简介:每个人每天都接触智能手机、电饭煲、电视、电脑有很多芯片,那么这些芯片是如何制造的呢?外行人看热闹的专家看门,我希望你读完我的文章后,不指望你成为专家,但至少你可以在胖朋友免费优惠券炫耀,我知道如何制造芯片,这就足够了。
芯片效果图
首先,芯片是什么?英文简称IC,全称Integrated Circuit,指具有集成电路的半导体元件。
少说废话,进入正题,芯片巧妙之旅开始。
芯片设计分为三个步骤:第一步,设计;第二步,生产;第三步:包装;
芯片诞生的第一步:设计
包括数字电路设计和模拟电路设计;
数字电路设计:主要包括三个阶段。
Verilog硬件描述语言
数字电路设计阶段的第一阶段。数字设计师主要使用芯片功能所涉及的协议VHDL语言或者是verilog常用的语言输入工具包括语言来完成逻辑功能SUMMIT VISUALHDL和MENTOR RENIOR,完成数字逻辑设计,第二阶段数字仿真,包括常见的数字仿真软件,Verilog:CADENCE Verolig-XL;
FPGA平台
第三阶段FPGA验证阶段,搭建FPGA平台(常见FPGA开发平台被Altera Quartus II和Xilinx ISE还包括两个垄断EDA协同软件Quartus II+ModelSim+FPGA Compiler II等),然后验证数字逻辑功能是否实现,如果没有问题,演讲芯片的数字电路部分设计完成。
模拟电路设计主要包括:CDR,锁相环,EQ均衡设计,PLL设计,Phy驱动电路设计,外围电路设计ESD常用软件包括芯片封装设计、芯片管脚封装、模拟仿真等Cadence等;
cadence模拟电路设计(示例)
芯片版图Layout阶段:常用的电路和地图设计工具软件包括Virtuoso (Cadence), 地图物理验证工具:Calibre(Mentor),提取版图参数的工具:Star-RC(synopsys),电路仿真工具:Hspice(Synopsys) , ALPS(华大九天,国内)等,芯片版图和PCB layout远不同,难度几十倍,到目前为止设计阶段已经完成。
芯片版图
芯片诞生的第二步:制造
主要流程包括:
1、砂净化,高温拉出硅晶柱,形成硅锭,见下图:
单晶硅
2.切割形成等厚硅片,称为晶圆,俗称行业Wafer,见下图:
晶圆后的晶圆
3.光刻包括涂层刻胶、掩膜版、紫外线曝光(使用)ASML蚀刻(中微半导体达到5)nm水平)、显影等过程见下图:
紫外线曝光过程
显影工艺
4.掺杂,工艺为离子注入,赋予硅晶体管特性,去除光刻胶等;
离子注入过程
重复均匀胶,曝光,注入离子
5.填充铜,形成功能集成电路,再涂胶,再沉铜,最后形成几十层由铜组成的电路网;
制作铜连接线
包括晶圆切片、包装、测试、包装在内的包装试验,见下图:
晶圆切片,形成die(晶片晶圆体)
Die进行封装
保护晶片不受污染和损坏
7.包装,芯片从沙子到成品的全过程结束,可以卖给终端厂商,见下图:
包装成品
其实真实的芯片制造过程比这复杂的多,每颗芯片最少集成上千万个晶体管,正是这一个个晶体管最终组成了芯片,晶体管的逻辑组合形成了芯片各种各样的功能,好了,本次就分享那么多关于芯片设计、生产、封装的一些简单科普知识。
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