沙子是如何变成芯片的?

Anthonia_依 2024-06-17 13:23:13
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电脑芯片,像台式中央处理器一样,是由某种技术上并不引人注目的东西制成的:沙子。微处理器是世界上最复杂的产品之一,制造这些芯片是一个困难而精确的过程。从沙子开始制造计算机芯片的过程始于一种叫硅砂的沙子,它由二氧化硅组成。硅是半导体制造的基础材料,在用于制造过程之前必须是纯的。硅锭为了输送纯度为99.9999%的电子级硅,进行了多次纯化和过滤过程。一个重约100公斤的提纯硅锭由熔融的二氧化硅制成,为下一步做准备。切割薄饼圆形硅锭被切成尽可能薄的晶片,同时保持材料在制造过程中使用的能力。然后硅晶片被精炼和抛光,以便为随后的制造步骤提供最佳的表面。影印石版术在抛光并准备好之后,在晶片上薄薄地涂上一层光刻胶。然后将该层暴露在紫外光掩模下,该掩模按照微处理器电路的图案成形。曝光的光致抗蚀剂变得可溶,并被溶剂洗掉。离子与掺杂曝光的光致抗蚀剂被洗掉,硅片被离子轰击以改变其导电性能——这被称为掺杂。然后冲洗掉剩余的光致抗蚀剂,露出受影响和未受影响的材料的图案。蚀刻版画使用另一个光刻步骤将硬材料图案施加到晶片上。然后用化学物质去除不想要的硅,留下薄硅脊。在此之后,更多的光刻步骤被应用——这产生了更多的晶体管结构,这取决于所使用的栅极形成。电镀术一个绝缘层被应用到几乎完成的晶体管表面,三个孔被蚀刻到其中。接下来,制造商使用一种叫做电镀的工艺在晶体管表面沉积铜离子,在绝缘层上形成一层铜。多余的铜被抛光掉,在绝缘层孔中只留下三个铜沉积物。分层互连现在,所有的晶体管都连接在一个架构中,该架构允许芯片像处理器一样工作。这些互连的分层和设计非常复杂,单个处理器中可以有超过30层的金属连接。测试和切片模具晶片上的芯片现在可以测试了。晶片被切成小片,功能性小片进入制造过程的最后一步。包装芯片封装有衬底和散热器,并采用桌面处理器的常见外形。散热器将热量从硅中传导出去,进入安装在硅顶部的散热器。然后测试处理器的能效、最大频率和其他性能指标。那些通过的然后被包装成零售产品。 20210311
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