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    芯片生產流程詳解-半導體凈化工程公司

    2022-04-30
    共有1965家企業看過
          芯片是眾多高技術產業的基石,芯片技術是世界主要大國競爭Z激烈的領域。既然那么重要,那么芯片是如何生產出來的呢?

          完整芯片生產流程包括:芯片設計、晶片制作、封裝制作、成本測試等幾個環節,其中晶片制作過程尤為的復雜。



          一、芯片設計

          1、芯片的HDL設計

          芯片構架的設計一般是通過專門的硬件設計語言HardwareDescriptionLanguages(HDL)來完成,所謂硬件設計語言(HDL),是一種用來描述硬件工作過程的語言?,F在被使用的比較多的有Verilog、VHDL。這些語言寫成的代碼能夠用專門的合成器生成邏輯門電路的連線表和布局圖,這些都是將來發給芯片代工廠的主要生產依據。

          2、芯片設計的debug

          這個設計階段對于任何芯片生產公司來說都是舉足輕重的一步,因為如果芯片設計在投片生產出來以后驗證出并不能像設計的那樣正常工作,那就不僅意味著重新設計。整個驗證工作分為好幾個過程,基本功能測試驗證芯片內的所有的門電路能正常工作,工作量模擬測SY來證實門電路組合能達到的性能。當然,這時候還沒有真正物理意義上真正的芯片存在,這些所有的測試依舊是通過HDL編成的程序模擬出來的。

          3、芯片設計的分析

          接下來的驗證工作開始進行分支的并行運作,一個團隊負責芯片電路的靜態時序分析,保證成品芯片能夠達到設計的主頻;另外一個主要由模擬電路工程師組成的團隊進行關于儲存電路,供電電路的分析修改。和數字電路的修正工作相比,模擬工程師們的工作要辛苦的多,他們要進行大量的復數,微分方程計算和信號分析,即便是借助計算機和專門的軟件也是一件很頭疼的事情。同樣,這時候的多有測試和驗證工作都是在模擬的狀態下進行的,Z終,當上述所有的工作完成后,一份由綜合軟件生成的用來投片生產門電路級別的連線表和電路圖就完成了。

          4、FPGA驗證

          對于集成一億多個晶體管超級復雜芯片,在整個使用硬件設計語言(HDL)設計和模擬測試的過程中,要反復運行描述整個芯片的數十億條的指令和進行真正“海量”的數據儲存,因此對執行相關任務的的硬件有著近乎變態的考驗。因此,設計圖形芯片者不會立即把這個方案交付廠家,因為它還要接受Z后一個考驗,那就是我們通常所說的FPGA(FieldProgrammableGateArray)現場可編程門陣列來對設計進行的Z終功能進行驗證。



          二、芯片制造

          有了設計好的“藍圖”,就可以開始芯片生產流程中的制造過程了。

          1、硅純化制作晶圓

          通過相關的工藝將沙子提純,然后經過一系列程序得到硅單質,Z后制成純度很高的硅晶棒。硅晶棒是制造集成電路的石英半導體的材料,將其切片就是芯片制作具體需要的晶圓。硅晶圓是芯片生產的基板,通過機械的方法將硅錠切割成一片片很薄的硅圓,方便后續集成電路芯片的刻蝕。

          2、晶圓涂膜

          晶圓涂膜能抵抗氧化以及耐溫能力,其材料為光阻的一種,

          3、晶圓光刻顯影、蝕刻

          該過程使用了對紫外光敏感的化學物質,即遇紫外光則變軟。通過控制遮光物的位置可以得到芯片的外形。在硅晶片涂上光致抗蝕劑,使得其遇紫外光就會溶解。這是可以用上diyi份遮光物,使得紫外光直射的部分被溶解,這溶解部分接著可用溶劑將其沖走。這樣剩下的部分就與遮光物的形狀一樣了,而這效果正是我們所要的。這樣就得到我們所需要的二氧化硅層。

          4、攙加雜質

          該過程是將晶圓中植入離子,生成相應的P、N類半導體。

          具體工藝是是從硅片上暴露的區域開始,放入化學離子混合液中。這一工藝將改變攙雜區的導電方式,使每個晶體管可以通、斷、或攜帶數據。簡單的芯片可以只用一層,但復雜的芯片通常有很多層,這時候將這yi流程不斷的重復,不同層可通過開啟窗口聯接起來。這一點類似所層PCB板的制作制作原理。更為復雜的芯片可能需要多個二氧化硅層,這時候通過重復光刻以及上面流程來實現,形成一個立體的結構。

          5、晶圓測試

          經過上面的幾道工藝之后,晶圓上就形成了一個個格狀的晶粒。通過針測的方式對每個晶粒進行電氣特性檢測。一般每個芯片的擁有的晶粒數量是龐大的,組織一次針測試模式是非常復雜的過程,這要求了在生產的時候盡量是同等芯片規格構造的型號的大批量的生產。數量越大相對成本就會越低,這也是為什么主流芯片器件造價低的一個因素。

          6、芯片封裝

          將制造完成晶圓固定,綁定引腳,按照需求去制作成各種不同的封裝形式,這就是同種芯片內核可以有不同的封裝形式的原因。比如:DIP、QFP、PLCC、QFN等等。這里主要是由用戶的應用習慣、應用環境、市場形式等外圍因素來決定的。

          7、測試、包裝

          經過上述工藝流程以后,芯片制作就已經全部完成了,這一步驟是將芯片進行測試、剔除不良品,以及包裝。

          三、芯片功能驗證

          完成上面所有流程后,芯片就已經制造完成,芯片生產流程接下來就是芯片的功能驗證。通常需要將芯片貼到PCB上,逐步驗證每一個功能是否正常。


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