光刻機來了 聊聊芯片製造那些事

2018年5月22日,看到了一條關於長江存儲採購首臺光刻機的新聞。平時確實孤陋寡聞,第一次看到“荷蘭阿斯麥公司(ASML)”。喉子查閱了很多資料,才知道,芯片製造是這麼回事,就和大家分享一下芯片製造那些事。

光刻機來了 聊聊芯片製造那些事

圖片來自網絡

製造一個產品,首先要有生產這個產品的工具。製造芯片同樣需要工具,而阿斯麥公司生產的工具就是用於製造芯片。

經過喉子深入經致的研究,弄懂了一些皮毛,一起來看看芯片製作的流程吧。

一、製造硅晶圓

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硅晶圓的製造流程

二、做線路圖

這個就是理工學者的專利了,他們先畫一個電路圖出來,當然,實際的比這個複雜得多,反正外行看一遍就基本是我是誰,我在哪的感覺。這個電路圖最終是要應用到芯片上去的。

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圖片來自網絡

電路圖畫出來,再拿到電腦上去模擬一下,這個圖有沒有什麼不妥的地方,有就改。。。

三、開始製作

光刻機來了 聊聊芯片製造那些事

輪到光刻核上場了,大傢伙長這樣。圖片來自網絡

製作的過程就是先在硅晶圓上塗上一層膜(別問我什麼膜,我也不知道,但是薄膜是個悲情角色),然後再塗上一層東西,叫“光阻”(光阻光阻,故名思意,就是阻斷光線的東西)。現在有個牛掰的東西要上場了,那就是光罩。光罩下面的硅晶圓對上面的光罩說,大哥,你要罩著我。光罩說,沒問題,大哥罩著你。

結果,這光罩能力差點,沒罩住,沒罩住的部分是什麼呢,那就是我們之前說的電路圖的一部分,光罩沒罩住的那個空隙是漏光的。竹板這麼一打,不是,是光源這麼一照,就把那一部分電圖直接往硅晶圓射過去了,但是硅晶圓上還有一層薄膜呀,這位可憐的替罪羊薄膜同志,就讓那一部分電路圖給照上了,搞了個紋身。。。。

這個時候,光刻機會象電視劇裡一樣大喊:劈錯了,再劈。這次硅晶圓已以又披了了一層薄膜(這裡要強調一下,每一層蒲層材質都不一樣,為什麼,我不知道),如此反覆多次,就將一大張電路一次一小塊,一塊就是一層薄層,一點一點的弄到了硅晶圓上。這個過程,我想了很久,這樣給大家做個比喻,也不知對不對,比如說我們把電路圖畫到了一張A3紙上,但這紙太大了,我們就把這A3紙對摺幾次,是不是就變小了,之後再把它壓得很薄,反正就那麼回事。。

光刻機來了 聊聊芯片製造那些事

硅晶圓被光刻機蹂躪的過程。。。

當然,這個過程很複雜,比如說每次硅晶圓被光刻機劈過以後,還要洗洗身上的光阻什麼的,這裡做了解就行了,別深究。我在寫的時候,腦筯裡是一團漿糊。。。。

光刻機來了 聊聊芯片製造那些事

被光刻機蹂躪過的硅晶圓大概就變成了這個樣子,圖片來自網絡

光刻機來了 聊聊芯片製造那些事

或者是這樣子

四、封裝

芯片做好了,但它就是個裸體,得給它穿衣服,這衣服主要目的就是保證它安全,不受傷害,還要透氣,說話不受影響什麼什麼的。

光刻機來了 聊聊芯片製造那些事

圖片來自網絡

專業的話描述封裝是這樣的:封裝起著安放、固定、密封、保護芯片和增強導熱性能的作用,而且還是溝通芯片內部世界與外部電路的橋樑——芯片上的接點用導線連接到封裝外殼的引腳上,這些引腳又通過印刷電路板上的導線與其他器件建立連接。因此,對於很多集成電路產品而言,封裝技術都是非常關鍵的一環。

光刻機來了 聊聊芯片製造那些事

穿戴完整的芯片,是不是很帥氣?圖片來自網絡

五、關於光刻機

以前,我們經常看到一些新聞說,國產的CPU龍芯之類的,怎麼生產都達不到國外的技術,為什麼呢?就是因為光刻機。

有一個《瓦森納協定》又稱瓦森納安排機制,全稱為《關於常規武器和兩用物品及技術出口控制的瓦森納協定》(以下簡稱“瓦森納協會”),“瓦森納協會”有美國、日本、英國、俄羅斯等40個成員國組成(要知道詳情的可以搜索瞭解)。當時就這幾十個成員國抱團玩,會長就是美國。而“瓦森納協會”的一條制度就:不能把“瓦森納協會”成員所持有的高精尖技術給中國,誰要是不聽話敢私下給,會長就會出來幹予。

以前,咱們國家窮,具體不說了,反正我們都知道。沒有技術,怎麼辦,自力更深唄,但是技術不行,自己生的光刻機達不到國外的技術,人家都可以用7納米了,國內的技術還在80-90納米之前徘徊(這個數據如果不對請留言指正)。所謂工欲善其事必先利其器,咱們國家是器不行,想象一樣,在一張同樣大的紙上畫圖,人家現在都用0.7毫米的筆芯畫,而咱們中國還在用9毫米的筆芯畫,一張紙上,用9毫米筆芯畫不了幾條線就畫不下了,技術差得太遠。

這樣一說,大家就明白了,為什麼一些品牌手機的CPU要找廠家代工了,這個代工的廠家就是手上有設備,還是先進的設備,而咱們國家沒有,不找人代工還能幹嘛。而且,這代工的還不能代工涉及軍事這方面的(好象有瞄到過,一腦袋漿糊中,說得不對的請諒解)。所以,華為可以自己設置CPU的電路,但是生產就得找臺積電代工。

但是!我要強調一下,現在咱們國家有錢了,有實力了,一些技術還領先全球了,在國際上說得上話了,看看這兩年,對面的灣灣同學,經常接到絕交的通知,就是因為咱們國家在國際上的地位不斷的提高。

同樣的,這一次,阿斯麥公司也願意出售最先進的EUV(極紫外線)光刻機給咱們了。用阿斯麥公司發言人在這次向我國出售光刻機時表示“阿斯麥對包括中國客戶在內的全球客戶都一視同仁。而且,向中國出售EUV光刻機並沒有違反《瓦森納協定》”。如果不是祖國強大了,我們也不知要多久才能拿到這個設備。

終於寫完了,希望各位看官大大還滿意。


最後說一下:喉子小青無論在網絡上,還是生活中,都是一個小角色。一邊學習,一邊分享,正如我自己說的,以低端的眼光看待身邊事。如果有什麼說得不對的不好的,還請高抬貴手,同時也請留言批評指正。您的批評就是我的動力,您的指正就是我學習的方向。


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