為什麼說造晶片比造原子彈難多了 晶片生產過程是怎樣的

2023-06-05 11:56:11 3

　　說造晶片比原子彈其實更多的是說客觀性的，晶片是一個完整的產業鏈，需要多方面合作，那麼，晶片生產過程是怎樣的？下面小編就帶來介紹。

　　為什麼說造晶片比造原子彈難多了

　　雖然都是高科技下的產物，但晶片相對於原子彈來說，還需要國際合作及產業鏈，並不是獨立工程。

　　造一顆普通原子彈大概需要15公斤的濃縮鈾，提取一公斤的武器級的濃縮鈾大概需要200噸的油礦，也就是需要三千噸的油礦;

　　晶片完全不一樣，它是一個產業鏈，涉及到很多行業，比如機械、電子、冶金、化工、材料等等;半導體晶片製造環節用到的一臺設備光刻機，全球目前只有荷蘭一家公司能做，但是需要兩千多家廠商給它提供零部件;

　　晶片沒有辦法建立完全本地化的產業鏈，它是一個國際合作的產物。

　　晶片生產過程是怎樣的

　　將單晶矽切片打磨形成晶圓，在晶圓上，採用一定的工藝將電路中所需要的電晶體、電阻、電容和電感等元件及布線刻畫在晶圓上，就形成了集成電路(integrated circuit，IC)，通過對集成電路封裝測試便形成了晶片。

　　一、IC設計

　　半導體行業發展到現階段，已經形成了IC設計和IC製造分離的模式，主要原因是建設IC製造廠需要花費高達數億甚至數十億美元的巨額投資，並且生產工藝日趨複雜，所以當前半導體行業便形成了IC設計和IC製造的專業化分工模式。

　　從事IC設計的公司一般被稱為「Fabless」(Fabrication(製造)和less(無、沒有)的組合)，其只負責設計與銷售，不負責製造，手機廠商中的華為、蘋果、小米以及高通和聯發科，都屬於Fabless。

　　IC製造的過程就如同蓋房子一樣，Fabless負責房子的設計部分。

　　IC設計可分成幾個步驟，依序為：規格制定→邏輯設計→電路布局→布局後模擬→光罩製作。

　　規格制定

　　需求端與IC設計工程師對接，並開出需要的IC的規格，以確定IC的功能、IC封裝及管腳定義等，而後IC設計工程師開始設計。

　　邏輯設計

　　通過EDA軟體的幫助，工程師完成邏輯設計圖。

　　電路布局

　　將邏輯設計圖轉化為電路圖。

　　布局後模擬

　　經由軟體測試，試驗電路是否符合要求。

　　光罩製作

　　電路圖完成測試後，將電路製作成一片片光罩，完成後的光罩送往IC製造公司。

　　二、IC製造

　　IC的線路布局由Fabless設計好之後，就交由Foundry來對晶圓進行加工，將光罩上的電路加工到晶圓上。

　　我們常說的臺積電就是最為典型的Foundry，他們專注晶片製造，發展相關的工藝和製程，Foundry廠商其實就是Fabless廠商的代工方，俗稱「代工廠」。

　　加工晶圓時，可以簡單分成幾個步驟，依序為：金屬濺鍍→塗布光阻→蝕刻技術→光阻去除。雖然在實際製造時，製造步驟會複雜的多，使用的材料也有所不同，但是大體上皆採用類似的原理。

　　金屬濺鍍

　　將金屬材料均勻灑在晶圓片上，形成薄膜。

　　塗布光阻

　　先將光阻材料放在晶圓片上，透過光罩將光束打在不要的部分上，破壞光阻材料結構，再以化學藥劑將被破壞的材料洗去。

　　蝕刻技術

　　將沒有受光阻保護的矽晶圓，以離子束蝕刻。

　　光阻去除

　　使用去光阻液將剩下的光阻溶解掉，如此便完成一次流程。

　　最後便會在一整片晶圓上完成很多IC，接下來只要將完成的方形IC剪下，便可送到封裝廠做封裝測試。

　　三、封裝測試

　　經過漫長的流程，從設計到製造，終於獲得一顆IC。然而現在的IC相當小且薄，如果不施加保護，會被輕易的刮傷損壞。此外，因為晶片的尺寸微小，如果不用一個較大尺寸的外殼，將不易於安置在電路板上。因此需要對IC進行封裝。

　　目前常見的封裝方式有兩種，一種是電動玩具內常見的，黑色長得像蜈蚣的DIP封裝，另一種為購買盒裝CPU時常見的BGA封裝。

　　完成封裝後，便要進入測試的階段，在這個階段便要確認封裝完成的晶片是否能正常的工作，正確無誤之後便可出貨給組裝廠，做成電子產品。至此，晶片便完成了整個生產的任務。

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