
半导体晶圆制造的基本原理,主要是将经过精密设计的电路,藉由光罩逐层(Layer by Layer)的转移至矽晶圆上,以制造出所需的IC产品。主要的加工步骤包括化学清洗(Chemical clean)、氧化∕薄膜沈积(Oxidation∕Metal deposition)、光罩投影(Photolithography)、蚀刻(Etching)、离子植入(Ion implant)、扩散(Diffuse)、光阻去除、检验与量测等[34],总加工步骤随著历年曝光方式的改变及线路线宽的减少而与日遽增。以动态随机存取记忆体(DRAM)为例,制作过程非常困难且繁复,如将量测与检验等步骤纳入考量,总制程步骤已超过五百道以上。
晶圆制造的基本流程,是将矽晶圆投入制程中,经过化学清洗、氧化∕薄膜沈积等程序后,会於矽晶圆表面形成一层矽氧化膜,此薄膜经过上光阻液、并配合光罩於黄光区进行曝光、显影,就可将光罩上的电路图移转至矽晶圆上。经过特殊光线照射后的光阻液会产生变化,使得此部份的光阻液可利用化学药品或腐蚀性气体去除而露出矽氧化膜,此为蚀刻(Etching)过程。露出的矽氧化膜经离子植入制程,於晶圆表面植入硼、砷和磷等离子,以形成半导体电子元件。接下来以金属贱镀的方式,於晶圆表面贱镀能够导电的金属层,以连接电子元件,并以表面绝缘保护,就可完成其中一个层(Layer)的制造。如此一层一层的层叠架构,就可将电路图完全的移转至矽晶圆上,完成所制造的IC产品,不同功能的IC产品所需的层数也不相同,视其复杂度而定。以下便针对上述几个单元制作略述其制造、生产特性以及所使用的设备。
不吃鱼挺 科技 :
对华为的禁令不是偶然,因为美国想要的正是芯片的垄断性优势,从而长久掌握 科技 主导的地位!从芯片设计到制造生产都拥有绝对的核心技术。而华为的出现彻底打破了高通对市场的独占,这是他们所不允许的“公平竞争”…
【…这样做的后果却只会让中国自给自足。】
微软创始人比尔盖茨对于制裁华为的禁令在的采访中这样表示。
造芯重中之重之一,半导体基础材料硅晶圆,是硅晶柱通过钻石刀片切割而出的晶圆片,尺寸越大生产难度越高。国内虽然需求量巨大,长期以来大多仰赖进口,而大尺寸技术由日本企业垄断。目前国产技术掌握的是小尺寸的量产,大尺寸的8寸和12寸的自产率仍很低。
新进展:上海新升12英寸硅晶圆技术并通过中芯国际的验证,虽然产能较低,但这是国产硅晶圆厂商的崛起!
而更艰难的是光刻工艺,正是华为栽跟头的“卡脖勒颈”之处!最新的NA EUV光刻技术为进军3nm工艺制程而准备,而中芯国际迟迟无法引进EUV光刻机,虽然突破达N+1工艺功耗可以接近7nm,但性能还无法到达,7nm也无法量产,更别说5nm的掘进…台积电和中芯都同样受到美国技术制约,高端光刻机也只有阿斯麦的全球唯一…所以开放7nm之时应该也是3nm商用之时,华为麒麟估计将被迫拉后成隔代产品…
“卡脖子”正是迫使努力的“鼓舞”!
国产造芯在紧追国际脚步的同时,更迈向 探索 新方向的突破!——石墨烯技术可以说是全球同时起步。硅晶圆片在日渐精细的工艺制程下,终要到达它的物理极限,据了解其极致点或是1nm,即使能生产也要考虑到良品率问题!而石墨烯的碳基晶圆被誉为是下一个芯片材料的替换品——国产8英寸石墨烯晶圆实现了小批量生产!
石墨烯被誉为在无数的纳米材料中最薄达0.335纳米!有多薄?一根头发丝的20万分之一,难以置信,这么细都让人类发现了,那既然发现了就得拿来用!
石墨烯造芯片,怎么造?能否达到硅晶圆的级别,因为麒麟9000上可是塞了153亿颗晶体管!
据悉:使用石墨烯碳基晶圆制造芯片性能将会是硅基芯片的10倍以上,更重要的是功耗更低——提高性能同时减少发热量正是手机的极致追求…
而工艺制程上 的推测是28nm的碳基芯片就可以达到7nm的硅基芯片的水平,足足拉近了两代技术,而国产成熟制程可以达到14nm…也就是可以不使用极紫外光光刻机也能达到5nm的级别,论制造消耗也将降低很大的成本支出!
石墨烯材料如此神奇,据悉:在导电性上更是比硅强100倍,导热也比铜高10倍等等优势…都足以表明这是非常有潜力的半导体材料,但为何至今不推广使用?因为:贵!——据悉其价格高达5000元/克!
但价格绝对不是阻挡前进的脚步,关键在于技术,目前的水平在石墨烯提纯上依旧有很多杂质,所以还无法像硅晶柱一般量产,但国产8寸石墨烯晶圆的成功试产,也代表着一次成功的突破,完全足够作为国产技术的先进招牌!
并且据统计关于石墨烯领域的研究,国产研发已拥有37521件专利,占全球67%位居世界第一!
新领域的 探索 ,从被动到主动。掌握一项核心技术就获得一片领域的话语权,拥有技术的优势就能让所谓的禁令无效化,只有加强自研能力才能不再被牵着鼻子走——既然无法获得别人发挥到极致的技术,那就 探索 新技术自己去极致的发挥!
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