Fabricación de chips: la metamorfosis de un grano de arena

En el corazón de los teléfonos inteligentes, las computadoras y los automóviles son chips ocultos del tamaño de las uñas. Están formados por circuitos miles de veces más delgados que un cabello humano, y el proceso de fabricación es como tallar una megaciudad en un grano de arroz. El siguiente es todo el proceso del chip desde la arena de sílice hasta el producto terminado:

Fase 1: Diseñe el plan

Diseño de IC

Design House (Design House) Use el software para dibujar diagramas de circuito y completar el diseño de miles de millones de transistores

Tape Out: Los datos de diseño final se entregan a la fábrica de máscara

3. Fabricación de máscara

La máquina de litografía graba el patrón de circuito en la placa de cuarzo (Photomask)

Un conjunto de chips avanzados requiere 80-120 máscaras, cada una con un costo de más de $ 50,000

Fase 2: Grabado a nanoescala del Fab (Fab).

Preparación de materias primas

Purificación de silicio: la arena y la grava se funden en lingotes de silicio de 99.9999% de pureza (lingote)

Porte de obleas: los lingotes de silicio se cortan en obleas de 0,7 mm de espesor (obleas), tamaño principal de 300 mm (12 pulgadas)

Ciclo de fabricación del núcleo (repeticiones 40-100)

Oxidación/deposición: oxidación de alta temperatura para formar una capa aislante (oxidación)

Películas de deposición de vapor (CVD/PVD)

Litografía: el "paso del alma" de las chips:

Fotorresistencia → Litho → Desarrollo

Grabado gráfico:

Grabar el área expuesta con plasma (grabado)

La implantación de iones altera las propiedades semiconductoras (implantación de iones)

Lave y retire el pegamento:

Eliminación de fotorresistentes

Limpieza

0040-01973 Rev.004 Radiance inferior de cámara 200 mm RTPW

Fase 3: Prueba y embalaje

Prueba de CP:

La estación de la sonda contacta los pasadores de chip a la pantalla para circuitos fallidos (prueba WAT)

Los chips malos están marcados como puntos de tinta (marcado de tinta)

Corta el paquete:

(Die Bonding), (enlace de alambre), (paquete)

El corte láser de obleas en fábricas de embalaje de chips independientes se lleva a cabo (cortesía)

La prueba definitiva:

Prueba FT: simula el entorno de trabajo real

Prueba de quemaduras: envejecimiento de alta temperatura y alta presión para detectar una falla temprana

0040-31942 Cuerpo de cámara, grabado, óxido, alimento de gas lateral

Una cifrado digital para la fabricación de chips

Términos	Figuras clave
Oblea	La oblea de 12 pulgadas puede cortar 500+ chips
Habitación limpia	La limpieza del aire es 1,000 veces mayor que la de la sala de operaciones
Tiempo	Se tarda unos 3 meses desde la arena de sílice hasta el producto terminado
Costo	El fabuloso de 5 nm cuesta $ 20 mil millones

La fabricación de chips es una maravilla de la física y la ingeniería: manipula los átomos en la nanoescala y transmite información con cables 100 veces más delgados que la seda de araña. Cuando lee este artículo en su teléfono móvil, está sosteniendo la creación más sofisticada de la humanidad en la palma de su mano, esta "sinfonía basada en silicio" con decenas de miles de millones de transistores, que es la cristalización de la ciencia y la tecnología después de las rigurosas pruebas de miles de procesos.