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小小芯片上的上千万个晶体管是怎么装上去的?

小小芯片上的上千万个晶体管是怎么装上去的?
2020-09-10

小小芯片上的上千万个晶体管是怎么装上去怎么工作的?人类真牛啊?


最早的计算机和CPU确实是一个个晶体管电线连接而成。据相关资料表明,最早的计算机体积非常大,用了18000个电子管,占地150平方米,重达30吨,耗电功率约150千瓦,每秒钟可进行5000次运算。虽然运算能力对于现代来讲不咋样,但是在那个年代是非常牛了,现在普通家庭的计算机计算能力每秒可达到1万亿次以上。

现在我们所用的芯片上面,成千上万个晶体管并不是一个一个装上去的,那么小的零件,没办法一个个装上去。至少目前的工艺水平是达不到的,即使能达到这样的精度,做出来的不良品也高的惊人。试想一下,一个CPU上面有上亿个零件,只要有一个零件品质或者装配有问题就会不合格。

那它到底是怎么做出了的呢?其实它是通过光刻、显影、腐蚀等步骤一步一步制造出来的。我也没在CPU公式上过班,不过在柔性电路板公司工作过一段时间,大概给大家介绍一下吧。如果有不准确的地方,欢迎大家指正。

准备工作

芯片CPU主要成分是硅,而沙子中硅含量非常高,但是是以二氧化硅(SiO2)的形式存在。为了得到纯净的硅,把沙子通过提纯去除沙子中的钙、镁等杂质。再通过碳脱氧还原得到纯净的硅,最好再经过净化就得到了单晶硅棒。单晶硅棒呈圆柱状,硅纯度非常高,99.999%以上。

第一阶段(晶体管制造)

切片:把单晶硅棒切成薄片,单晶薄片一般直径为200mm,厚0.5-1.5mm。

抛光:把单晶硅片抛光,据说单晶硅片表面平整度在0.2纳米以上,比我们平常用的镜子还要亮100倍。这就是我们常说的晶圆。晶圆是CPU处理器的基础,一个晶圆上可以做成千上百个处理器。

沉淀:通过沉淀方法在单晶硅片上沉淀一层二氧化硅,再沉淀一层氮化硅

滴胶:滴上光刻胶,利用旋涂技术把光刻胶均匀涂抹在晶圆的表面,让晶圆表面形成一层光刻胶薄膜。光刻胶主要是用来保护表面不被显影液溶解,但是它被曝光(紫外线照射)过后就会变成容易溶解。

光刻:利用掩膜、透镜把掩模上事先设计好的电路投射到晶圆上。掩模是由透明和不透明的模板制作而成,当紫外光线透过掩模照射,再通过透镜把电路图缩小,投射到晶圆上。这个原理就像投影仪,投影是把字放大,这个是把电路图缩小。

显影

把光刻的晶圆放入显影液中,这样被紫外线照射过的光刻胶就会被腐蚀冲洗掉,没有被紫外线照射的地方就保留了下来,这个有点像冲洗胶卷。

腐蚀

再把显影液洗掉,放入腐蚀液中,这样没有被光刻胶保护的氧化硅和氮化硅部分就腐蚀掉了。

冲洗以后,放入另外一种腐蚀液中,没有被光刻胶保护的硅继续被腐蚀掉一层。

然后填入一层二氧化硅作为绝缘层

再利用碾磨和腐蚀工艺让硅露出来

接下来就是离子注入工艺了

离子注入

用同样的方法,在圆晶上涂上光刻胶,再利用光刻、显影技术,把需要离子注入的部分空出来,其他部分通过光刻胶保护。通过离子束注入到裸露的硅基底上(上图灰色部分),从而改变硅表面的极性。

再重复上述步骤几次,作制出栅极绝缘介质、源极与漏极,这样晶体管就做成啦。接下来就是第二阶段。

第二阶段(连接各元器件)

