可以说,中央处理器(CPU)是现代社会飞速运转的动力源泉,在任何电子设备上都可以找到微芯片的身影,不过也有人不屑一顾,认为处理器这东西没什么技术含量,不过是一堆沙子的聚合而已。是么?Intel今天就公布了大量图文资料,详细展示了从沙子到芯片的全过程,简单与否一看便知。
简单地说,处理器的制造过程可以大致分为沙子原料(石英)、硅锭、晶圆、光刻(平版印刷)、蚀刻、离子注入、金属沉积、金属层、互连、晶圆测试与切割、核心封装、等级测试、包装上市等诸多步骤,而且每一步里边又包含更多细致的过程。
0 && image.height>0){if(image.width>=700){this.width=700;this.height=image.height*700/image.width;}}" alt=从沙子到芯片:且看处理器是怎样炼成的 src="http://news.mydrivers.com/img/20090709/S02582141.jpg" width=550 height=141 twffan="done">
下边就图文结合,一步一步看看:
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沙子:硅是地壳内第二丰富的元素,而脱氧后的沙子(尤其是石英)最多包含25%的硅元素,以二氧化硅(SiO2)的形式存在,这也是半导体制造产业的基础。
0 && image.height>0){if(image.width>=700){this.width=700;this.height=image.height*700/image.width;}}" alt=从沙子到芯片:且看处理器是怎样炼成的 src="http://news.mydrivers.com/img/20090709/S02584316.jpg" twffan="done">
硅熔炼:12英寸/300毫米晶圆级,下同。通过多步净化得到可用于半导体制造质量的硅,学名电子级硅(EGS),平均每一百万个硅原子中最多只有一个杂质原子。此图展示了是如何通过硅净化熔炼得到大晶体的,{zh1}得到的就是硅锭(Ingot)。
0 && image.height>0){if(image.width>=700){this.width=700;this.height=image.height*700/image.width;}}" alt=从沙子到芯片:且看处理器是怎样炼成的 src="http://news.mydrivers.com/img/20090709/S02585313.jpg" twffan="done">
单晶硅锭:整体基本呈圆柱形,重约100千克,硅纯度99.9999%。
0 && image.height>0){if(image.width>=700){this.width=700;this.height=image.height*700/image.width;}}" alt=从沙子到芯片:且看处理器是怎样炼成的 src="http://news.mydrivers.com/img/20090709/S02590972.jpg" width=550 height=309 twffan="done">
{dy}阶段合影
0 && image.height>0){if(image.width>=700){this.width=700;this.height=image.height*700/image.width;}}" alt=从沙子到芯片:且看处理器是怎样炼成的 src="http://news.mydrivers.com/img/20090709/S03014116.jpg" twffan="done"> 硅锭切割:横向切割成圆形的单个硅片,也就是我们常说的晶圆(Wafer)。顺便说,这下知道为什么晶圆都是圆形的了吧? 0 && image.height>0){if(image.width>=700){this.width=700;this.height=image.height*700/image.width;}}" alt=从沙子到芯片:且看处理器是怎样炼成的 src="http://news.mydrivers.com/img/20090709/S03014894.jpg" twffan="done"> 晶圆:切割出的晶圆经过抛光后变得几乎xx无瑕,表面甚至可以当镜子。事实上,Intel自己并不生产这种晶圆,而是从第三方半导体企业那里直接购买成品,然后利用自己的生产线进一步加工,比如现在主流的45nm HKMG(高K金属栅极)。值得一提的是,Intel公司创立之初使用的晶圆尺寸只有2英寸/50毫米。 0 && image.height>0){if(image.width>=700){this.width=700;this.height=image.height*700/image.width;}}" alt=从沙子到芯片:且看处理器是怎样炼成的 src="http://news.mydrivers.com/img/20090709/S03020026.jpg" width=550 height=309 twffan="done">
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0 && image.height>0){if(image.width>=700){this.width=700;this.height=image.height*700/image.width;}}" alt=从沙子到芯片:且看处理器是怎样炼成的 src="http://news.mydrivers.com/img/20090709/S03034738.jpg" width=550 height=550 twffan="done"> 光刻胶:再次浇上光刻胶(蓝色部分),然后光刻,并洗掉曝光的部分,剩下的光刻胶还是用来保护不会离子注入的那部分材料。 0 && image.height>0){if(image.width>=700){this.width=700;this.height=image.height*700/image.width;}}" alt=从沙子到芯片:且看处理器是怎样炼成的 src="http://news.mydrivers.com/img/20090709/S03040060.jpg" twffan="done"> 离子注入(Ion Implantation):在真空系统中,用经过加速的、要掺杂的原子的离子照射(注入)固体材料,从而在被注入的区域形成特殊的注入层,并改变这些区域的硅的导电性。经过电场加速后,注入的离子流的速度可以超过30万千米每小时。 0 && image.height>0){if(image.width>=700){this.width=700;this.height=image.height*700/image.width;}}" alt=从沙子到芯片:且看处理器是怎样炼成的 src="http://news.mydrivers.com/img/20090709/S03040897.jpg" twffan="done"> xx光刻胶:离子注入完成后,光刻胶也被xx,而注入区域(绿色部分)也已掺杂,注入了不同的原子。注意这时候的绿色和之前已经有所不同。 0 && image.height>0){if(image.width>=700){this.width=700;this.height=image.height*700/image.width;}}" alt=从沙子到芯片:且看处理器是怎样炼成的 src="http://news.mydrivers.com/img/20090709/S03042505.jpg" width=550 height=309 twffan="done"> |
