硅。除硅之外,制造芯片还需要一种重要的材料就是金属。目前为止,铝已经成为制作处理器内部配件的主要金属材料,而铜则逐渐被淘汰,这是有一些原因的,在目前的芯片工作电压下,铝的电迁移特性要明显好于铜。
所谓电迁移问题,就是指当大量电子流过一段导体时,导体物质原子受电子撞击而离开原有位置,留下空位,空位过多则会导致导体连线断开,而离开原位的原子停留在其它位置,会造成其它地方的短路从而影响芯片的逻辑功能,进而导致芯片无法使用。这就是许多Northwood Pentium 4换上SNDS(北木暴毕综合症)的原因,当发烧友们第一次给Northwood Pentium 4超频就急于求成,大幅提高芯片电压时,严重的电迁移问题导致了芯片的瘫痪。这就是intel首次尝试铜互连技术的经历,它显然需要一些改进。不过另一方面讲,应用铜互连技术可以减小芯片面积,同时由于铜导体的电阻更低,其上电流通过的速度也更快。
除了这两样主要的材料之外,在芯片的设计过程中还需要一些种类的化学原料,它们起着不同的作用,这里不再赘述。芯片制造的准备阶段在必备原材料的采集工作完毕之后,这些原材料中的一部分需要进行一些预处理工作。而作为最主要的原料,硅的处理工作至关重要。首先,硅原料要进行化学提纯,这一步骤使其达到可供半导体工业使用的原料级别。而为了使这些硅原料能够满足集成电路制造的加工需要,还必须将其整形,这一步是通过溶化硅原料,然后将液态硅注入大型高温石英容器而完成的。
手机和计算机的芯片原料都是晶片,芯片的成分是硅,硅是从石英砂中提取出来的。一块芯片由数百条微型电路板连接起来,体积非常小,充满了能产生脉冲电流的微电路。芯片内的大部分是半导体材料,大多数是硅基材料,里面的二极管、电容、电阻等等都是半导体做的。
一种半导体是一种介于像铜这样易流过的导体与不能通电的橡胶一样的绝缘体之间的材料。用单晶硅片作为基底,再用光刻、掺杂、CMP等工艺制成MOSFET、BJT等元件,再用薄膜及CMP技术制成导线,即可完成芯片制造。
值得注意的是,晶片原料硅是原子晶体,不溶于水或盐酸,表面有金属光泽。晶片中含有硅,而晶片中所含硅的主要原料为硅片,将硅片制成晶片,再加入离子变成半导体后,便可制成晶片,在地球上,硅的储存量仅次于氧,主要表现为沙子由二氧化硅构成,所以硅还是最适合芯片制造的原料。
不过地球上虽然有大量的硅储藏,但把硅从沙中提取出来的全过程要求极其精确,而且技术含量也很高。要制作芯片,首先要掌握行业内最顶尖的硅提取技术,芯片需要生产出高纯度的单晶硅,其纯度要比24 k纯金还要纯。这一步就能让众多人望而却步,可以想象一块芯片的制造有多困难。
以上内容参考 百度百科-晶片
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