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为什么说造芯片比造原子弹难多了 芯片生产过程是怎样的

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说造芯片比原子弹其实更多的是说客观性的,芯片是一个完整的产业链,需要多方面合作,那么,芯片生产过程是怎样的?下面小编就带来介绍。WRL拜客生活常识网

为什么说造芯片比造原子弹难多了WRL拜客生活常识网

虽然都是高科技下的产物,但芯片相对于原子弹来说,还需要国际合作及产业链,并不是独立工程。WRL拜客生活常识网

造一颗普通原子弹大概需要15公斤的浓缩铀,提取一公斤的武器级的浓缩铀大概需要200吨的油矿,也就是需要三千吨的油矿;WRL拜客生活常识网

芯片完全不一样,它是一个产业链,涉及到很多行业,比如机械、电子、冶金、化工、材料等等;半导体芯片制造环节用到的一台设备光刻机,全球目前只有荷兰一家公司能做,但是需要两千多家厂商给它提供零部件;WRL拜客生活常识网

芯片没有办法建立完全本地化的产业链,它是一个国际合作的产物。WRL拜客生活常识网

芯片生产过程是怎样的WRL拜客生活常识网

将单晶硅切片打磨形成晶圆,在晶圆上,采用一定的工艺将电路中所需要的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线刻画在晶圆上,就形成了集成电路(integrated circuit,IC),通过对集成电路封装测试便形成了芯片。WRL拜客生活常识网

一、IC设计WRL拜客生活常识网

半导体行业发展到现阶段,已经形成了IC设计和IC制造分离的模式,主要原因是建设IC制造厂需要花费高达数亿甚至数十亿美元的巨额投资,并且生产工艺日趋复杂,所以当前半导体行业便形成了IC设计和IC制造的专业化分工模式。WRL拜客生活常识网

从事IC设计的公司一般被称为“Fabless”(Fabrication(制造)和less(无、没有)的组合),其只负责设计与销售,不负责制造,手机厂商中的华为、苹果、小米以及高通和联发科,都属于Fabless。WRL拜客生活常识网

IC制造的过程就如同盖房子一样,Fabless负责房子的设计部分。WRL拜客生活常识网

IC设计可分成几个步骤,依序为:规格制定→逻辑设计→电路布局→布局后模拟→光罩制作。WRL拜客生活常识网

规格制定WRL拜客生活常识网

需求端与IC设计工程师对接,并开出需要的IC的规格,以确定IC的功能、IC封装及管脚定义等,而后IC设计工程师开始设计。WRL拜客生活常识网

逻辑设计WRL拜客生活常识网

通过EDA软件的帮助,工程师完成逻辑设计图。WRL拜客生活常识网

电路布局WRL拜客生活常识网

将逻辑设计图转化为电路图。WRL拜客生活常识网

布局后模拟WRL拜客生活常识网

经由软件测试,试验电路是否符合要求。WRL拜客生活常识网

光罩制作WRL拜客生活常识网

电路图完成测试后,将电路制作成一片片光罩,完成后的光罩送往IC制造公司。WRL拜客生活常识网

二、IC制造WRL拜客生活常识网

IC的线路布局由Fabless设计好之后,就交由Foundry来对晶圆进行加工,将光罩上的电路加工到晶圆上。WRL拜客生活常识网

我们常说的台积电就是最为典型的Foundry,他们专注芯片制造,发展相关的工艺和制程,Foundry厂商其实就是Fabless厂商的代工方,俗称“代工厂”。WRL拜客生活常识网

加工晶圆时,可以简单分成几个步骤,依序为:金属溅镀→涂布光阻→蚀刻技术→光阻去除。虽然在实际制造时,制造步骤会复杂的多,使用的材料也有所不同,但是大体上皆采用类似的原理。WRL拜客生活常识网

金属溅镀WRL拜客生活常识网

将金属材料均匀洒在晶圆片上,形成薄膜。WRL拜客生活常识网

涂布光阻WRL拜客生活常识网

先将光阻材料放在晶圆片上,透过光罩将光束打在不要的部分上,破坏光阻材料结构,再以化学药剂将被破坏的材料洗去。WRL拜客生活常识网

蚀刻技术WRL拜客生活常识网

将没有受光阻保护的硅晶圆,以离子束蚀刻。WRL拜客生活常识网

光阻去除WRL拜客生活常识网

使用去光阻液将剩下的光阻溶解掉,如此便完成一次流程。WRL拜客生活常识网

最后便会在一整片晶圆上完成很多IC,接下来只要将完成的方形IC剪下,便可送到封装厂做封装测试。WRL拜客生活常识网

三、封装测试WRL拜客生活常识网

经过漫长的流程,从设计到制造,终于获得一颗IC。然而现在的IC相当小且薄,如果不施加保护,会被轻易的刮伤损坏。此外,因为芯片的尺寸微小,如果不用一个较大尺寸的外壳,将不易于安置在电路板上。因此需要对IC进行封装。WRL拜客生活常识网

目前常见的封装方式有两种,一种是电动玩具内常见的,黑色长得像蜈蚣的DIP封装,另一种为购买盒装CPU时常见的BGA封装。

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