走进晶圆厂,深入了解芯片制造流程

⾛进晶圆⼚,深⼊了解芯⽚制造流程
在科技领域,很多突破都与“多”和“⼤”有关,但是在集成电路领域,有⼀个部件正在不断地往“⼩”的⽅向发展,那就是晶体管。当我们觉得⼿机变得更好,汽车变得更好,电脑变得更好时,那是因为在背后,晶体管变得更好,我们的芯⽚中有更多的晶体管。
芯⽚在许多⽅⾯都是现代经济的命脉。它们为电脑、智能⼿机、汽车、电器和其他许多电⼦产品提供动⼒。但⾃疫情以来,世界对它们的需求激增,这也导致供应链中断,导致全球短缺。
2022年3⽉,三家全球著名的芯⽚⽣产商——英飞凌、博世和格芯先后宣布了对德国硅⾕——萨克森州的投资计划。苹果公司也表⽰计划在德国慕尼⿊建设芯⽚设计中⼼。
自制防二手烟神器硅⾕巨头英特尔也正试图恢复其在芯⽚制造技术⽅⾯的长期领先地位,正押注200亿美元,希望能帮助缓解芯⽚短缺的局⾯。正在其位于亚利桑那州钱德勒的芯⽚制造中⼼建造两家⼯⼚,这将需要三年时间才能完成。最近,该公司宣布了可能更⼤规模的扩张计划,将在俄亥俄州的新奥尔巴尼和德国的马格德堡建⽴新⼯⼚。
为什么制造数以百万计的这些微⼩部件意味着建造和花费如此之⼤?看看位于俄勒冈州钱德勒和希尔斯伯勒的英特尔⽣产⼯⼚,就能到⼀些答案。
芯⽚有什么作⽤?
芯⽚或集成电路在20世纪50年代末开始取代体积庞⼤的单个晶体管。许多这些微⼩的部件是在⼀块硅上⽣产的,并连接在⼀起⼯作。产⽣的芯⽚存储数据、放⼤⽆线电信号和执⾏其他操作;英特尔以各种微处理器⽽闻名,它们执⾏计算机的⼤部分计算功能。
芯⽚是如何制造的
成排排列的专⽤机器接收装满芯⽚的容器,这些芯⽚被移⼊和移出这些系统进⾏处理。
龙泽罗拉百度影音其中⼀台机器⽤于在制造芯⽚时从硅晶⽚上蚀刻材料。
芯⽚制造商将越来越多的晶体管封装到每⼀块硅上,这就是为什么技术每年都在⾰新。这也是为什么新的芯⽚⼯⼚要花费数⼗亿美元,⽽很少有公司能负担得起。
除了建造⼚房和购置机器外,公司还必须花费巨资开发复杂的加⼯步骤,⽤平板⼤⼩的硅⽚来制造芯⽚——这就是为什么这些⼯⼚被称为“晶圆⼚”。
巨⼤的机器在每个晶圆上设计芯⽚,然后沉积和蚀刻材料层来制造晶体管并将它们连接起来。在这些系统中,在⾃动⾼架轨道上的特殊吊舱中,⼀次最多可运送25⽚晶圆。
加⼯⼀块晶圆需要数千个步骤,长达两个⽉。近年来,台积电已经为产量设定了节奏,运营着拥有四条或四条以上⽣产线的“千兆⼯⼚”。市场研究公司TechInsights的副董事长Dan Hutcheson估计,每个⼯⼚每⽉可以加⼯10万⽚以上的晶圆。他估计,英特尔在亚利桑那州的两家计划投资100亿美元的⼯⼚每个⽉的⽣产能⼒约为4万个晶圆。
芯⽚如何封装
使⽤新技术堆叠芯⽚,然后进⾏封装。
单个芯⽚在包装前存储在磁带和卷轴上。
水平除雾器
普通注塑机射咀头芯⽚将附着在封装基板上。
在封装过程中,⼩型“⼩芯⽚”将直接键合到晶圆上。
加⼯后,晶圆被切成单独的薄⽚。这些被测试和包裹在塑料包装连接到电路板或系统的⼀部分。广告伞制作
这⼀步已经成为⼀个新的战场,因为要把晶体管做得更⼩更加困难。现在,各家公司正在将多个芯⽚堆叠起来,或者将它们并排放置在⼀个包装中,将它们连接起来,就像⼀块硅⽚⼀样。
如今,将少量芯⽚封装在⼀起已成为⼀种常规做法,⽽英特尔已经开发出⼀种先进的产品,利⽤新技术将47个独⽴芯⽚捆绑在⼀起,其中包括⼀些由台积电和其他公司制造的芯⽚以及在英特尔⼯⼚⽣产的芯⽚。
cap3是什么让芯⽚⼯⼚与众不同
英特尔员⼯在俄勒冈州希尔斯伯勒的英特尔园区洁净室内等待移动⼯具零件。
⼯⼈在洁净室内安装⾃动化物料搬运系统。
⼤型管道将⽓体从英特尔希尔斯伯勒园区的处理机器中排出。
英特尔芯⽚通常售价为数百⾄数千美元。例如,英特尔今年3⽉发布了其最快的台式电脑微处理器,
起价为739美元。⼀块⾁眼看不见的灰尘可以毁掉⼀个芯⽚。因此,晶圆⼚必须⽐医院⼿术室更清洁,需要复杂的系统来过滤空⽓、调节温度和湿度。
晶圆⼚还必须不受任何可能导致昂贵设备故障的振动的影响。因此,完美的洁净室建在巨⼤的混凝⼟板上,安装在特殊的减震器上。
同样重要的是移动⼤量液体和⽓体的能⼒。英特尔的顶级⼯⼚⼤约有70英尺(21⽶)⾼,有巨⼤的风扇帮助空⽓循环到正下⽅的洁净室。在洁净室的下⾯是成千上万的泵、变压器、动⼒柜、公⽤事业管道和与⽣产设备连接的冷⽔机。
如何建造晶圆⼚

本文发布于:2024-09-22 01:13:39,感谢您对本站的认可!

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