芯片制造相關(guān)的最大營銷術(shù)語之一“特征尺寸”的含義解析

合明科技發(fā)布時(shí)間：2023-12-27 ?? 2546 Tags：晶體管芯片封裝清洗特征尺寸

在芯片工業(yè)中，特征尺寸與被稱為制程節(jié)點(diǎn)的東西有關(guān)。正如我們在第3部分“CPU的設(shè)計(jì)”中提到的，這是一個(gè)相當(dāng)寬松的術(shù)語，因?yàn)椴煌闹圃焐淌褂眠@個(gè)短語來描述芯片本身的不同方面，但不久前它被用來描述晶體管兩個(gè)部分之間最小的間隙。

今天，它更像是一個(gè)營銷術(shù)語，對于比較生產(chǎn)方法不太有用。也就是說，晶體管是處理器的一個(gè)關(guān)鍵特性，由于它們的組執(zhí)行所有的數(shù)字處理和數(shù)據(jù)存儲都在芯片內(nèi)，因此非常需要來自同一制造商的更小的制程節(jié)點(diǎn)。顯而易見，你想問為什么？

在處理器的世界里，什么都不會(huì)立即發(fā)生，也不會(huì)在不需要電源的情況下發(fā)生。更大的元件需要更長的時(shí)間來改變它們的狀態(tài)，信號需要更長的時(shí)間來傳輸，并且需要更多的能量來移動(dòng)處理器的電子。雖然聽起來不笨重，但更大的元器件占用更多的物理空間，因此芯片本身更大。

因此，如果擁有一個(gè)更小的制程節(jié)點(diǎn)的好處會(huì)是產(chǎn)生更小的芯片，能使更多的晶體管可以更快地轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)的計(jì)算，以及減少能量作為熱量的損失。那么為題來了——為什么不是每一個(gè)芯片都使用盡可能最小的制程節(jié)點(diǎn)呢？

這就要從另一個(gè)方向談起——要有光！

在這一點(diǎn)上，我們需要看一個(gè)稱為光刻的過程：光通過一種稱為光掩模的東西，這個(gè)東西在某些區(qū)域阻擋光，并讓其通過其他區(qū)域。在經(jīng)過的地方，光線會(huì)聚焦成一個(gè)小點(diǎn)，然后它會(huì)與芯片制造過程中使用的特殊層反應(yīng)，幫助確定各個(gè)部件的位置。

想象一下，這就像是你手上的X光：骨頭阻擋了光線，充當(dāng)光掩模，而肉體讓它通過，產(chǎn)生了手的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖像。

光實(shí)際上并沒有被使用——即使是像舊奔騰這樣的芯片，它也太大了。你可能很想知道為什么光會(huì)有大小的說法，實(shí)際上它與波長有關(guān)。光是一種叫做電磁波的東西，是一種不斷循環(huán)的電場和磁場混合物。

雖然我們使用經(jīng)典的正弦波來觀察形狀，但電磁波并沒有真正的形狀。更重要的是，當(dāng)它們與某種事物發(fā)生交互時(shí)，它們產(chǎn)生的效果遵循這種模式。這種循環(huán)模式的波長是兩個(gè)相同點(diǎn)之間的物理距離：想象海浪在沙灘上滾動(dòng)，波長是海浪頂部的距離。電磁波的波長范圍很廣，因此我們將它們放在一起并將其稱為光譜。

小，小，最小

在下面的圖片中，我們可以看到我們所說的光只是這個(gè)光譜中的一小部分。還有其他熟悉的名字：無線電波、微波、X射線等等。我們還可以看到波長的一些數(shù)字；光的大小大約是10-7米，或者大約是0.000004英寸！

科學(xué)家和工程師更喜歡用一種稍有不同的方法來描述這么小的長度，即納米或nm。如果我們觀察光譜的擴(kuò)展部分，我們可以看到光實(shí)際上在380納米到750納米之間。

