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CPU制造全過程(圖文全解)

沙子:硅是地殼內第二豐富的元素,而脫氧后的沙子(尤其是石英)最多包含25%的硅元素,以二氧化硅(SiO2)的形式存在,這也是半導體制造產業的基礎。

硅熔煉:12英寸/300毫米晶圓級。通過多步凈化得到可用于半導體制造質量的硅,學名電子級硅(EGS),平均每一百萬個硅原子中最多只有一個雜質原子。此圖展示了是如何通過硅凈化熔煉得到大晶體的,最后得到的就是硅錠(Ingot)。

硅熔煉:12英寸/300毫米晶圓級。通過多步凈化得到可用于半導體制造質量的硅,學名電子級硅(EGS),平均每一百萬個硅原子中最多只有一個雜質原子。此圖展示了是如何通過硅凈化熔煉得到大晶體的,最后得到的就是硅錠(Ingot)。

硅錠切割:橫向切割成圓形的單個硅片,也就是我們常說的晶圓。切割出的晶圓經過拋光后變得幾乎完美無瑕,表面甚至可以當鏡子

光刻膠(Photo Resist):圖中藍色部分就是在晶圓旋轉過程中澆上去的光刻膠液體,類似制作傳統膠片的那種。晶圓旋轉可以讓光刻膠鋪的非常薄、非常平

光刻膠層隨后透過掩模被曝光在紫外線之下變得可溶,掩模上印著預先設計好的電路圖案,紫外線透過它照在光刻膠層上,就會形成微處理器的每一層電路圖案。

一塊晶圓上可以切割出數百個處理器,晶體管相當于開關,控制著電流的方向,一個針頭上就能放下大約3000萬個。

溶解光刻膠、蝕刻、清除光刻膠

光刻膠:再次澆上光刻膠(藍色部分),然后光刻,并洗掉曝光的部分,剩下的光刻膠還是用來保護不會離子注入的那部分材料

離子注入:在真空系統中,用經過加速的、要摻雜的原子的離子照射(注入)固體材料,從而在被注入的區域形成特殊的注入層,并改變這些區域的硅的導電性。經過電場加速后的離子流速度可以超過30萬千米每小時

清除光刻膠:離子注入完成后,光刻膠也被清除,而注入區域(綠色部分)也已摻雜,注入了不同的原子。注意這時候的綠色和之前已經有所不同。

晶體管就緒:至此,晶體管已經基本完成。在絕緣材(品紅色)上蝕刻出三個孔洞,并填充銅,以便和其它晶體管互連。

電鍍:在晶圓上電鍍一層硫酸銅,將銅離子沉淀到晶體管上。銅離子會從正極(陽極)走向負極(陰極)。

銅層:電鍍完成后,銅離子沉積在晶圓表面,形成一個薄薄的銅層。

拋光:將多余的銅拋光掉,也就是磨光晶圓表面。

金屬層:在不同晶體管之間形成復合互連金屬層,具體布局取決于相應處理器所需要的不同功能性。

晶圓測試:內核級別,大約10毫米/0.5英寸。圖中是晶圓的局部,正在接受第一次功能性測試,使用參考電路圖案和每一塊芯片進行對比。

晶圓切片(Slicing):晶圓級別,300毫米/12英寸。將晶圓切割成塊,每一塊就是一個處理器的內核(Die)

丟棄瑕疵內核:晶圓級別。測試過程中發現的有瑕疵的內核被拋棄,留下完好的準備進入下一步

單個內核:內核級別。從晶圓上切割下來的單個內核,這里展示的是Core i7的核心

封裝:封裝級別,20毫米/1英寸。襯底(基片)、內核、散熱片堆疊在一起,就形成了我們看到的處理器的樣子。襯底(綠色)相當于一個底座,并為處理器內核提供電氣與機械界面,便于與PC系統的其它部分交互。散熱片(銀色)就是負責內核散熱的了

至此就得到完整的處理器了(這里是一顆Core i7)喜歡就訂閱我吧,數碼GO,你身邊的趣味數碼分享家。

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