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芯片制作工艺流程解说
2020-12-16 17:52:59
芯片的制作流程比较复杂,不过大体上都分为三个步骤: 设计、生产与封装测试。

一、设计:前端设计、前仿真、后端设计、验证、后仿真、signoff检查、然后将设计数据交付给代工厂。

关于设计我们要知道一个原理,芯片设计为实现某一功能必然依托于某一设计架构来实现,目前主流的芯片架构有X86(intel与AMD专属,称霸PC市场)、ARM(移动便捷设备)、RISC-V(后起之秀,智能穿戴设备中应用广泛)、MIPS(主要应用于网关、机顶盒),由于ARM架构拥有低功耗、低成本的特点尤其受到手机等移动设备的青睐(ARM与X86架构为市场份额最大的两大架构)。

以上所说芯片设计,架构仅仅是前提条件。而对于芯片整个设计流程来说都需要用到EDA软件。EDA软件简单地说可以理解为我们常用的CAD软件,由于一个芯片电路十分复杂细小,包含几十上百亿个元器件,一个元器件或电路的错误放置都可能导致整个芯片无法运行。而EDA软件能自动化设计该流程保证芯片的运行,芯片设计方只需决定某几个关键位置的设计便好。

二、生产制造:氧化—薄膜沉积—光刻—刻蚀—离子注入—清洗。我们首先从二氧化硅也就是沙子中高温萃取出纯度很高的单质硅,该单质硅为晶体结构,原子整齐排列以共价键组合成巨大分子。工作人员将硅切成圆薄片用以生产芯片。

在硅片上均匀涂抹感光材料,控制光线(光刻机)照射特定部位感光材料使其性质发生变化(溶于水),再用水冲洗便得到硅单质的凹槽。

再对特定区域掺入感光多晶硅层等杂质,如二极管中的磞与磷,逻辑电路便在该凹槽中不断形成,俗称的粒子注入。

其余地方也能通过感光遮盖的方式用腐蚀液将硅腐蚀掉,便形成了一个个晶体管。

当然你也可以掺入金属材料形成导线、电容或电阻等。

该工序重复多次(一般不少于20)叠层便能得到我们想得到的集成电路,一大块包含很多块芯片的晶圆盘。

三、封装测试:

如上所说,芯片生产后并非成品而是一大块晶圆,还需经过芯片测试机的测试、切割并封装。

良好的测试能使次品到达用户手中之前被淘汰掉,对提高产品质量、建立生产销售的良性循环是至关重要的。而测试机正是通过验证芯片是否符合设计目标、研究环境变化对其造成的影响以及寿命长短等参数实现有效的测试。