为什么说造芯片比造原子d难多了
虽然都是高科技下的产物,但芯片相对于原子d来说,还需要国际合作及产业链,并不是独立工程。
造一颗普通原子d大概需要15公斤的浓缩铀,提取一公斤的武器级的浓缩铀大概需要200吨的油矿,也就是需要三千吨的油矿
芯片完全不一样,它是一个产业链,涉及到很多行业,比如机械、电子、冶金、化工、材料等等半导体芯片制造环节用到的一台设备光刻机,全球目前只有荷兰一家公司能做,但是需要两千多家厂商给它提供零部件
芯片没有办法建立完全本地化的产业链,它是一个国际合作的产物。
芯片生产过程是怎样的
将单晶硅切片打磨形成晶圆,在晶圆上,采用一定的工艺将电路中所需要的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线刻画在晶圆上,就形成了集成电路(integrated circuit,IC),通过对集成电路封装测试便形成了芯片。
一、IC设计
半导体行业发展到现阶段,已经形成了IC设计和IC制造分离的模式,主要原因是建设IC制造厂需要花费高达数亿甚至数十亿美元的巨额投资,并且生产工艺日趋复杂,所以当前半导体行业便形成了IC设计和IC制造的专业化分工模式。
从事IC设计的公司一般被称为“Fabless”(Fabrication(制造)和less(无、没有)的组合),其只负责设计与销售,不负责制造,手机厂商中的华为、苹果、小米以及高通和联发科,都属于Fabless。
IC制造的过程就如同盖房子一样,Fabless负责房子的设计部分。
IC设计可分成几个步骤,依序为:规格制定→逻辑设计→电路布局→布局后模拟→光罩制作。
规格制定
需求端与IC设计工程师对接,并开出需要的IC的规格,以确定IC的功能、IC封装及管脚定义等,而后IC设计工程师开始设计。
逻辑设计
通过EDA软件的帮助,工程师完成逻辑设计图。
电路布局
将逻辑设计图转化为电路图。
布局后模拟
经由软件测试,试验电路是否符合要求。
光罩制作
电路图完成测试后,将电路制作成一片片光罩,完成后的光罩送往IC制造公司。
二、IC制造
IC的线路布局由Fabless设计好之后,就交由Foundry来对晶圆进行加工,将光罩上的电路加工到晶圆上。
我们常说的台积电就是最为典型的Foundry,他们专注芯片制造,发展相关的工艺和制程,Foundry厂商其实就是Fabless厂商的代工方,俗称“代工厂”。
加工晶圆时,可以简单分成几个步骤,依序为:金属溅镀→涂布光阻→蚀刻技术→光阻去除。虽然在实际制造时,制造步骤会复杂的多,使用的材料也有所不同,但是大体上皆采用类似的原理。
金属溅镀
将金属材料均匀洒在晶圆片上,形成薄膜。
涂布光阻
先将光阻材料放在晶圆片上,透过光罩将光束打在不要的部分上,破坏光阻材料结构,再以化学药剂将被破坏的材料洗去。
蚀刻技术
将没有受光阻保护的硅晶圆,以离子束蚀刻。
光阻去除
使用去光阻液将剩下的光阻溶解掉,如此便完成一次流程。
最后便会在一整片晶圆上完成很多IC,接下来只要将完成的方形IC剪下,便可送到封装厂做封装测试。
三、封装测试
经过漫长的流程,从设计到制造,终于获得一颗IC。然而现在的IC相当小且薄,如果不施加保护,会被轻易的刮伤损坏。此外,因为芯片的尺寸微小,如果不用一个较大尺寸的外壳,将不易于安置在电路板上。因此需要对IC进行封装。
目前常见的封装方式有两种,一种是电动玩具内常见的,黑色长得像蜈蚣的DIP封装,另一种为购买盒装CPU时常见的BGA封装。
完成封装后,便要进入测试的阶段,在这个阶段便要确认封装完成的芯片是否能正常的工作,正确无误之后便可出货给组装厂,做成电子产品。至此,芯片便完成了整个生产的任务。
芯片,也被称为微电路、集成电路,一般是计算机等电子设备的重要组成部分,是现代科技最璀璨的结晶之一。芯片的制造过程十分复杂,它涉及到了几十个不同的行业,几千道复杂的工序。下面我就来仔细讲一下芯片具体的制作流程。
首先我们要知道芯片的原料是硅,具体来讲是高纯度的硅片。所以想要制造芯片要先制作出符合条件的硅片,一般来讲硅片越薄制作成本就会越低,相应的对工艺的要求也就越高。切割好的硅片在芯片行业内被称之为晶圆。得到晶圆之后,我们要在它上面给它涂上一层光阻薄膜,提高它抗氧化和耐高温的能力。
之后便是制作芯片最重要的一个环节——光刻。利用一些特殊的化学物质,使得其经受紫外光照射就会溶解,得到我们需要的形状。然后通过使用蚀刻机在暴露出来的硅上植入离子,形成相应的P、N类半导体,然后重复上面的过程,制作出立体的结构。
现在芯片的雏形已经形成了,我们开始对芯片进行晶圆测试,对芯片上的每一个晶粒进行电气特性检测。检测通过之后,我们需要对芯片进行封装,将晶圆固定好然后绑定相应的引脚。即使是同一种芯片,它的封装形式都有可能不一样,一般有DIP、QFP、PLCC、QFN 等等形式。
中国芯片发展十分艰难,我国的芯片技术和国外对比相差了两个时代,我们现在已经可以量产14nm的芯片了,而国外早就已经可以生存7nm的芯片,甚至是5nm的芯片。虽然我国在许多领域都取得了令世界瞩目的成就,但是在芯片领域中国还是落后太多太多了,而且还是全方位的落后。不过最近几年中国芯片行业发展十分迅速,相信要不了多久就能够达到世界水平。
不容易。根据查询半导体相关信息得知,光伏转行半导体行业不容易。光伏和半导体的行业是一样的,都需要用到“硅”,但是在运用方面,光伏产业侧重于新能源开发,光能转化,而半导体侧重于芯片的研究与开发生产,转行半导体需要具备一定的相关知识。欢迎分享,转载请注明来源:内存溢出
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