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2019-08-30

113彩票、制造与封测(一)-钢网清洗机合明科技

发布者:合明科技 ; 浏览次数:219

113彩票的设计、制造与封测(一)-113彩票合明科技


文章来源:中国仪器仪表行业协会

文章关键词导读:113彩票、半导体、113彩票、半导体封测、PCBA线路板113彩票


导读:

113彩票由集成电路经过设计、制造、封装分一系列操作后形成,一般来说,集成电路更着重电路的设计和布局布线,而113彩票更看重电路的集成、生产和封装这三大环节。但在日常生活中,“集成电路”和“113彩票”两者常常被当做同一概念使用。


一、113彩票设计流程

113彩票制造的过程就如同用乐高盖房子一样,先有113彩票作为地基,再层层往上叠的113彩票制造流程后,就可产出必要的 IC 113彩票(这些会在后面介绍)。然而,没有设计图,拥有再强制造能力都没有用,因此,建筑师的角色相当重要。但是 IC 设计中的建筑师究竟是谁呢?本文接下来要针对 IC 设计做介绍。

在IC生产流程中,IC多又专业IC设计公司进行规划、设计,像是联发科、高通、Intel等知名大厂,都自行设计各自的IC113彩票,提供不同的规格、效能的113彩票给下游厂商选择。因为IC是由各厂自行设计,所以IC设计十分仰赖工程师的技术,工程师的素质影响着一间企业的价值。然而,工程师在设计一颗IC113彩票时候,究竟有哪些步骤?设计流程可以简单分成如下:


1.设计第一步,订立目标

在IC设计中,最重要的步骤就是规格制定。这个步骤就像是设计建筑前,先决定要几间房子、浴室,有什么建筑法规需要遵守,在确定好所有的功能之后再进行设计,这样才不用在花额外的时间进行后续修改。IC设计也需要经过类似的步骤,才能确保设计出来芯片不会有任何差错。

规格制定的第一步便是确定IC的目的、效能为何,对大方向做设定。接着观察有哪些协定要符合,像无线网卡的芯片就需要符合IEEE 8802.11等规范,不然,这芯片将无法和市面上的产品相容,使它无法和其他设备连线。最后则是确立这颗IC的实作方法,将不同功能分配制成不同的单元,并确立不同单元间联结的方法,如此便完成规格的制定。

设计完规格后,接着就是设计芯片的细节了。这个步骤就像初步记下建筑的规画,将整体轮廓描绘出来,方便后续制图。在IC芯片中,便是用硬体描述语言(HDL)将电路描写出来。常使用的HDL有Verilog、VHDL等,藉由程式码便轻易地将一颗IC地功能表达出来。接着就是检查程式功能的正确性并持续修改,直到它满足期望的功能为止。。


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▲ 32 bits 加法器的 Verilog 范例


2.电脑让事情变得容易起来

有了完整规画后,接下来便是画出平面的设计蓝图。在 IC 设计中,逻辑合成这个步骤便是将确定无误的 HDL code,放入电子设计自动化工具(EDA tool),让电脑将 HDL code 转换成逻辑电路,产生如下的电路图。之后,反覆的确定此逻辑闸设计图是否符合规格并修改,直到功能正确为止。


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▲ 控制单元合成后的结果


最后,将合成完的程式码再放入另一套 EDA tool,进行电路布局与绕线(Place And Route)。在经过不断的检测后,便会形成如下的电路图。图中可以看到蓝、红、绿、黄等不同颜色,每种不同的颜色就代表着一张光罩。至于光罩究竟要如何运用呢?


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▲ 常用的演算芯片- FFT 芯片,完成电路布局与绕线的结果


3.层层光罩,叠起一颗芯片

首先,目前已经知道一颗 IC 会产生多张的光罩,这些光罩有上下层的分别,每层有各自的任务。下图为简单的光罩例子,以积体电路中最基本的元件 CMOS 为範例,CMOS 全名为互补式金属氧化物半导体(Complementary metal–oxide–semiconductor),也就是将 NMOS 和 PMOS 两者做结合,形成 CMOS。至于什么是金属氧化物半导体(MOS)?这种在芯片中广泛使用的元件比较难说明,一般读者也较难弄清,在这裡就不多加细究。

下图中,左边就是经过电路布局与绕线后形成的电路图,在前面已经知道每种颜色便代表一张光罩。右边则是将每张光罩摊开的样子。制作是,便由底层开始,依循上一篇 IC 芯片的制造中所提的方法,逐层制作,最后便会产生期望的芯片了。


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至此,对于 IC 设计应该有初步的了解,整体看来就很清楚 IC 设计是一门非常复杂的专业,也多亏了电脑辅助软体的成熟,让 IC 设计得以加速。IC 设计厂十分依赖工程师的智慧,这裡所述的每个步骤都有其专门的知识,皆可独立成多门专业的课程,像是撰写硬体描述语言就不单纯的只需要熟悉程式语言,还需要了解逻辑电路是如何运作、如何将所需的演算法转换成程式、合成软体是如何将程式转换成逻辑闸等问题


二、什么是113彩票?

