. این واحدهای تراشه که قطع شده اند به روشی خاص بسته بندی می شوند تا بتوان از یک نرم افزار خاص با یک رابط کاربری صحیح وارد مادربرد شد. بیشتر پردازنده های اینتل و AMD با یک سینک گرما پوشیده شده اند. پس از اتمام محصول نهایی پردازنده ، طیف کاملی از تست های عملکرد تراشه نیز لازم است. در این قسمت درجه های مختلفی از محصولات تولید می شود ، برخی تراشه ها با فرکانس نسبتاً بالایی کار می کنند ، بنابراین نام و تعداد محصولات دارای فرکانس بالا دارای برچسب است و آن تراشه هایی با فرکانس های عملکردی نسبتاً کم ، برای برچسب اصلاح شده ، سایر مدل های با فرکانس پایین اصلاح می شوند. این پردازنده موقعیت های مختلف بازار است. و برخی از پردازنده ها ممکن است برخی از نقایص در عملکرد تراشه را داشته باشند. به عنوان مثال ، دارای نقصی در عملکرد حافظه نهان است (این نقص کافی است تا بیشتر تراشه ها فلج شوند) ، در این صورت از برخی از ظرفیت حافظه پنهان محافظت می شوند ، باعث کاهش کارایی و البته کاهش قیمت محصول می شوند. این Celeron است و منشأ Sempron است.
پس از اتمام فرآیند بسته بندی تراشه ، بسیاری از محصولات باید آزمایش دیگری را انجام دهند تا در فرآیند تولید قبلی هیچ گونه عیب و نقصی وجود نداشته باشد و محصول بدون انحراف کاملاً با مشخصات مطابقت داشته باشد.
مقاله و تصاویر از طریق اینترنت ، اگر هرگونه نقض مقدماتی در ابتدا با ما تماس گرفته تا حذف شود.
NeoDen فراهم می کند خطوط مونتاژ afullSMT ، از جمله اجاق گاز SMTreflow ، دستگاه لحیم کاری موج ، دستگاه انتخاب و محل نصب ، چاپگر خمیر لحیم کاری ، لودر PCB ، بارگیری PCB ، تراشه تراشه ، دستگاه SMT AOI ، دستگاه SMT SPI ، دستگاه SMT X-ray ، تجهیزات خط مونتاژ SMT ، تولید PCB قطعات یدکی تجهیزاتSMT و هر نوع ماشین SMT که ممکن است شما بخواهید ، برای اطلاعات بیشتر با ما تماس بگیرید:
شرکت فناوری Hangzhou NeoDen ، با مسئولیت محدود
پست الکترونیک:info@neodentech.com