它們是如何打造的

取得突破的領域。

世界上最先進的製造技術來自世界上最先進的技術 – 以原子級精準控制的尖端技術、設備和分析。

 

未來的技術始於晶圓廠

從技術上講,晶圓廠(晶片製造工廠的簡稱)是一家製造微芯片的製造工廠。但它實際上是協調性最令人驚嘆的生產交響樂 – 數以千計的製程設備同步搭配離子、雷射、超精密光學、離子加速器和先進的機器人等技術,生產出成千上萬片晶圓,每片晶圓包含數十萬個晶圓晶片。

在工廠中最舉足輕重的設施是無塵室―強調絕對的潔淨―因為單一的灰塵就會破壞積體電路。

 

150-200 億美金1

到 2020 年成為領先晶圓廠的成本

 

矽晶圓:所有半導體不可或缺的基礎

矽晶圓是純粹、單一晶體、拋光矽的超薄圓盤,可作為微電子器件的基礎。每個晶圓都是由可以想像得到最薄的薄膜堆疊構成的─每個薄膜都被模式化以形成晶體管和微電路,然後切割成單獨的電腦芯片。

由於電氣在通過矽時比其他材料更容易控制,因此這些晶圓對芯片的功能至關重要,因為對速度的需求是關鍵因素。是的,矽可能是地球上第二常見的元素(排名在氧氣之後),但它是一種非常重要的物質。

 

誰能想像製造業竟然可以鼓舞人心?

直到穿上無塵套裝,穿過「空氣淋浴」去除任何外來顆粒,然後進入晶圓廠,很難想像製作集成電路有多複雜。這意味著使用一些世界上最複雜且昂貴的儀器將數百、數百萬或數十億個元件封裝在指甲大小的晶片上。

該過程中的每個步驟都發生在微觀層面,可包含多達 90 層的三圍結構電路。

 

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與醫院手術室相比,無塵室更無菌

製作完美的晶片:精準構建的工藝

沉積

製造半導體的第一步是將導體和絕緣體沉積到空白矽晶圓上。它是在許多超薄層中完成的 – 每層都比紅血球細胞直徑小 500 倍。

電路和蝕刻

使用稱為光刻的工藝將奈米尺度的複雜電晶體電路圖案放置在晶片表面上。透過蝕刻製程去除將要進行連接的區域,選擇性地從晶片表面去除。

材料

晶片將執行什麼工作,將決定沉積在矽晶圓上的材料是甚麼,如鎢、鋁和銅的導體,或是包括各種形式的二氧化矽、氮化矽等絕緣體。

控制和測試

即便是在無塵室中,每個處理器都必須進行測量和檢查,以確保其 5 億個組件不含缺陷。即使是一粒微不足道的塵埃,也可能將晶片從英雄化為烏有。

包裝

在微晶片周圍建構保護結構並與電路板連接的步驟稱為“封裝”。近年來,這一過程取得了巨大進步,推動了更小、更強大的晶片。                                                   

「我想像中的天堂也不過如此‧‧‧只是機器人多了點。」

Jack

1 EE Times, 2012
2 OR Today, 2012