在光譜圖中，UV從大約380 nm開始（光消失時(shí)）并一直縮小到大約10 nm。英特爾，臺積電和GlobalFoundries等制造商使用一種稱為EUV（極紫外線）的電磁波，大小約為190nm。這種微小的波動(dòng)不僅意味著組件本身可以被制造得更小，而且它們的整體質(zhì)量可能更好。這使得不同的部件可以緊密地封裝在一起，有助于縮小芯片的總體尺寸。

為了真正了解6納米有多小，我們這樣看。構(gòu)成處理器主體的硅原子間距大約為0.5納米，原子本身的直徑大約為0.1納米。因此，作為一個(gè)大概的數(shù)字，臺積電的工廠處理的晶體管覆蓋寬度小于10個(gè)硅原子。

瞄準(zhǔn)原子的挑戰(zhàn)

電磁波的波長越短，其承載的能量越多，這導(dǎo)致對制造的芯片的損壞的可能性更大; 非常小規(guī)模的制造對正在使用的材料中的污染和缺陷也非常敏感。

芯片中的兩個(gè)制造缺陷。

前景

這款頂級臺式PC處理器將采用臺積電7納米節(jié)點(diǎn)來制造兩款芯片，以及由GlobalFoundries制造的一款14納米芯片。前者將是實(shí)際的處理器部件，而后者將處理連接到CPU的DDR4內(nèi)存和PCI Express設(shè)備。

它們將越來越小，速度越來越快，能耗越來越低，性能也越來越高。它們將引領(lǐng)人們走向全自動(dòng)汽車，具有當(dāng)前智能手機(jī)的電量和電池壽命的智能手表。

芯片封裝清洗：

合明科技研發(fā)的水基清洗劑配合合適的清洗工藝能為芯片封裝前提供潔凈的界面條件。

水基清洗的工藝和設(shè)備配置選擇對清洗精密器件尤其重要，一旦選定，就會(huì)作為一個(gè)長期的使用和運(yùn)行方式。水基清洗劑必須滿足清洗、漂洗、干燥的全工藝流程。

污染物有多種，可歸納為離子型和非離子型兩大類。離子型污染物接觸到環(huán)境中的濕氣，通電后發(fā)生電化學(xué)遷移，形成樹枝狀結(jié)構(gòu)體，造成低電阻通路，破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層，在PCB板表層下生長枝晶。除了離子型和非離子型污染物，還有粒狀污染物，例如焊料球、焊料槽內(nèi)的浮點(diǎn)、灰塵、塵埃等，這些污染物會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)質(zhì)量降低、焊接時(shí)焊點(diǎn)拉尖、產(chǎn)生氣孔、短路等等多種不良現(xiàn)象。

這么多污染物，到底哪些才是最備受關(guān)注的呢？助焊劑或錫膏普遍應(yīng)用于回流焊和波峰焊工藝中，它們主要由溶劑、潤濕劑、樹脂、緩蝕劑和活化劑等多種成分，焊后必然存在熱改性生成物，這些物質(zhì)在所有污染物中的占據(jù)主導(dǎo)，從產(chǎn)品失效情況來而言，焊后殘余物是影響產(chǎn)品質(zhì)量最主要的影響因素，離子型殘留物易引起電遷移使絕緣電阻下降，松香樹脂殘留物易吸附灰塵或雜質(zhì)引發(fā)接觸電阻增大，嚴(yán)重者導(dǎo)致開路失效，因此焊后必須進(jìn)行嚴(yán)格的清洗，才能保障電路板的質(zhì)量。

合明科技運(yùn)用自身原創(chuàng)的產(chǎn)品技術(shù)，滿足芯片封裝工藝制程清洗的高難度技術(shù)要求，打破國外廠商在行業(yè)中的壟斷地位，為芯片封裝材料全面國產(chǎn)自主提供強(qiáng)有力的支持。

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