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芯片常识分享_芯片_晶圆

少女玫瑰心 2024-11-30 11:37:25 0

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相信很多不是芯片行业的人,听到芯片两个字以为很高等,很厉害。
与高薪,金领等划等号。
有些对芯片有些兴趣的条友,也想网长进修学习,结果,搜了一堆,看到的要么是很专业的先容,要么不是自己想要的那种,获取的知识很有限且零散。

我从事芯片这行业韶光不算长,也不短,大概7年有余,紧张是做质量这块事情,在封测厂和芯片设计公司都做过几年,对这行业还是有一定的理解。

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非行业人,我以为初步理解以下知识就够了,至少不会与大众在互换时过于离谱。
以下梳理为个人总结,仅供学习参考。

芯片的分类

芯片是个很笼统的观点,用场也很广泛,可以这么讲,基本上所有的你见过的电子产品都包含芯片,只是多少的问题。
比如,耳机,可能只有少数几个不同功能的芯片;再者,像手机,就有几十个芯片了;夸年夜点的,如汽车,里面多达上千个芯片。
这就可以理解为什么现在有那么多公司想做汽车类的芯片,由于需求量大,单价高,赢利嘛。

大略说几个分类:

按照用场可以分为:电源类,存储类,射频类,传感器类等。
这是很大类的讲法,还可以更细分。
比如存储类的,我们买手机常常会看到的商家宣扬存储参数是12+256G,啥意思呢,前面12,是ROM的容量,代表12G,是存储的一种,普通点讲代表手机运行时给多少空间它去运算,容量越大,给的自由越多,自由运行起来越流畅,便是我们口语讲的手机“卡不卡”。
后面的256G,是存储数据的Flash。
这个普通的讲就好比你的家大不大,越大代表你能装到东西越多。
你手机是不是常常收到内存不敷,请删除XX信息的提示,那就解释你的存储容量不足了。
当然Flash里面还可以进一步细分,如NOR flash, NAND flash,这个就繁芜了,这里不展开。

还可以按处理旗子暗记的不同,分为数字芯片,仿照芯片。
数字芯片,大略说便是里面处理的数据都是0,1这些,不连续。
仿照芯片,比拟的,就好理解了,连续的数据。

当然还有很多其它的分类方法。
(感兴趣想理解的可以自行搜索“芯片分类” )

知道了这些后,下次如果要问你做芯片的同学,至少要问 “你们是做哪一类的芯片”。
相信你同学听到后就不会笑话了。

不同类别的芯片(仅部分)

说完芯片的分类,那芯片究竟如何一步步做出来的呢?如果详细展开来讲,工序会非常多,超过很多学科的知识,非业内牛人也很难从头到尾讲清楚。
对芯片小白,我们大体上知道以下流程即可。

芯片工艺流程

以常规的普通芯片为例:

1.沙子---> 2.单晶硅 ---> 3.晶圆片 ---> 4.晶圆片测试 --->5.IC封装 --->6. IC测试

(1.沙子---> 2.单晶硅)

是单晶硅厂家干的活。

浸染:把大自然的原材料(紧张身分二氧化硅)提炼出高纯度的硅(硅棒),并且切成一片片的裸晶圆片。

硅棒示意图

硅棒切割成一片片的裸晶圆片

这里要解释,我们海内单晶硅生产厂家制造的单晶硅不一定能用于芯片后面的制程。
紧张缘故原由是单晶硅的纯度达不到制造晶圆片的基准线。
常日光伏家当的硅纯度是5个9,即99.999%以上。
而制造晶圆所需的硅纯度是9个9,即99.9999999%以上。
最前辈的芯片工艺乃至更高,达到11个9,即99.999999999%。
硅纯度越高,制造晶圆时,良品率相对也会越高(其它成分相同的情形下)。
引申一个问题:为什么要良品率那么高呢,我良率低一点弗成吗?(感兴趣的可以留言谈论)

部分单晶硅厂家,来源平台搜索结果

其余要理解的是单晶硅的尺寸。
目前行业主流的是8inch, 12 inch两种,也有6寸等一些小尺寸的。
数字大小与圆柱状的粗细大小直接关联。
一样平常来讲,尺寸越大,须要的生产技能越高。