同样用滴胶、光刻、显影、腐蚀等方法在二氧化硅上开出槽,然后用金属钨或铜填充作为各晶体管之间的电线。根据工艺不同,晶体管和连接线简单的有几层,复杂的甚至达到几十层。也就是说还要重复上述步骤几十次,整个过程甚至达到几百个步骤。

到此为止,芯片基本上就完成了。

接下来就是把晶圆上一个个芯片分割开来,每一小块就是CPU的内核。然后放入CPU基板上,利用引线把芯片与封装引脚连接。再加入盖子封起来,防止外界灰尘和水汽污染。

第三阶段(检测)

成品作制完成以后,最后经过各道工序检测。达不到要求的被丢弃,达到要求以后就可以装箱出货了。

现在你应该明白,为什么做CPU的主要材料就是沙子,但是沙子那么便宜,而芯片却那么贵?


以上就是我的原创回答,如果发现抄袭我的文章,必定追究!

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2020-09-10

有了芯片才让电子产品插上翅膀,芯片于电子产品等同于发动机于汽车。制造一个芯片的难度不亚于建设一座城市。

显微镜下的芯片世界可谓是星罗棋布,无数细节让人惊叹不已。一块指甲盖大小的芯片,居然包含了上亿根晶体管和导线。那么,如此精密的设备是如何被生产出来的呢?图3到图6可以帮你大致理解流程。







2020-09-10

    追本溯源,绝大多数的芯片是从沙子中来的。沙子是如何经历千辛万苦摇身一变,成为价格不菲的芯片呢?下文具体说一说芯片是如何制作的。

    沙子变成CPU要经历:制作晶圆、前工程、G/W检测、后工程、筛选封装这5个大的流程,细化之后又分为18个比较小的步骤,如上图所示,经过上述步骤后,沙子就变成了芯片。


    第一步:制作晶圆

严格来说,半导体的主要材料是硅元素,硅元素在地球上的储量仅次于氧元素,硅元素是制作集成电路最优质的原材料。可以说,沙漠这种能大量提供沙子的地方,已经成为优质硅元素的重要来源。

    1)硅提纯

    沙子的主要成分是二氧化硅,而芯片制造要用到其中的硅元素,也就是单晶硅。这一步需要将硅元素从沙子中提取出来。

    目前,主要的提纯手段是将沙子和焦煤放到1800℃的环境中,二氧化硅还原成纯度为98%的单质硅,然后用氯化氢提纯出99.99%的多晶硅,接着进一步提纯99.999999999%的单晶硅。

