汇春科技丨解密芯片制程工艺

在说到芯片的时候我们常常提起制程工艺,那么究竟什么是制程工艺?它与芯片存在怎样的关系?下面我们就来一起看看吧!


芯片的生产需要经过7个工序:硅提纯、切割晶圆、影印、蚀刻、重复、分层、封装、测试,而当中的蚀刻工序是芯片生产的重要过程。

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简单来说蚀刻就是用激光在硅晶圆制造晶体管的过程,蚀刻这个过程是由光完成的,所以用于蚀刻的光的波长就是该技术提升的关键,它影响着在硅晶圆上蚀刻的最小尺寸,也就是线宽。



现在半导体工艺上所说的纳米工艺是指线宽,也就是芯片上的最基本功能单位门电路的宽度。在数学上,纳米是0.000000001米,1纳米长度是一根头发丝直径的六万分之一。实际上门电路之间连线的宽度同门电路的宽度相同,所以线宽可以描述制造工艺。


缩小线宽意味着晶体管可以做得更小更密集,能够在更小的芯片中塞入更多的晶体管,让芯片不会因技术提升而变得更大;其次,可以增加处理器的运算效率;再者,减少体积也可以降低耗电量;最后,芯片体积缩小后,更容易塞入移动设备中(比如手机),满足未来轻薄化的需求。而且在相同的芯片复杂程度下可使用更小的晶圆,于是成本降低了。


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那么制程工艺说到这里就不得不提一下主宰芯片制程工艺变化的摩尔定律。


摩尔定律是指每过18个月,单位面积上的晶体管数量增加一倍。但单位面积内晶体管数量翻倍并不是意味着制程缩小一半,缩小一半意味着单位晶体管数量就要翻四倍。所以要保证两倍增长,整体代数升级应该乘以0.7。


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现在的14nm到10nm再到7nm制程工艺都遵循了摩尔定律的整代升级规律。


随着半导体工业追求的制程越来越先进,量级会步入量子级别,到时出现量子效应会导致原子之间的相互影响,电路就不再是单纯的电路,其工作原理和常规物理电路完全不同。


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7nm以后,5nm 工艺到底有多少实现的可能和意义,成为业界的一个争论点。从目前来看,5nm节点前面横亘着若干技术和经济上的挑战,即使能够实现,它也会相当昂贵。

而5nm以后,摩尔定律是否终结,哪些新工艺将诞生,就是更难以预测的事情了。未来,新的材料、新的结构、新的思想,一切都将迎来一场新的革命。


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