(2.单晶硅 ---> 3.晶圆片)

便是FAB,也便是晶圆厂干的活。
紧张浸染便是把一片片的裸硅片按照设计公司的图纸加工成有电路的晶圆片,这时晶圆片经由测试筛选,合格的晶粒就具有一定的利用功能了。

在生产过程中,须要重点提到以下三样东西:

a. Mask,光掩膜版。
工厂将IC设计公司的电路图首先缩小到一块很小的Mask中,后面利用繁芜光学事理,将这些图形投射到晶圆上。
一样平常一个芯片都会有多个Mask,制造过程中,不同的mask对应不同的电路图构造。

b. 光刻机。
前面提到将Mask上缩小的电路图映射到晶圆上,便是利用的这种设备。
我们海内目前被限定的紧张便是在这块。
相信不久的将来我们一定可以制造高真个光刻机。

c. 光刻胶。
我们前面提到图形投射到晶圆上,不是投射到裸硅片上,而是须要在光刻前先涂抹一层光刻胶。
这种材质有个很显著的特色,便是对光特殊敏感,被光照射的地方发生化学反应,很随意马虎被一些其它药剂冲洗掉,从而形成各种不同的图形电路。

当然晶圆片制造是全体半导体行业中工序最多,也是最繁芜的一环,还会涉及很多的设备,材料,会用到很多的物理,化学反应事理,一些新的开拓材料也会根据工艺的哀求投入利用,以实现某些功能。

某型号光刻胶

(3.晶圆片 ---> 4.晶圆片测试)

这个是晶圆测试厂要干的活。
紧张浸染是检测生产好的晶圆是否知足IC设计公司的各项参数功能,将不合格的晶粒第一韶光剔除,以节省后续的加工本钱。
当然还有一个浸染,便是确认FAB厂有无重大非常。
一样平常来说,如果某几片wafer良率过于低,就须要特殊剖析确认是否是制造造成的非常。

工程师正在做晶圆测试前的准备事情

(4.晶圆片测试 --->5.IC封装)

这个是封装厂干的活。
紧张浸染便是两个:

a. 将一粒粒的裸晶粒通过物理连线办法,与对应的载体,如基板,框架进行线路连接。

b. 上述a完成后,连接的线路以及裸晶粒由于很薄弱,随意马虎被外界各种材料碰到,或者环境中的ESD等击穿损伤,以是须要利用一些树脂材料融化后把它们包裹保护起来。

特殊指出,我国在这块领域没有卡脖子,有很多精良的封装厂在国际中的排名都不差。

焊线(或打线)过程,将晶粒与载体物理连接

封装完成后的效果图

(5.IC封装 --->6. IC测试)

这个是成品测试厂干的活。
紧张浸染便是测试芯片终极的物理形态是否知足设计的各项功能参数。
测试不合格的直接当不良品处理掉。

这里特殊指出,因芯片所运用的环境不一样,测试的条件也会有差异。
比如芯片终极运用到车载上,那就必须抗住高温,低温的环境,在测试时,机台就会设置对应的测试温度,仿照芯片在该环境下的功能结果是否正常。

某测试设备正在进行IC成品的测试

末了,在说几个业内工厂设置的做法:

a. 有很多国际大厂,如三星等,上述所有的工艺流程都做,叫IDM企业。
大略讲,便是一条龙做事,自己设计,制造,封装,测试,末了直接用到自家的产品上。
好处便是可以有效的掌握本钱,减少核心技能透露的风险。

b. 海内很多IC设计公司都是fabless模式,及自己只卖力设计和发卖,晶圆制造和封装测试委托给专业的制造厂。

c. 大部分海内做封装业务的厂商,轻微有些实力的,一样平常也会做测试这块业务,这种叫turn-key模式。
业务范围再大点的,也会把前端晶圆测试业务席卷进去。

d. 海内也有专门只做第三方测试的工厂。
此处不点名,有兴趣自己搜索很随意马虎获取。

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