光刻机来了 聊聊芯片制造那些事

2018年5月22日,看到了一条关于长江存储采购首台光刻机的新闻。平时确实孤陋寡闻,第一次看到“荷兰阿斯麦公司(ASML)”。喉子查阅了很多资料,才知道,芯片制造是这么回事,就和大家分享一下芯片制造那些事。

光刻机来了 聊聊芯片制造那些事

图片来自网络

制造一个产品,首先要有生产这个产品的工具。制造芯片同样需要工具,而阿斯麦公司生产的工具就是用于制造芯片。

经过喉子深入经致的研究,弄懂了一些皮毛,一起来看看芯片制作的流程吧。

一、制造硅晶圆

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硅晶圆的制造流程

二、做线路图

这个就是理工学者的专利了,他们先画一个电路图出来,当然,实际的比这个复杂得多,反正外行看一遍就基本是我是谁,我在哪的感觉。这个电路图最终是要应用到芯片上去的。

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电路图画出来,再拿到电脑上去模拟一下,这个图有没有什么不妥的地方,有就改。。。

三、开始制作

光刻机来了 聊聊芯片制造那些事

轮到光刻核上场了,大家伙长这样。图片来自网络

制作的过程就是先在硅晶圆上涂上一层膜(别问我什么膜,我也不知道,但是薄膜是个悲情角色),然后再涂上一层东西,叫“光阻”(光阻光阻,故名思意,就是阻断光线的东西)。现在有个牛掰的东西要上场了,那就是光罩。光罩下面的硅晶圆对上面的光罩说,大哥,你要罩着我。光罩说,没问题,大哥罩着你。

结果,这光罩能力差点,没罩住,没罩住的部分是什么呢,那就是我们之前说的电路图的一部分,光罩没罩住的那个空隙是漏光的。竹板这么一打,不是,是光源这么一照,就把那一部分电图直接往硅晶圆射过去了,但是硅晶圆上还有一层薄膜呀,这位可怜的替罪羊薄膜同志,就让那一部分电路图给照上了,搞了个纹身。。。。

这个时候,光刻机会象电视剧里一样大喊:劈错了,再劈。这次硅晶圆已以又披了了一层薄膜(这里要强调一下,每一层蒲层材质都不一样,为什么,我不知道),如此反复多次,就将一大张电路一次一小块,一块就是一层薄层,一点一点的弄到了硅晶圆上。这个过程,我想了很久,这样给大家做个比喻,也不知对不对,比如说我们把电路图画到了一张A3纸上,但这纸太大了,我们就把这A3纸对折几次,是不是就变小了,之后再把它压得很薄,反正就那么回事。。

光刻机来了 聊聊芯片制造那些事

硅晶圆被光刻机蹂躏的过程。。。

当然,这个过程很复杂,比如说每次硅晶圆被光刻机劈过以后,还要洗洗身上的光阻什么的,这里做了解就行了,别深究。我在写的时候,脑筯里是一团浆糊。。。。

光刻机来了 聊聊芯片制造那些事

被光刻机蹂躏过的硅晶圆大概就变成了这个样子,图片来自网络

光刻机来了 聊聊芯片制造那些事

或者是这样子

四、封装

芯片做好了,但它就是个裸体,得给它穿衣服,这衣服主要目的就是保证它安全,不受伤害,还要透气,说话不受影响什么什么的。

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专业的话描述封装是这样的:封装起着安放、固定、密封、保护芯片和增强导热性能的作用,而且还是沟通芯片内部世界与外部电路的桥梁——芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上,这些引脚又通过印刷电路板上的导线与其他器件建立连接。因此,对于很多集成电路产品而言,封装技术都是非常关键的一环。

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穿戴完整的芯片,是不是很帅气?图片来自网络

五、关于光刻机

以前,我们经常看到一些新闻说,国产的CPU龙芯之类的,怎么生产都达不到国外的技术,为什么呢?就是因为光刻机。

有一个《瓦森纳协定》又称瓦森纳安排机制,全称为《关于常规武器和两用物品及技术出口控制的瓦森纳协定》(以下简称“瓦森纳协会”),“瓦森纳协会”有美国、日本、英国、俄罗斯等40个成员国组成(要知道详情的可以搜索了解)。当时就这几十个成员国抱团玩,会长就是美国。而“瓦森纳协会”的一条制度就:不能把“瓦森纳协会”成员所持有的高精尖技术给中国,谁要是不听话敢私下给,会长就会出来干予。

以前,咱们国家穷,具体不说了,反正我们都知道。没有技术,怎么办,自力更深呗,但是技术不行,自己生的光刻机达不到国外的技术,人家都可以用7纳米了,国内的技术还在80-90纳米之前徘徊(这个数据如果不对请留言指正)。所谓工欲善其事必先利其器,咱们国家是器不行,想象一样,在一张同样大的纸上画图,人家现在都用0.7毫米的笔芯画,而咱们中国还在用9毫米的笔芯画,一张纸上,用9毫米笔芯画不了几条线就画不下了,技术差得太远。

这样一说,大家就明白了,为什么一些品牌手机的CPU要找厂家代工了,这个代工的厂家就是手上有设备,还是先进的设备,而咱们国家没有,不找人代工还能干嘛。而且,这代工的还不能代工涉及军事这方面的(好象有瞄到过,一脑袋浆糊中,说得不对的请谅解)。所以,华为可以自己设置CPU的电路,但是生产就得找台积电代工。

但是!我要强调一下,现在咱们国家有钱了,有实力了,一些技术还领先全球了,在国际上说得上话了,看看这两年,对面的湾湾同学,经常接到绝交的通知,就是因为咱们国家在国际上的地位不断的提高。

同样的,这一次,阿斯麦公司也愿意出售最先进的EUV(极紫外线)光刻机给咱们了。用阿斯麦公司发言人在这次向我国出售光刻机时表示“阿斯麦对包括中国客户在内的全球客户都一视同仁。而且,向中国出售EUV光刻机并没有违反《瓦森纳协定》”。如果不是祖国强大了,我们也不知要多久才能拿到这个设备。

终于写完了,希望各位看官大大还满意。


最后说一下:喉子小青无论在网络上,还是生活中,都是一个小角色。一边学习,一边分享,正如我自己说的,以低端的眼光看待身边事。如果有什么说得不对的不好的,还请高抬贵手,同时也请留言批评指正。您的批评就是我的动力,您的指正就是我学习的方向。


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