你知道沙子是怎么變成芯片的嗎?
沙子在變成芯片之前,需要先經歷1000多攝氏度的高溫千錘百煉。
接著,高溫對沙子進行提純,獲得單晶硅錠且純度不低于99.9999%。然后,再對提純后的單晶硅錠進行研磨、拋光、清洗,切割成不足一毫米的晶圓。
半導體使用的單晶硅片在9N(99.9999999%)-11N(99.999999999%)左右,即純度要求最低是光伏單晶硅片的1000倍。
為了適應各式各樣的芯片要求,硅片結構上還出現了多種形態。大致為以下三種——
接著,硅晶棒在經過研磨,拋光,切片后,形成硅晶圓片,也就是晶圓;而晶圓再通過光刻的技術,雕刻出多達幾十億個晶體管和線路。單晶硅除了用在芯片外,還能用于太陽能電池。目前,我國已成為全球最大的單晶硅生產國,我國單晶硅片產能占全球比例為97.6%。
而晶圓在進行光刻之前,需要先涂抹光刻膠;讓紫外線透過印有線路的掩膜,照射硅晶圓刻出電路圖,并通過藥液和超聲波振動,將放置刻蝕槽中的晶圓凱刻出細至5-6納米的溝,這過程需要不斷重復多達幾十遍。緊接著,再進行清除,溶解,蝕刻完成,露出一個個光刻后的凹槽;后續再經歷摻雜,晶圓切片,封裝,包裝,成品測試。
最終,一顆經歷千錘百煉的芯片就這樣出爐了。
芯片制造過程——光刻機的作用
在芯片制造各個環節中,光刻是芯片制作最為艱難的一步。其難點在于光刻機的性能,它決定了芯片制作的成率以及性能。
可以說,光刻機是制造芯片的核心裝備,這種可以一個接一個把所有圖案都投射到晶圓上,誤差還保持在幾十分之一微米的范圍內的神奇設備,早在20世紀70年代就已經存在。而針對光刻機的研究,則在60年代就已開始。
光刻機的迭代,從接觸式掩模光刻機 、步進式掃描光刻機,到電子束曝光,電子束直寫機——EUV光刻機的出現。在光刻機這個戰場上,自始至終只有三個玩家能持續走下去,那就是荷蘭的ASML、日本的尼康和佳能。
目前,我國正面臨美國全面封鎖禁止芯片自主的局面。中國雖然已研制出屬于自己的SMEE光刻機——上海微電子,但目前只能實現90nm工藝制程,與ASML的7nm的制程差距不小。
值得肯定的是,我國已經走在了從無到有的道路上!屏幕前的你認為我國能突破封鎖,實現光刻機自由嗎?相信能的,可以在上面的視頻發彈幕或者評論,分享你的觀點。