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工藝解析:CPU全制程之光刻蝕技術

來源:網絡

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所屬頻道:新聞中心

關鍵詞: CPU,制程,光刻蝕

      光刻蝕

      這是目前的CPU制造過程當中工藝非常復雜的一個步驟,為什么這么說呢?光刻蝕過程就是使用一定波長的光在感光層中刻出相應的刻痕,由此改變該處材料的化學特性。這項技術對于所用光的波長要求極為嚴格,需要使用短波長的紫外線和大曲率的透鏡。刻蝕過程還會受到晶圓上的污點的影響。每一步刻蝕都是一個復雜而精細的過程。設計每一步過程的所需要的數據量都可以用10GB的單位來計量,而且制造每塊處理器所需要的刻蝕步驟都超過20步(每一步進行一層刻蝕)。而且每一層刻蝕的圖紙如果放大許多倍的話,可以和整個紐約市外加郊區范圍的地圖相比,甚至還要復雜,試想一下,把整個紐約地圖縮小到實際面積大小只有100個平方毫米的芯片上,那么這個芯片的結構有多么復雜,可想而知了吧。

      當這些刻蝕工作全部完成之后,晶圓被翻轉過來。短波長光線透過石英模板上鏤空的刻痕照射到晶圓的感光層上,然后撤掉光線和模板。通過化學方法除去暴露在外邊的感光層物質,而二氧化硅馬上在陋空位置的下方生成。

      監測自動濕刻蝕工具中的晶圓,該工藝可清除晶圓上多余的操作助劑或者污染物。

      摻雜

      在殘留的感光層物質被去除之后,剩下的就是充滿的溝壑的二氧化硅層以及暴露出來的在該層下方的硅層。這一步之后,另一個二氧化硅層制作完成。然后,加入另一個帶有感光層的多晶硅層。多晶硅是門電路的另一種類型。由于此處使用到了金屬原料(因此稱作金屬氧化物半導體),多晶硅允許在晶體管隊列端口電壓起作用之前建立門電路。感光層同時還要被短波長光線透過掩模刻蝕。再經過一部刻蝕,所需的全部門電路就已經基本成型了。然后,要對暴露在外的硅層通過化學方式進行離子轟擊,此處的目的是生成N溝道或P溝道。這個摻雜過程創建了全部的晶體管及彼此間的電路連接,沒個晶體管都有輸入端和輸出端,兩端之間被稱作端口。

      重復這一過程

      從這一步起,你將持續添加層級,加入一個二氧化硅層,然后光刻一次。重復這些步驟,然后就出現了一個多層立體架構,這就是你目前使用的處理器的萌芽狀態了。在每層之間采用金屬涂膜的技術進行層間的導電連接。今天的P4處理器采用了7層金屬連接,而Athlon64使用了9層,所使用的層數取決于最初的版圖設計,并不直接代表著最終產品的性能差異。

      封裝測試過程

      接下來的幾個星期就需要對晶圓進行一關接一關的測試,包括檢測晶圓的電學特性,看是否有邏輯錯誤,如果有,是在哪一層出現的等等。而后,晶圓上每一個出現問題的芯片單元將被單獨測試來確定該芯片有否特殊加工需要。

      而后,整片的晶圓被切割成一個個獨立的處理器芯片單元。在最初測試中,那些檢測不合格的單元將被遺棄。這些被切割下來的芯片單元將被采用某種方式進行封裝,這樣它就可以順利的插入某種接口規格的主板了。大多數intel和AMD的處理器都會被覆蓋一個散熱層。在處理器成品完成之后,還要進行全方位的芯片功能檢測。這一部會產生不同等級的產品,一些芯片的運行頻率相對較高,于是打上高頻率產品的名稱和編號,而那些運行頻率相對較低的芯片則加以改造,打上其它的低頻率型號。這就是不同市場定位的處理器。而還有一些處理器可能在芯片功能上有一些不足之處。比如它在緩存功能上有缺陷(這種缺陷足以導致絕大多數的CPU癱瘓),那么它們就會被屏蔽掉一些緩存容量,降低了性能,當然也就降低了產品的售價,這就是Celeron和Sempron的由來。

      在CPU的包裝過程完成之后,許多產品還要再進行一次測試來確保先前的制作過程無一疏漏,且產品完全遵照規格所述,沒有偏差。

      以上就是CPU整個制作過程,相信大家一定看的很爽吧?而對于想了解CPU的朋友,這篇文章可以滿足您的需求了。但對于更深一層了解更為詳細的CPU制作原理,還需要查找一些專業的資料來研究,這里小編就不在一一解釋,希望大家諒解!

    (審核編輯: Doris)

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