光通信女人
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这是个挺有意思的话题,器件封装厂家介绍,“我们有Bar条解理和测试”时,内心常常充满了自豪,也经常会迎来参观访问者们一句“哦”。
今天国华聊几个名词,比如激光器lot、wafer、bar、die、chip都是指哪一种形态? 顺便聊下为什么激光器特有Bar条这个词。
半导体光芯片或者电芯片,最早都是一盘子做出来,在一个wafer上,或者叫晶元、晶圆。
无论是光模块里的激光器芯片、探测器芯片、驱动器电芯片,都是一盘一盘的做出来的。中间工艺有不同,设备不同,材料不同....
但都是一个圆盘子,早期小文【 [图文1]T218 半导体芯片制造流程与设备】,点击就可以链接。
国华之前小文说一盘子制作完成之后,整体用探针卡测试,把不良品标注(绿
光通信行业有个特殊的中间品,叫Bar条,这是什么神奇的东西呢。
比如,探测器芯片,可以直接给光一测有木有转成电,或者VCSEL是面发射,一盘子每个激光器加电,一测上面有没有光什么波长的光....。
FP、DFB是侧面发光,一盘子码的整齐的,侧面有没有光咱也看不到啊。咋办。
给它一条一条分开,侧面镀上膜做做端面处理,然后测试,好的坏的就可以区分。这个过程叫解理。
解理这个词是用在矿物质晶体上的,咱们光学的基本材料也是晶体啊,像掰巧克力一样,顺着纹理稍稍用力,就解开成一条条的。
“那直接掰成一块块的测试呗”
也不是不可以,羊毛出在羊身上,你让咱供应商一把把薅羊毛可以,一根一根薅羊毛也可以,用多少人费多少时间的问题呗。
能一盘盘测试,就不愿多费人力设备一条条测,能一条一条的测就不愿意一颗一颗的测。谁家的钱也不是大风刮来的。
Bar测好,再整成小芯片,这个小芯片,一颗颗的,有叫“晶粒”、有叫“chip”,也有叫“芯片或光芯片”,还有叫“管芯”...
为甚么有个管字,其实国华也没有找到确切出处, 或者可能是激光器也好,探测器也好,本质是个PN结,也就是二极管的“管”。
管它呢继续聊,做成一颗颗芯片就可以去封装成光器件了。
哦,对,咱们还有一个词,叫lot,其实一炉子(MOCVD)不只出一盘wafer,一般几盘放一起做,叫一个批次,材料的配比相同,工艺流程相同。
这同一批次叫一个lot,有些属性是通的,
做为一个自豪的底层劳动人民,劳动人民的自豪也是分层次的,自豪程度也是略有不同。
比如,越精细的越自豪:
有材料生长能力>晶圆能力>bar条测试能力>TO封装能力>OSA组装能力>光模块设计能力
越上游越自豪(甲方掏腰包的角色):
运营商>设备制造商>模块制造商>光器件制造商>芯片提供商>辅材配料商
资源越稀缺越自豪:
光芯片制造能力>电芯片制造能力>封装能力>芯片使用者
在国华的看法里,一个产业良性共同发展才是大道之理,共同把一个蛋糕做精美,无论做蛋糕的师傅、卖蛋糕的店员、买蛋糕的美女都会开心、掏腰包的大哥略忧伤。
一个良性产业各自做各自专业的事,多赢,成就的是一个大环境大氛围。
君不见相机产业链的翘楚‘柯达’不是败给竞争对手,而是败给另一个产业,手机业的崛起,使得每一个手机都成为了相机。
在同一个产业内,竞争是避免不了的,如果站在对手的角度审视自己、发现问题解决问题也是提升自身的一种途径,有序的竞争与协作是个好事情。
我家大哥在家总想欺负欺负我,树立一种权威,他多歇着我多干活,他管攒钱我管挣钱。家庭话语权这是红果果的竞争啊,可是谁敢揍一下国华,我家大哥能跟他玩儿命,这也是红果果的协作。
国华今天班了个门弄了个斧,见谅见谅。
芯片里的晶体管用万的单位来统计是不够的,至少要用亿来统计,像一个7纳米的芯片边长差不多就1.5厘米,要在体积那么小的芯片里放入几十亿的晶体管,必须要用到特殊的技术和工艺。
芯片虽然体积小,但内部结构是错综复杂的微电路。通过X射线观看芯片内部结构,可以看到有很多层级,上下交错层叠大概有10层,每一层都有晶体管,通过导线相互连接。在生产的过程中,先完成第一层再向上递进,就和盖楼差不多。
鳍式场效晶体管技术是一种新型的半导体晶体管,这种晶体管和鱼鳍很像,已经达到了9奈米,是头发丝的万分之一。如果是传统的晶体管,电流经过闸门时只能管控一边的电路,属于平面结构的类型,而鳍式场效晶体管实现了3D结构,电流可以实现双向控制。
光刻机的紫外线要从原来的193nm提升到13.5nm,那就要使用最先进的EUV光刻设备进行光刻。 完成后就要用化学物质蚀刻掉多作余的硅体,通过感光产生二氧化硅这种物质,再加入多晶硅基本就可以形成门电路,建立各个晶体管之前的连接。通过这种 *** 作方式,一次可以注入大约3000万个晶体管。