    2)制作硅锭

    目前,制作硅锭的方法主要是直拉法,高温液体的硅元素中加入籽晶,提供晶体生长的中心,晶体慢慢向上提升,同时以一定的速度绕着升轴旋转,单晶硅锭就这样形成了。

    3)切割硅锭

    圆柱体的硅锭还不能用来制作芯片,需要将硅锭切割成1mm厚的圆片,也就是我们常说的晶圆。切割工具是“钻石锯”,价值连城啊。

    下图显示了已经切割完成的晶圆,晶圆上还有一个缺口:第一是为了定出晶圆的方向,第二,为了运输拆卸方便。

    4)研磨晶圆

    切割出的晶圆表面不光滑,需要仔细研磨,打磨因切割造成的凹凸不平的表面。研磨后,还需要用特殊的化学技术进行清洗,最后抛光,到了这一步,晶圆才制作完成。


    第二步:前工程

    前工程的主要流程是在晶圆上制作出带有电路的芯片,其中要用到光刻机,世界上最先进的EUV光刻机,只有荷兰的ASML能够生产。


    1)涂抹光刻胶

    这一步将光刻胶涂抹到晶圆上,光刻胶是一种感光材料,受到光线照射后会发生化学反应。将光刻胶滴到晶圆上,通过高速旋转均匀一致的覆盖到晶圆上,呈一层薄膜。

    2)紫外线照射

    这一步进入光刻工艺,需要用到光刻机,是整个CPU制作环节,最复杂、成本最高的。将紫外线通过预先设计好的电路图案磨具,照射到光刻胶上,达到电路图复制的目的。

    3)光刻胶溶解

    这一步主要是为了溶解经过紫外线照射的光刻胶,未被照射的部分会完整保留下来。溶解后完成的晶圆经过冲洗、热处理后进入下一个环节。


    4)蚀刻

    将晶圆放到特殊的蚀刻槽中,通过药剂的腐蚀作用,将暴露在药剂中的晶圆进行蚀刻。蚀刻完成后,整个晶圆的首层电路图就完成了。

    目前,大多数的芯片晶体管采用了FINFET工艺,单层处理可能无法做出所需要的图案,要经过多次的“涂胶-光刻-溶解”,才能获得最终需要的3D晶体管结构,如下图所示,显示了一个晶体管的结构。


    5)离子注入

蚀刻完成的晶圆,不具备芯片所需的电气特性,需要强行将离子注入到晶圆内部,用于控制内部导电类型。经过这一步,晶圆内部的某些硅原子替换成了其他院子,产生了自由电子和空穴的性能。

    6)绝缘层处理

    到了这一步,晶体管的雏形基本完成,利用气相沉积法在硅晶圆的表面沉积一层氧化硅膜,形成绝缘层。


    7)沉淀铜层

    将铜均匀的沉积到绝缘层,下一步可直接在铜层上布线。需要再次用到光刻机,对铜层进行雕刻,形成源极、漏极、栅极。


    8)构建互联铜层

    这一步主要是将晶体管连接起来,也需要经过铜层沉积-光刻-蚀刻开孔-沉积绝缘层等步骤,最终形成非常复杂的多层电路网络。实际最终完成的电路结构会高达几十层。


    第三步:G/W检测

G/W检测,用于检测晶圆上的每块芯片是否合格。通过探针,输入信号,检测输出端的信号,确定芯片是否合格。


    第四步:后工程

    1)晶圆切片

    使用0.2mm的“钻石锯”对晶圆进行切割,切割后的每一小块晶圆(指甲壳大小)都单独成为一个CPU内核,这个过程会有很多破损的芯片,被直接丢弃。

    2)内核装片固定

    切割完成的芯片,也就是CPU内核,无法直接使用,需要将内核固定到基片电路。

    第五步:筛选封装

    1)封装

    这一步给固定好的内核装片,安装一个可以使用的外壳,这个外壳不仅提供固定作用,还可以保护芯片,封装基板的触点与内核装片一一对应,比如intel的LGA封装技术。

    2)等级筛选

    新的CPU诞生了,还面临最后一道工序,需要测试每一片CPU的稳定工作频率、功耗、发热情况,在这个过程中,如果发现一些硬件方面的取消,会采用硬件屏蔽措施对CPU进行阉割,将CPU分为不同的等级,intel的i3、i5、i7就是这样产生的。

    3)装箱零售

    CPU经过等级筛选后,就进入装箱包装的环节了。有些进入零售渠道,有些打包出售给联想、戴尔、惠普等主机厂商,称为“散片”。


    总之,芯片的制造是集多种工艺大成,我国也投入了大量的资金用于研发芯片,但是整个半导体生态链的完善,需要不断积累的过程,并不是钱能能够解决掉的问题。

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芯片(集成电路)真是伟大的发明

芯片其实是半导体元器件的统称,成千上万个晶体管集成地一起,我们称之为集成电路,我们平常见到的大大小小的专用IC,单片机,CPU等其实就是集成电路。集成电路有薄膜(thin-film)集成电路和厚膜(thick-film)集成电路。薄膜(thin-film)集成电路是把电路制造在半导体芯片的表面上;厚膜(thick-film)集成电路是独立的半导体体设备和被动的组件,是集成到衬底或线路板的小型化电路

芯片上的晶体管我想应该是“刻”上去的

我们经常看到“我国制造不出高精密的光刻机”,“我们的芯片制造受制于人”,“新先进的ASML光刻机数亿美元一台,有钱也买不到”这样的新闻。所以我猜测芯片上成千上万的晶体管是“刻”上去的。设计、生产高端的芯片的确是非常的困难。芯片的生产是非常复杂的,网上找到一个放大再放大后的NAND Gate(与非门),大概就是下图的样子。

芯片的设计、生产虽然是相当复杂,但我们国家的发展和进步也是不可阻挡的。虽然目前在芯片设计、制造上是远远落后,但我认为用不了多久,我们一定会赶上来的。

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2020-09-10

感谢您的阅读!

