Как производят микрочипы: подробный разбор работы полупроводникового завода

От кремниевой пластины до процессора: проследите за процессом производства 26 миллиардов транзисторов на одном чипе на 300-мм кремниевых пластинах, пройдя 940 этапов за 3 месяца. В этом подробном исследовании рассматривается весь процесс производства чипов, от FinFET-транзисторов и 17 металлических межсоединительных слоев до фотолитографии, осаждения, травления, химико-механической полировки, ионной имплантации, тестирования, сортировки и упаковки. Идеально подходит для студентов и специалистов в области СБИС, готовящихся к собеседованиям по физическому проектированию, интеграции процессов и анализу технологической инфраструктуры. Что вы узнаете: Как 90 миллиардов транзисторов расположены внутри смартфона и как 26 миллиардов транзисторов помещаются в одном кристалле ЦП Архитектура FinFET, локальные, промежуточные и глобальные межсоединения, организация металлического стека Упрощенный однослойный процесс: окисление, нанесение фоторезиста, литография, проявление, травление, удаление, осаждение меди, химико-механическая полировка (CMP) Почему для 80 слоев маски требуется 940 этапов и 3 месяца поездок на производство 6 групп оборудования для производства: литография, осаждение, удаление, модификация, очистка, метрология Как фотошаблон, УФ-сканер, FOUP и подвесной транспорт позволяют производить 50 000 пластин в месяц Фронт-энд и бэк-энд: ионная имплантация, отжиг, промывка пластин, контроль SEM Этапы до и после производства: кварцит в слиток, затем 300-мм пластина, тестирование пластин, сортировка для i9, i7, i5, i3, нарезка, интерпозер, теплоотвод Временные метки: 00:00 - Внутри вашего телефона: 62 чипа, 90 миллиардов транзисторов 01:30 - Разборка кристалла ЦП: ядра, блок умножения, 44 000 транзисторов 03:15 - Объяснение размеров стека межсоединений и FinFET 05:00 - Аналогия с тортом: 80 слоев, 940 шагов, рецепт на 3 месяца 06:30 - Как шаг за шагом создается один металлический слой 08:30 - Внутри производства: 300-мм пластина, FOUP, подвесной транспорт 10:30 - 6 категорий инструментов и планировка чистой комнаты 12:00 - Подробный анализ фотолитографии: устройство нанесения покрытия, сканер, проявитель, устройство удаления покрытия 15:00 - Осаждение, травление, CMP-планаризация 17:00 - Ионная имплантация и отжиг для P- и N-областей 18:15 - Очистка и Метрология: сверхчистая вода и контроль с помощью СЭМ 19:00 - Обзор полного цикла межсоединений из металла 20:30 - Производство пластин: от кварцита до пластины стоимостью 100 долларов и до пластины стоимостью 100 000 долларов 21:30 - Тестирование, сортировка, нарезка, упаковка и материнская плата 23:00 - Ключевые выводы для собеседований. Часто задаваемые вопросы на собеседованиях: Сколько слоев маски и этапов процесса необходимо для современного процессора и почему? Разница между осаждением, травлением и химико-механической полировкой в ​​двухслойном дамаскированном потоке. Какова роль фоторезиста, фотомаски и проявителя в фотолитографии? Почему после ионной имплантации следует отжиг и где он используется? Как сортировка позволяет разделить i9, i7, i5 и i3 на одной пластине? Если этот обзор производства помог вам, поставьте лайк, оставьте комментарий о том, что для вас стало самым важным, подпишитесь на vlsideepdive и поделитесь им с коллегой по VLSI. Смотрите следующую серию для углубленного изучения физики транзисторов и проектирования.