0 && image.height>0){if(image.width>=700){this.width=700;this.height=image.height*700/image.width;}}" alt=从沙子到芯片:且看处理器是怎样炼成的 src="http://news.mydrivers.com/img/20090709/S03043629.jpg" twffan="done"> 晶体管就绪:至此,晶体管已经基本完成。在绝缘材(品红色)上蚀刻出三个孔洞,并填充铜,以便和其它晶体管互连。 0 && image.height>0){if(image.width>=700){this.width=700;this.height=image.height*700/image.width;}}" alt=从沙子到芯片:且看处理器是怎样炼成的 src="http://news.mydrivers.com/img/20090709/S03045010.jpg" twffan="done"> 电镀:在晶圆上电镀一层硫酸铜,将铜离子沉淀到晶体管上。铜离子会从正极(阳极)走向负极(阴极)。 0 && image.height>0){if(image.width>=700){this.width=700;this.height=image.height*700/image.width;}}" alt=从沙子到芯片:且看处理器是怎样炼成的 src="http://news.mydrivers.com/img/20090709/S03045944.jpg" twffan="done"> 铜层:电镀完成后,铜离子沉积在晶圆表面,形成一个薄薄的铜层。 0 && image.height>0){if(image.width>=700){this.width=700;this.height=image.height*700/image.width;}}" alt=从沙子到芯片:且看处理器是怎样炼成的 src="http://news.mydrivers.com/img/20090709/S03051538.jpg" twffan="done"> |
0 && image.height>0){if(image.width>=700){this.width=700;this.height=image.height*700/image.width;}}" alt=从沙子到芯片:且看处理器是怎样炼成的 src="http://news.mydrivers.com/img/20090709/S03053480.jpg" twffan="done"> 抛光:将多余的铜抛光掉,也就是磨光晶圆表面。 0 && image.height>0){if(image.width>=700){this.width=700;this.height=image.height*700/image.width;}}" alt=从沙子到芯片:且看处理器是怎样炼成的 src="http://news.mydrivers.com/img/20090709/S03054904.jpg" twffan="done"> 金属层:晶体管级别,六个晶体管的组合,大约500纳米。在不同晶体管之间形成复合互连金属层,具体布局取决于相应处理器所需要的不同功能性。芯片表面看起来异常平滑,但事实上可能包含20多层复杂的电路,放大之后可以看到极其复杂的电路网络,形如未来派的多层高速公路系统。 0 && image.height>0){if(image.width>=700){this.width=700;this.height=image.height*700/image.width;}}" alt=从沙子到芯片:且看处理器是怎样炼成的 src="http://news.mydrivers.com/img/20090709/S03061299.jpg" twffan="done">
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0 && image.height>0){if(image.width>=700){this.width=700;this.height=image.height*700/image.width;}}" alt=从沙子到芯片:且看处理器是怎样炼成的 src="http://news.mydrivers.com/img/20090709/S03075835.jpg" width=550 height=550 twffan="done"> 等级测试:{zh1}一次测试,可以鉴别出每一颗处理器的关键特性,比如{zg}频率、功耗、发热量等,并决定处理器的等级,比如适合做成{zg}端的Core i7-975 Extreme,还是低端型号Core i7-920。 0 && image.height>0){if(image.width>=700){this.width=700;this.height=image.height*700/image.width;}}" alt=从沙子到芯片:且看处理器是怎样炼成的 src="http://news.mydrivers.com/img/20090709/S03081274.jpg" twffan="done"> 装箱:根据等级测试结果将同样级别的处理器放在一起装运。 0 && image.height>0){if(image.width>=700){this.width=700;this.height=image.height*700/image.width;}}" alt=从沙子到芯片:且看处理器是怎样炼成的 src="http://news.mydrivers.com/img/20090709/S03082538.jpg" twffan="done"> 零售包装:制造、测试完毕的处理器要么批量交付给OEM厂商,要么放在包装盒里进入零售市场。这里还是以Core i7为例。 0 && image.height>0){if(image.width>=700){this.width=700;this.height=image.height*700/image.width;}}" alt=从沙子到芯片:且看处理器是怎样炼成的 src="http://news.mydrivers.com/img/20090709/S03083876.jpg" width=550 height=309 twffan="done"> 相关参考材料: Intel 45nm Fab 32晶圆厂内景: AMD/GlobalFoundries德累斯顿晶圆厂内外景: |