我们为什么那么在意光刻机呢?为什么因为没有ASML的光刻机,而备受“煎熬”呢?这里就涉及到芯片一个重要的内容——光刻。当然,我们知道的光刻机,实际上也被称为模对准曝光机,曝光系统!

意思是通过光刻机,再利用紫外线通过模版去除晶圆表面的保护膜。

所以,除了这种造价昂贵的光刻机之外,一块芯片,想要真正的实现上千万个晶体管都安装在芯片上,它一定是需要多种程序共同协作的。

通过硅原料——通过熔炼,并且经过拉晶,形成硅晶柱——并且形成硅锭以后,用钻石刀将它横切成圆片,形成硅晶圆。

我们在这块圆形片中,涂上光刻胶,然而在通过紫外线透过掩膜,刻出预先设计的电路图案——再经过蚀刻,将主要是化学物质溶解掉不需要的部分。


其实,光刻,蚀刻的过程就是晶体管注入的过程,特别是蚀刻以后,离子注入,最后切割,封装等等动作。

实际上,我们能够看到芯片制作的难度,人类在一个一个的克服,可是你也发现了一些问题,比如说我们现在缺乏的光刻机,一直在被国外垄断,因为一些外部因素,导致我们在芯片工艺中还处于劣势,比如即使现在的上海微电子,也不过是90nm的光刻机,这种劣势如果不能过够打破,终究还是被外国技术钳制。

这是我们未来很难,且必须打破的禁锢,芯片制作困难,而打破这种禁锢更困难。

最开始的时候,芯片制造确实是把一个一个晶体管制造出来再装上去,再用电连起来,这是最早期的芯片,但现在已经不这么干了,几十上百亿的晶体管装不上去的了。

芯片制造过程详解

如上图所示,现在的芯片制造有一个完整的流程,通过晶圆制造、光刻、显影、腐蚀、等离子注入等步骤一步一步制造出来的。

1、第一步就是沙子提纯

我们都知道芯片是点沙成芯,原材料就是沙子。

第一步就是沙子提纯,我们知道制造芯片要求硅的纯度要达到99.9999999%,9个9的纯度才行。

而在提纯之后,要把这些硅锭拉成一根根又长又圆的单晶硅棒。然后再是切片,变成8寸或12寸的硅晶圆片,再打磨得铮亮,前期的处理过程就基本完成了。

2、开始光刻过程

打磨好的硅晶圆片首先进烧炉,要在表面形成一层均匀的氧化膜,接下来再在处理好的硅晶圆片上涂好光刻胶。

接下来就是光刻过程了,通过紫光外和掩膜,将设计好的电路刻到硅晶圆上面。而刻好的硅晶圆再通过刻蚀机后,没有被光刻胶保护的部分就腐蚀掉了,露出硅基底,形成了电路的样子。

三、等离子注入,形成晶体管

通过上面的步骤,硅晶圆处是坑坑洼洼的,那么就要离子注入了,再通过热处理,将这些离子稳定下来,从而形成构成芯片的所谓的几十上百亿的晶体管。

而等离子注入后,就是镀铜,在这片晶圆表面形成一层铜,而镀上铜之后,又要经历打磨、光刻、刻蚀等过程,将上面这层铜切割成一条条细细的线,把晶体管连起来,形成真正的可运行的电路。



