CPU真的那麼難做嗎?簡述CPU製作過程

你知道製作CPU的原料是什麼嗎?它是如何製造出來的呢?我國在CPU方面也受到限制,我們將結合英特爾製作流程為大家。

CPU真的那麼難做嗎?簡述CPU製作過程

CPU、內存條等大量的芯片主要材料為半導體,核心元素就是硅。它屬於非金屬元素,穩定的化學性能使它具有半導體的性質。非常適合製作多數電子電路芯片。它是製作CPU最基礎的材料,也是CPU中含量最多的材料。

1.硅提純

硅元素在沙子中含量居多(主要成分是二氧化硅),用特定的化學方法從沙子中將硅分離出來,並從分離後的硅中進一步提取純硅。通過多重蒸餾和其他液體提純之後可得到超純度的SiCl4或SiHCl3。最後,用化學方法對高純度的氯化物進行還原,可以得到所期望的超純元素硅。再製成硅錠。其次硅純度要求必須高達99.999999999%,提取過程及其艱難。

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2.製作晶圓

硅錠製作完成後被弄成一個特定的圓柱體,接下來切成一個一個的小圓片。稱之為晶圓。在加工晶圓時用機器從單晶硅棒上切割下一片事先確定規格的硅晶片,並將其劃分成多個細小的區域,每個區域都將成為一個CPU的核心。

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硅原片

3.

影印與蝕刻

在切割好的硅片上塗上一層光阻物質,使用紫外線通過印製著CPU複雜電路結構圖樣的模板照射硅片,被紫外線照射的地方光阻物質溶解。有一些地方為了不需要照射紫外線,就要製作遮罩來遮蔽這些區域。這個過程也相當複雜。

蝕刻這個過程是由光完成的,光將透過遮罩的孔照在光阻物質上,使之曝光。停止光照並移除遮罩,用特定的化學溶液清洗掉被曝光的這層光阻物質,以及在下面緊貼著抗蝕膜的一層硅。接下來曝光的硅將被原子轟擊,使得暴露的硅基片局部摻雜,從而改變這些區域的導電狀態,以製造出N井或P井,合併上面製造的基片,CPU的大致電路就完成了。之後就是重複影印與蝕刻的過程。

CPU真的那麼難做嗎?簡述CPU製作過程

光刻機

4.封裝與多次測試

這些晶圓大致製作完成之後,必須將它封入一個陶瓷的或塑料的封殼中,使它很容易地裝在一塊電路板上。越高級的CPU封裝也越複雜。

測試CPU是出廠前必要的考驗。每塊CPU將被進行完全測試,以檢驗其全部功能。當CPU被放進包裝盒之前,一般還要進行最後一次測試,以確保之前的工作準確無誤。

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國內首條12英寸28mm先進封裝測試生產線

一條完整而最先進CPU生產線投資起碼要數十億人民幣,其中更是要運用到大量的精密儀器。其中CPU的結構設計還涉及到知識產權問題。

作為人類智慧的結晶,我們應當去了解它。


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