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从一粒沙子到人类科技的巅峰;优良的电力环境对半导体行业的增益

发布日期:2023-8-4 16:56:31

在人类历史长河中,科技的发展是一个从小到大、由简至繁的过程。

首先,一粒沙子可以代表自然资源。人类在实践中不断发现并利用各类自然资源,这驱动了科技的诞生和发展。沙子也可以代表材料科学。随着时间的推移,人类逐渐发展出对材料的认识,并创造了新的材料。其次,从最古老的陶器,到更复杂的金属铸造和锻造技术,再到如今高性能合金、纳米材料和高分子材料的应用等,人类将传统材料经过改良与创新,推动了科技的突飞猛进。最后,沙子也象征着信息和通信技术。从最早的烟信、鸽传信,发展到电报、电话、无线电等,继而诞生出计算机、互联网和移动通信技术等,信息和通信技术的飞速发展进一步推动了人类科技的巅峰。


沙子变成CPU要经历制作晶圆-前工程-G/W检测-后工程-筛选分装这5个大的流程。细化之后又可以分成16个比较小的步骤。


1.沙硅提纯:沙子的主要成分是二氧化硅,CPU要用到的只是其中的硅元素,即单晶硅,这一步的主要目的就是从沙子中将硅元素熔炼、提纯出来。

2.制作硅锭:在高温液态化的硅元素里加入籽晶,提供晶体生长的中心,慢慢将晶体向上提升,上升同时以一定速度绕提升轴旋转,以便将硅锭控制在所需直径内

3.切割硅锭:这一步会把制备完成的硅锭切割成1mm厚的圆片,也就是平常所说的晶圆。由于单晶硅性质稳定,所以切割工具用的是更加NB的金刚石锯,也就是钻石锯。

4.研磨晶圆:由于切割出的晶圆表面依然不光滑,所以需要经过仔细研磨来减少切割时造成的凹凸不平的表面。研磨的时候会用到一些特殊的化学液体来对晶圆表面进行清洗,最后抛光。

5.涂抹光刻胶:这一步会先将光刻胶滴到晶圆上,通过高速旋转涂抹使光刻胶变成均匀一致的薄膜覆盖到晶圆上,之后控制温度将光刻胶进行固化。

6.紫外线照射:这一步是最复杂,成本最高的。这一步的原理是让紫外线通过预先设计好的电路图案模具,然后改变晶圆上光刻胶的性质,达到电路图的复制。

7.光刻胶溶解:由于电路图案部分的光刻胶已经发生了化学性质变化,因此可以溶解在喷射到晶圆上的强碱性显影液里,而未被照射的部分则会完整保留下来。

8.蚀刻: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已经完成了。

9.离子注入:在离子注入机中,将需要掺杂的导电性元素导入电弧室,通过放电使其离子化,经过电场加速后,将离子束由晶圆表面注入。

10.绝缘层处理:利用气相沉积法在硅晶圆的表面沉积一层氧化硅薄膜,形成绝缘层。

11.沉淀铜层:利用溅射沉积法完成铜层的沉淀后,再次利用光刻机对铜层进行雕刻,形成场效应管的源极、漏极、栅极。最后,在铜层上沉积一层绝缘层。

12.构建互联铜层:构建连接电路的过程相当繁复,也需要经过铜层沉积-光刻-蚀刻开孔-沉积绝缘层等步骤,而且这一系列步骤还要重复多次,最终形成非常非常复杂的多层电路网络。

13. G/W检测:全称Good-Chip/Wafer检测,目的是检测晶圆上的每块芯片是否合格。

14.晶圆切片:使用覆盖了金刚石颗粒的圆锯(厚度仅有0.02毫米)对晶圆进行切割。切割下的每一块晶圆(指甲盖大小)都是一个单独的CPU内核。

15.内核装片固定:晶圆状态无法直接使用,需要经过这一步装片过程,把内核固定到基片电路上。

16.封装:将装片固定好的芯片跟封装基板上的触点一一对应,实现电气连接。通俗来讲,封装应该是给芯片内核安装一个能够被其他配件使用的外壳。


上述每一个步骤都涉及到不同种类、不同国家、不同精度的需求;目前放眼全球,没有一个国家能够独立生产一整套半导体制造设备。随之而来的对电力供应的统一性与稳定性就是不得不考虑的事情。 谷登电气SBW系列稳压电源 有效的杜绝电压不稳、谐波干扰等诸多电力污染。

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