由于芯片是有N层的电路图,复杂点的可能有50层或更多的, 所以有多少层电路,从光刻开始的过程就要重复多少遍。

最后才是切割、测试、封装,形成一块一块的可直接使用的芯片。

2020-09-10

作为人类工业制造皇冠上的明珠。芯片的制造极其复杂。让当今99%的国家都望尘莫及。掌握此项制造技术的国家。出于政治和经济目的。挥舞芯片大棒进行制裁。让当今的中国也深受其害。

芯片是一个比较狭义的词语,更准确地来说应该是集成电路。具体含义指的是内含集成电路的硅片。芯片的应用非常广泛。从我们使用的智能手机电脑。到电视,空调甚至玩具飞机都有芯片。甚至是导弹军用雷达都离不开它。芯片对一个国家非常重要。甚至关乎到一个国家的生死存亡。

芯片本身是由数以亿计的晶体管组成的,芯片能够放入那么多的晶体管,内部结构是采用层级堆叠的技术,芯片虽然体积小,但内部结构是错综复杂的微电路。就像盖高楼一样一层一层的“盖起来的”。芯片制造主要有五大步骤:硅片制备、芯片制造、芯片测试与挑选、装配与封装、终测。


晶体管其实是光刻机光刻或者蚀刻上去的,之后还要以类似的方法做上相应的电路和连线,从而才能保证晶体管的正常通电工作。当然,为了保证晶体管布局的准确无误,在芯片制造之前就必须把图纸或者电子图设计好。但是制造它的光刻机。全世界只有荷兰能够生产。这就难倒了世界上许多的国家。当然能够制造一颗合格的芯片已经就非常难了。要大规模的生产,并且能够保证品质,这就更难了。

那芯片是怎么工作的呢?芯片都是集成放大电路,输入的信号都是高低电压,也就是二进编码,人为编的程序对应这此高低电压二进制组合排列,通过软件强制字母对应相应的二进编码,这个过程很繁索,也很庞大,说白了就是不停的进行二进编码的变化。

对于这个问题我来根据自己的理解来回答一下,小小的芯片之所以能够“装下”成千上万个晶体管,主要是由于所用的材料和制作工艺所决定的。下面我就针对这两个方面的问题来谈谈。

硅是制作晶体管和芯片的主要材料

当我们看到各种各样的电路板不管是单个晶体管还是集成芯片都无一例外地采用了一种特殊的材料那就是硅,由此可见硅这种材料在制作芯片中的作用了。我认为之所以选用硅作为制作芯片材料除了能够比较容易获取外,最主要的原因是在制作晶体管时所用的二氧化硅是制作MOS晶体管栅极和连接线的绝缘层,这样晶体管 就可以通过很简单的制作方法来完成。

特殊的组装方法使成千上万个晶体管“放入”芯片成为可能

我们在电路板中所用的芯片就是通过一定的方法进行加工,把有源器件和无源元件用互连线在硅材料的基板上形成了具有一定功能的电路。对于大规模的集成电路一般都是采用了PN结隔离的加工方法,这种加工方法主要是通过氧化、扩撒、外延生长、光刻、刻蚀与连线的方法最终完成了晶体管的制作,至于这些流程具体的操作过程并非三言两语所能说清楚的,我在这里主要是说明制作如此之小的晶体管的方法。为了更能把问题说清楚,我们以扩散技术为例,这种方法就好比水滴在水中滴入一滴红墨水,最初红墨水在水中扩散的很快,然后会越来越慢的现象,最后整个水都变成了红色。那么我们在硅基片上制作晶体管单元件时就是通过这种“杂质扩散”来制作P型或者N型半导体三极管的。

另外为了在如此尺寸的芯片上装上如此之多的晶体管,一般在超大规模的集成电路上运用了光刻技术,这样通过这种技术可以使晶体管尺寸更加小型化。我们有时也称这种加工方法叫“亚微米加工技术”,通过这种方法制作晶体管的尺寸从理论上讲可以达到0.25微米,一般在大规模集成电路芯片中应用。

以上就是我对这个问题的回答,欢迎朋友们参与讨论。敬请关注电子及工控技术,欢迎大家转载,点赞!

