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芯片是若何从设计到成品的全过程_芯片_疆土

雨夜梧桐 2024-12-11 15:27:12 0

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芯片效果图

首先,什么是芯片?英文简称IC,全称Integrated Circuit,是指载有集成电路的半导体元件。

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少说废话,进入正题,芯片奥妙之旅开始。

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(图片来自网络侵删)

芯片设计一共分为3步:第一步,设计;第二步,生产;第三步:封装;

芯片出身第一步:设计

包括数字电路设计和仿照电路设计;

数字电路设计:紧张包括3个阶段。

Verilog硬件描述措辞

第一阶段数字电路设计阶端。
紧张是根据芯片功能涉及的协议,数字设计职员用VHDL措辞或者是verilog措辞来完成逻辑功能,常用的措辞输入工具包括SUMMIT VISUALHDL和MENTOR RENIOR,数字逻辑设计完成,第二阶段数字仿真,常见数字仿真软件包括,Verilog:CADENCE Verolig-XL;

FPGA平台

第三阶段FPGA验证阶段,搭建FPGA平台(常见FPGA开拓平台被Altera Quartus II和Xilinx ISE两家垄断,还包括EDA协同软件Quartus II+ModelSim+FPGA Compiler II等),然后验证数字逻辑功能能否实现,如果没问题,致辞芯片的数字电路部分设计完成。

仿照电路设计:紧张包括CDR,锁相环,EQ均衡设计,PLL设计,Phy设计,驱动电路设计,外围电路设计,防ESD设计等,芯片封装设计,芯片管脚封装,仿照仿真等,常用软件包括Cadence等;

cadence仿照电路设计(示例)

芯片版图Layout阶段:常用电路及版图设计工具软件包括Virtuoso (Cadence), 版图物理验证工具:Calibre(Mentor),版图参数提取工具:Star-RC(synopsys),电路仿真工具:Hspice(Synopsys) , ALPS(华大九天,海内)等,芯片的版图和PCB layout远不一样,难度大几十倍,至此设计阶段完成。

芯片版图

芯片出身第二步:生产制造

紧张流程包括:

1、沙子提纯,高温拉出硅晶柱,形成硅锭子,见下图:

单晶硅

2、切割形成等厚的硅片,叫晶圆,业界俗称Wafer,见下图:

被切割后的晶圆

3、光刻,包括涂光刻胶,放掩膜版,紫外线曝光(利用ASML光刻机),蚀刻(中微半导体达到5nm水平),显影等过程,见下图:

紫外光曝光过程

显影工艺

4、掺杂,工艺是离子注入,授予硅以晶体管特性,去除光刻胶等;

离子注入工艺

重复匀胶,曝光,离子注入

5、添补铜,形成功能集成电路,再涂胶,再沉铜,终极形成几十层由铜组成的电路网路;

制作铜连接线

6、封装测试,包括晶圆切片,封装、测试、包装,见下图:

晶圆切片,形成die(晶片晶圆体)

Die进行封装

封盖,保护晶片不受污染和毁坏

7、包装,到此芯片从沙子到成品全流程结束,可以卖个终端厂商了,见下图:

包装成品

实在真实的芯片制造过程比这繁芜的多,每颗芯片最少集成上千万个晶体管,正是这一个个晶体管终极组成了芯片,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、封装的一些大略科普知识。

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