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匯春科技丨解密芯片制程工藝

在說到芯片的時候我們常常提起制程工藝,那么究竟什么是制程工藝?它與芯片存在怎樣的關系?下面我們就來一起看看吧!


芯片的生產需要經過7個工序:硅提純、切割晶圓、影印、蝕刻、重復、分層、封裝、測試,而當中的蝕刻工序是芯片生產的重要過程。

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簡單來說蝕刻就是用激光在硅晶圓制造晶體管的過程,蝕刻這個過程是由光完成的,所以用于蝕刻的光的波長就是該技術提升的關鍵,它影響著在硅晶圓上蝕刻的最小尺寸,也就是線寬。



現在半導體工藝上所說的納米工藝是指線寬,也就是芯片上的最基本功能單位門電路的寬度。在數學上,納米是0。000000001米,1納米長度是一根頭發絲直徑的六萬分之一。實際上門電路之間連線的寬度同門電路的寬度相同,所以線寬可以描述制造工藝。


縮小線寬意味著晶體管可以做得更小更密集,能夠在更小的芯片中塞入更多的晶體管,讓芯片不會因技術提升而變得更大;其次,可以增加處理器的運算效率;再者,減少體積也可以降低耗電量;最后,芯片體積縮小后,更容易塞入移動設備中(比如手機),滿足未來輕薄化的需求。而且在相同的芯片復雜程度下可使用更小的晶圓,于是成本降低了。


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那么制程工藝說到這里就不得不提一下主宰芯片制程工藝變化的摩爾定律。


摩爾定律是指每過18個月,單位面積上的晶體管數量增加一倍。但單位面積內晶體管數量翻倍并不是意味著制程縮小一半,縮小一半意味著單位晶體管數量就要翻四倍。所以要保證兩倍增長,整體代數升級應該乘以0。7。


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現在的14nm到10nm再到7nm制程工藝都遵循了摩爾定律的整代升級規律。


隨著半導體工業追求的制程越來越先進,量級會步入量子級別,到時出現量子效應會導致原子之間的相互影響,電路就不再是單純的電路,其工作原理和常規物理電路完全不同。


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7nm以后,5nm 工藝到底有多少實現的可能和意義,成為業界的一個爭論點。從目前來看,5nm節點前面橫亙著若干技術和經濟上的挑戰,即使能夠實現,它也會相當昂貴。

而5nm以后,摩爾定律是否終結,哪些新工藝將誕生,就是更難以預測的事情了。未來,新的材料、新的結構、新的思想,一切都將迎來一場新的革命。


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