2020-09-10

技术理论学术性的介绍芯片上集成千万个晶体管,有点深奥,文化水平高的很容易看得懂,但对部分不接触这些理论的人很难看得懂,因为很多人并不知道光刻机,蚀刻机,离子胶,等等很多环节是什么概念,下面我换个方式,民间生活化的来解释这个问题;

1;芯片是电子计算机的心脏,就比如电脑,电视机,手机,照相机,录像机,空调,全自动洗衣机,电冰箱,电子琴,儿童玩具,电动车,汽车,还有家里的机顶盒,路由器,都离不开芯片,用途不一样,功能也不一样,大小也不一样,要求的精度也不一样。就是我们经常看到的那个小黑方块,密密麻麻一圈金属脚的那个东西;

2;这个东西是怎么制造出来的呢,第一部就是先做硅片。怎么做硅片呢,就是用我们身边取之不尽用之不竭的沙子做的,把沙子提纯精选,融化生化,晶体生长,慢慢就把沙子提炼出高纯度的硅来,沙子的主要成分就是硅,提纯出来的硅,纯度极高,几乎就是百分之百的纯度,提纯出来的形状是一个圆柱体,就是一个硅棒,硅棒的直径有粗有细,技术高的厂家做的粗,技术低的厂家做的细,传统习惯上是用英寸来表示的(就像过去电视机多少寸一样),过去有6吋,8吋,现在是12吋,18吋,对应米制单位就是

150mm,300mm以及450mm;然后用机器吧硅棒切割成薄片,就叫硅片,再打磨抛光精制,就叫晶圆;

3;晶体管都是半导体做成的,有几种材料都可以(适合的),硅就是半导体,把他做为最大的基础材料,在精制的晶圆上叠加各种半导体材料和导线,就能做成很多晶体管,做10个20个好说,做几千万个怎么办呢,太大了也摆不开呀,那就做的很小才行,晶圆的面积是固定的,要想做的更多,就得做的更小,于是人们就想了个办法,在晶圆上雕刻纹路和坑点,然后把别的材料填进去,刻的越细,摆放的越多。当细到一定程度,就很难做了,于是人们就变了个方法,在晶圆上图上一层胶,然后用激光照射,激光能做到很精细,细到你无法想象的地步,那就是90纳米,28纳米,14纳米,10纳米,7纳米,5纳米,通过一遍烧刻 再一遍清洗,再添加离子(实际上很复杂,恒精密),就这样来来回回一遍一遍的烧刻,清洗,添加,经过数百遍的处理,就变成了很多层,密密麻麻叠加起来的晶体管堆体,这个过程非常精细,一点也不能出错,这些全都是机器全自动完成的,人们会根据芯片的要求,尽量做得越小越好,有的小到几平方毫米,也有的几平方厘米,这样就能在一个直径45厘米的晶圆上做很多个芯片,只要按照一个小芯片的标准,复制满全部晶圆就行了,就好比我们在一张纸上,打印几百个上千个同一个字一样,一个晶圆一次性就能做出成百上千个芯片。

4:第四步,就是把这些连在一起的小芯片沿着早预留下的缝隙切割成单个的芯片,这就成了一个小芯片的雏形,再送去封装厂,用一些方法密封起来,保护好芯片,免得损坏,

5;最后一步,就是测试,按照最初的设计要求,测试各种性能,达到标准的就是合格的,叫良品,差一点的能降级使用的,降级别的用途,或者低档机使用,不能使用的就只能报废,不管多么高技术的厂家,都做不到百分百的合格,因为里面的元器件太多了,有的上亿个,举个例子吧,如果把一个晶体管看做一粒小米,那么这个芯片就有足球场那么大,要把足球场缩小到2×2厘米的面积,那么这颗小米得多小呢,大脑是想不出来有多小的,只能想象成他存在,而且还能工作,实际上就是小到想不出来,还真实存在,而且还很稳定的工作。要做到这种程度,难度可想而知,有不合格的报废,再正常不过了,合格的多少就叫良品率,因为不管合格不合格,成本都一样,所以,良品率越高厂家技术越高,效益越高。

