二极管|小小芯片,上千万个晶体管是怎么装上去怎么工作的?人类真牛啊( 二 )


》第2步,光刻。
这一部分需要在晶片上刻出电子元件的形状。
雕刻形状之前要涂一层薄薄的光刻胶,这个光刻胶实际上是一种光敏树脂。
然后把设计好的集成电路的图像,通过光投影到这个光刻胶上。


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因为光刻胶是光敏的,所以光照射到的地方光刻胶就起了化学反应,变成了容易被溶解掉的物质,然后用溶液清洗掉产生了化学变化的光刻胶。
集成电路的图案就从照相底片上转移到了晶片上。
然后把晶片放到腐蚀剂里进行腐蚀,没有被光刻胶覆盖的地方就被腐蚀出了凹痕。于是在晶片上就出现了各种各样的图案,这些图案就是各种各样的晶体管。


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但是这个时候晶体管还没有办法工作,因为还没有被激活。
》第3步,离子注入。
因为每一个二极管都是一个P型材料和一个N型材料组成的。
要知道硅它的原子结构跟碳类似的,它外面有4个自由电子。
在高纯度硅里面掺进去外面含有5个自由电子的材料,比如说磷,就变成了 N型材料。
如果掺进去的是3个自由电子的材料,比如是硼,就变成了P型材料。
把磷和硼注入芯片中的工艺,就叫做离子注入。


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这个过程完成了以后,芯片上所有的电子元件都制备好了。
然后还要用电线把它们连接起来,形成一种逻辑结构的电路。
这个过程需要在晶片上按照电路的连接方式沉淀金属铜。
等沉淀好铜以后,这个晶片就是由金属导线连接成的各种电路元件,这个时候一个晶片就做好了。
在这个过程中需要多次曝光,这取决于晶片中的电子元器件的种类、结构复杂程度。
而且每次曝光和离子注入的时候都要对准确。
因此每一步都要做到非常精确,才能做出一个成品的芯片。
制造光刻机的难度非常高,就是因为里面的细节太多,每一步都不能错。
》第4步,为了保护芯片,需要封装。
封装的过程也是检测芯片的过程。
因为芯片制造的过程很复杂,而且每一个晶体管的尺寸又很微小,所以很容易产生缺陷。


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这些有缺陷的芯片怎么办呢?难道我们把它扔掉吗?当然不能这么做,这些缺陷是在芯片电路设计的时候都已经考虑到了。
芯片制程越小,就越容易产生缺陷,冗余部分的数量就要越多。
手机的芯片制程较小,它上面的集成电路虽然有100多个亿,但是它执行的功能还不如电脑芯片上面十几个亿的晶体管的功能。
封装测试厂在芯片上面加上一个保护性的外壳,同时检测出芯片内部缺陷的情况,然后把它按照品质分成级别。
挑选出来的芯片上印上型号,打上厂家的标志,缺陷少的卖高价,缺陷多的卖低价。


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比如说执行90%以上功能的芯片,我们给它一个型号,这个就是最牛逼的型号,也就是卖的最贵的型号。
执行80%~60%功能的卖一个中等价格,60%以下的卖一个平民大众价格。
电脑CPU芯片,同一个批次的可以看到很多型号,它们实际上都是同一种芯片,里面的电路完全相同!