什么是集成电路(IC)? 这个怎么做的?

每个人都会听说过ENIAC(电子数值积分器和计算器)。

聘请女工程师从事ENIAC工作。 资料来源:Google

它于1946年在普林斯顿大学开发。 在第二次世界大战期间,声音很大,声音很大,而且进行了计算。 他们使用ENIAC为当时的炸弹轨迹创造了一条道路。 一个人要花一天多的时间才能确定轨迹,而ENIAC会花不到30分钟的时间。

但,

·耗资约600万美元。

·高约8英尺,深3英尺,…长80英尺。

·重达30吨!

·它消耗了大量功率,非常热!

而且…更换真空管变坏的时间减少了一半。

然后成为世界第八大奇迹。

这项技术彻底改变了世界,我们看事物的方式,我们沟通的方式以及我们使用的强大设备。

当John Bardeen,Walter Brattain和William Shockley在1947年发现晶体管时,一切就开始了。

照片:William Shockley,John Bardeen和Walter Brattain在1940年代后期在贝尔实验室工作。

但是随着逻辑板尺寸的增加,单凭晶体管还不够好,杰克·基尔比(Jack Kilby)和罗伯特·鲍勃·诺伊斯(Robert Bob Noyce)一起在1950年代末创建了第一个集成电路。 英特尔公司的戈登·摩尔(Gordon Moore)研究了晶体管变小的趋势,并制定了著名的摩尔定律(Moore’s Law) -有些人认为这即将终结。

每18个月,芯片上的晶体管和电阻器数量增加一倍— Gordon Moore

然后可能是1958年发明的集成电路(IC) 。这里将晶体管放入微小的硅芯片中。 它包含成百上千个,甚至不超过指甲的电子组件。 让我们仔细看一下IC及其工作原理!

Apple iPhone X逻辑板。 来源:IFIXIT

顶部是iPhone X逻辑板。 与巨型ENIAC相比:

·成本降低20,000倍

·小80,000,000X

·耗电量减少500,000倍

·更轻150,000X

但…

·功能强大2,000倍。

实际进入IC的内容:

一切始于沙子 。 在氧气和水之后,沙子是世界上广泛使用的元素。 用沙子制造硅,用硅制造晶体管,用晶体管制造IC,形成IC,制造可以减轻寿命的设备。

因此是地球表面上最常见的元素(约28%)。 沙子中的二氧化硅(SiO2)含量很高,是半导体加工的重要成分。

砂。

从沙子中提取硅后,它将被纯化。 最初,它通过称为Czochralski(chokh-RAL-skee)的过程转变为熔融态(高纯度液体)。

硅锭—英特尔新闻编辑室

在晶锭完全冷却之前,将晶锭的圆锥形末端切成片,称为硅晶片。

使用金刚石锯片切割这些硅晶片,通常将其切割成12英寸的直径。

此后,晶圆将被离子掺杂,该过程称为离子注入。

首先,通过施加光阻层(覆盖晶片不需要部分的层)掩盖晶片。

然后,用一束离子(带正电或带负电的原子)轰击晶圆,该离子束将自身嵌入晶圆表面之下。

后来他们去除了光阻层,以进行进一步处理

离子注入—英特尔新闻编辑室

高k介电质沉积

而不是晶体管的栅极与其通道之间的传统绝缘体。 一次添加多层高k介电层,一层原子。 此过程至关重要,因为这会减少从栅极端子到通道的泄漏电流。 他们添加此存款的3层。

光刻技术

现在他们在晶片上倒了一层蓝色液体的光阻层,该光阻层在离心力的作用下均匀散布(绝对是极好的)。

他们在此过程中蚀刻(印刷)电路。

光刻技术–英特尔新闻编辑室

金属沉积

最后一步以完成芯片制造过程。 在需要的位置钻孔,并电镀铜或良导体。

铜离子沉积为晶片中的铜层。

硅晶片光盘。

硅片

1.芯片:在一块很小的硅片上的电子电路图案。

2.划线:为金刚石边缘锯片提供的间隙可切割单个切屑

3. TEG(测试元素组):一个原型,用于测试设计是否正常工作,否则将拒绝整个设计。

4.边缘芯片:由于无法打印整个芯片,芯片末端的硅芯片会造成生产损失,因此将使用更大的晶圆(目前使用直径为12英寸的晶圆)。

5.平坦区域:将晶圆的一侧边缘平整以识别晶圆的类型和方向。

然后进行晶片切片 。将晶片切成小片,称为管芯

晶圆处理完成后,晶圆将从晶圆厂转移到组装/测试设施。 在这里,对单个芯片进行测试,然后将有缺陷的芯片从晶圆上清除。

最后,使用激光切割机或金刚石锯片切割所有切屑。 他们被送去包装。

制作芯片或处理器的整个过程。

包装—英特尔新闻编辑室

谢谢阅读。

直到下一次

和平,爱与感激。

SS

资料来源:英特尔,三星

图片来源:Google