6;最后总结,一个小芯片,之所以能集成几千万个晶体管,就是在一个硅片上,刻线,打坑,添加材料(各种),一遍一遍的来回处理,就好比我们接电灯和开关一样,密密麻麻的来回接很多,变小后人不能接了,就用机器接,机器不能接了,就用激光接,激光不能接了,就用离子束接,再直观一些,就是在一张纸上印一遍黑字,再印一遍红字,黄字,绿字,篮字,…印一百种颜色的字在一张纸上,这些字还不能互相打架,该连通的连通,该绝缘的绝缘,字够小,遍数够多,就有了上亿个字在一张纸上,就是这个道理。

才是学浅,解释不明白,还请见谅,老实讲,这也真用不着谁去懂,花钱买过来用就行了,芯片是人类历史上除了人体本身,最精密的物件了。

最后还有一个疑问,现在都炒作5纳米和3纳米的制造技术,有科学论据证明,原子之间距离低于3纳米有限,把晶体管做到3纳米级别,稍有偏差就会导致电子击穿,造成短路,真想不出3纳米是怎么设计出来的,也许理论上可行,但实际操作不能实现,几年以后拭目以待吧,够难的,若真实现,现在芯片又能缩小一倍,或者扩容3倍。

问题:小小芯片上的上千万个晶体管是怎么装上去怎么工作的?人类真牛啊?

回答:早起的芯片会是这样的,因为当时的电脑整整一个机房这么大,但是到了后期,已经慢慢发展成纳米级别的集成电路了。


在电脑刚刚出现的时候,尤其是实际上第一台电脑,确实是一个一个晶体管的安装的,占地面积整整一个机房,好几十吨。

但是,你不得不感叹科技的发展速度实在太快了,现在的芯片的制程是按照纳米来计算的。

如果这种精细程度上还是按照人手或者机器来安装的话,那么成本实在太高,因为精度要求非常高,根本不可能大批量的普及,自然也没有计算机的普及。

首先,先是把沙子做成了硅京晶片,硅晶片(如英特尔硅晶片)遭受超强真空处理、“化学浴”浸泡、高能等离子体加工、紫外光照射等一系列步骤,同时还要使硅晶片经过数百个制造阶段,从而将它们变成CPU、存储器片、图形处理器等。

首先,先是把沙子变成了单晶硅棒,你觉得成本很低?不是的,因为它的纯度很高的,所以实际的成本并不低。

随着硅晶片被送进制造车间,它将经过多达250个不同步骤的处理。这些步骤包括给各种材料覆上一层薄膜,接着蚀刻以制成晶体管。

芯片制造的核心技术是平版印刷(光刻),通过玻璃光掩膜,使紫外光照射表面涂有光刻胶(一种有机化合物)的硅衬底上。在紫外光照射穿透的地方,光刻胶的化学特性会被削弱,使硅晶片表面留下图案。接着,硅晶片会被送入一个“化学浴室”,在暴露在外的硅衬底上蚀刻沟槽,同时光刻胶覆盖的区域不会受到任何影响。

这里是最难的,成本有多高真的无法形容。

然后就进行填充,在去除了光刻胶以后,其他设备会用各种材料填补沟槽,离子注入的部分空出来,其他部分通过光刻胶保护。

然后把打开的芯片进行切割,切割成一个一个的小芯片,然后把不同的功能组合起来,最后进行测试和包装,再拿过来出售的。

2020-09-10

利用老式的照像原理。先把电路原理图转换成连接图(有专业软件),然后把晶体管图投影到硅基片上(感光,这就是光刻机),再把不要的部分腐蚀掉(用到刻蚀机),再把一个个元器件用渡膜的方法连接起来,OK。原理简单,工艺复杂。

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