 在半导体的新闻中,总是会提到以尺寸标示的113彩票厂,如 8 寸或是 12 寸113彩票厂,然而,所谓的113彩票到底是什么东西?其中 8 寸指的是什么部分?要产出大尺寸的113彩票制造又有什么难度呢?以下将逐步介绍半导体最重要的基础——「113彩票」到底是什么

113彩票(wafer),是制造各式电脑芯片的基础。我们可以将芯片制造比拟成用乐高积木盖房子,藉由一层又一层的堆叠,完成自己期望的造型(也就是各式芯片)。然而,如果没有良好的地基,盖出来的房子就会歪来歪去,不合自己所意,为了做出完美的房子,便需要一个平稳的基板。对芯片制造来说,这个基板就是接下来将描述的113彩票。

首先,先回想一下小时候在玩乐高积木时,积木的表面都会有一个一个小小圆型的凸出物,藉由这个构造,我们可将两块积木稳固的叠在一起,且不需使用胶水。芯片制造,也是以类似这样的方式,将后续添加的原子和基板固定在一起。因此,我们需要寻找表面整齐的基板,以满足后续制造所需的条件。

在固体材料中,有一种特殊的晶体结构──单晶(Monocrystalline)。它具有原子一个接着一个紧密排列在一起的特性,可以形成一个平整的原子表层。因此,采用单晶做成113彩票,便可以满足以上的需求。然而,该如何产生这样的材料呢,主要有二个步骤,分别为纯化以及拉晶,之后便能完成这样的材料

1.如何制造单晶的113彩票

纯化分成两个阶段,第一步是冶金级纯化,此一过程主要是加入碳,以氧化还原的方式,将氧化硅转换成 98%  以上纯度的硅。大部份的金属提炼,像是铁或铜等金属,皆是采用这样的方式获得足够纯度的金属。但是,98%  对于芯片制造来说依旧不够,仍需要进一步提升。因此,将再进一步采用西门子制程(Siemens  process)作纯化,如此,将获得半导体制程所需的高纯度多晶硅。


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▲ 硅柱制造流程(Source: Wikipedia)


接着,就是拉晶的步骤。首先,将前面所获得的高纯度多晶硅融化,形成液态的硅。之后,以单晶的硅种(seed)和液体表面接触,一边旋转一边缓慢的向上拉起。至于为何需要单晶的硅种,是因为硅原子排列就和人排队一样,会需要排头让后来的人该如何正确的排列,硅种便是重要的排头,让后来的原子知道该如何排队。最后,待离开液面的硅原子凝固后,排列整齐的单晶硅柱便完成了。


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 ▲ 单晶硅柱(Souse:Wikipedia)


然而,8寸、12寸又代表什么东西呢?他指的是我们产生的晶柱,长得像铅笔笔桿的部分,表面经过处理并切成薄圆片后的直径。至于制造大尺寸113彩票又有什么难度呢?如前面所说,晶柱的制作过程就像是在做棉花糖一样,一边旋转一边成型。有制作过棉花糖的话,应该都知道要做出大而且扎实的棉花糖是相当困难的,而拉晶的过程也是一样,旋转拉起的速度以及温度的控制都会影响到晶柱的品质。也因此,尺寸愈大时,拉晶对速度与温度的要求就更高,因此要做出高品质  12 寸113彩票的难度就比 8 寸113彩票还来得高。

只是,一整条的硅柱并无法做成芯片制造的基板,为了产生一片一片的硅晶圆,接着需要以钻石刀将硅晶柱横向切成圆片,圆片再经由抛光便可形成芯片制造所需的硅晶圆。经过这么多步骤,芯片基板的制造便大功告成,下一步便是堆叠房子的步骤,也就是芯片制造。至于该如何制作芯片呢?



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以上为本公司一些经验的累积,因工艺问题内容广泛,没有面面俱到,只对常见问题作分析,随着电子产业的不断更新换代,新的工艺问题也不断出现,本公司自成立以来不断的追求产品的创新,做到与时俱进,熟悉各种生产复杂工艺,能为各种客户提供全方位的援助。


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