芯片的体积和功耗要求越来越高,对于半导体晶体管来说,要不断突破现有技术,做到更精细,才能满足芯片的要求,人类也在不断创造着晶体管的技术极限。
我们的手机和电脑里都是安装了各种类型的芯片,芯片本身是由数以亿计的晶体管组成的,而芯片是在硅晶圆的基础上一步一步制造出来的,而且这个过程非常复杂,涉及到光刻、离子注入、蚀刻、曝光等一系列步骤,由于芯片对硅晶圆的纯度和光刻精度要求非常高,所以这都需要各类高端高精尖的设备才能进行,如果有杂质和误差问题,那么芯片也就无法正常工作。
所以说芯片当中数以亿计的晶体管都是在硅晶圆上用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,这往往需要相当长的时间,也需要经过多次验证和试产阶段,只有准确无误的将复杂无比的电路给到一颗颗晶体管上面,并且能保证正常工作才可以开始投产制造。
虽说半导体芯片的制造工艺不断升级,但是晶体管本身的大小并没有明显变化,在大约10多年以前,晶体管大都是以2D平面式布局在芯片当中,但是自从2011年英特尔推出3D晶体管层叠结构以来,晶体管便能以层级堆叠的形式排列起来,这样就大大增加了晶体管密度,同时借助更先进的制造工艺,晶体管之间的间距也变得更小,这样在同样大小的芯片中才能获得更高的性能或更低的功耗,半导体芯片这么多年也都是按照这样的理念发展的。
具我所知是光刻或蚀刻上去的,并非安装上去的,直接在硅片上刻,比如2极管,刻个2个长方形硅,中间在添加点硼或其它材料变成一个pN结,然后许许多的这样的二极三极管连起来组成逻辑运算单元,如非门、与门,与非门等,然后很多很多逻辑单元在组合成有各种功能的单元。总之对工艺要求很高,各元器件都是纳米极的。
日前, 科技 君看到这样一则消息,事关光刻机。消息称,有AMSL专家曾表示,就是把光刻机图纸摆在你们面前,你们也无法造出光刻机。
这里,姑且把我们是否能造出来放在一边。 科技 君想说的是,图纸拿来,我们来造。
当然,此事纯属笑谈。AMSL设计图纸何其珍贵,其保密级别也不是一位专家说拿就能拿出来了。可是,没有光刻机,我们的芯片制程真的无法再向前推进吗?
目前看来好像是的,但任何事情都没有绝对。 科技 君相信芯片也一样,肯定会有另外的方法可以突破光刻机的限制。而这点,目前在中芯国际取得阶段性成果中得到了验证。此前,中芯国际已经宣布,在没有光刻机的情况下,采用特殊的N+1方案、N+2技术扩展,中芯国际芯片制程已经接近甚至达到了7纳米的水平 。 科技 君相信,既然有N+1、N+2方案,就可能会有N+3、N+4技术方案,只是这些还需要我们继续去研究和 探索 。尤其现在中芯国际芯片人才济济,两大芯片界奇才梁孟松和蒋尚义更是齐聚中芯国际,正是中芯国际发展和突破的最佳时机,一旦取得突破性进展,将一举改变我国缺芯少屏的尴尬局面。
众所周知,缺芯少屏是我国在半导体领域的一大痛点,每年在此项上花去超过上万亿美元的外汇,花钱的同时还要看对方脸色行事,没有一点作“上帝”的感觉。究其原因,就是因为关键技术把控在别人手里,只能受制于人。
目前虽然“少屏” 历史 正在改变,我国京东方生产的LED屏产量已经位居世界第一,OLED屏也已经达到了苹果级别的要求,前不久还正式通过了苹果公司的考核,成为iPhone12系列OLED屏幕的供应商之一,有了一定和以三星为代表的LED/OLED屏竞争能力,但在面板控制芯片方面还是受制于人。资料显示,我国面板IC芯片领域国产率不足1%,而三星一家就占据着75%的市场份额,亟待突破。
好消息是,华为正全面扎根半导体,转变新思路,由此前的专注芯片设计向晶圆芯片方面延伸,并且在上海建立芯片工厂,全力突破光刻机的难题,从根本上突破美国的芯片封锁。而从当前面板IC芯片生产和工艺水平来看,不需要最先进的制程技术,我国半导体芯片产业完全可以自主研发,完全有能力打破壁垒。
而日前更有俄罗斯媒体传出消息称,华为正在研制光子芯片。资料显示,光子芯片是利用半导体发光,结合光的宽带宽、抗干扰性和快速传播的特性,驱动其他硅光子器件,形成一个可以完成大型综合运算的光子芯片。也正是因为光的这些特性,光子芯片的计算速度是普通硅基芯片计算速度的50倍左右,并且功耗也只有硅基芯片的百分之一。可以预见,华为光子芯片一旦研制成功,芯片方面我国将从此摆脱受制于人的局面。
可以看出,华为不仅在光刻机方面开始发力,而且在芯片未来发展方面,亦开始投入巨大的人力、物力和财力的支持,正如在5G方面,华为用了10多年时间,积累了巨大的领先优势,摆脱依赖的同时,还站在了5G技术顶峰。如今,半导体芯片方面,华为又一次开始了新攀登,再过十年,AMSL专家还敢说“给你图纸这样的话吗?”
对此,你有什么看法?
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