制造一顆芯片究竟需要多長時間?
制造一顆芯片究竟需要多長時間?
如果從零開始制造一顆芯片需要多長時間呢?
今天小編給大家科普一下制造一顆芯片究竟需要多長時間,希望能對您有所幫助!
整個芯片制造的流程可以分為三大步驟:
首先是設(shè)計環(huán)節(jié),如果要做一個全新的設(shè)計,從一張白紙開始,那么通常完成一個芯片設(shè)計需要1-3年甚至更長的時間。
以蘋果第一款自研芯片M1為例,根據(jù)蘋果芯片研發(fā)主管Johny Srouji透露,M1的研發(fā)時間有3-4年的時間。
如果只是修改現(xiàn)有設(shè)計,那么時間就會短得多,可能只需要一兩個月就能完成。
接著就開始正式制造芯片了:
芯片制造主要可以分七個步驟:
1、我們先將一層薄薄的非導(dǎo)電二氧化硅生長或沉積在晶圓的表面上。
2、硅晶圓在光刻前,要先涂上一種叫光刻膠的光敏材料,然后將硅晶圓放入光刻機(jī)內(nèi)。
3、使用包含所需圖案的遮照將晶圓暴露在光線下,在光束的照射下,光罩的圖案就會印刻到光刻膠的涂層上。
4、圖案確認(rèn)準(zhǔn)確無誤后,就可以把晶圓從光刻機(jī)里面拿出來進(jìn)行烘烤和顯影,讓整個圖案固定住。然后再洗去多余光刻膠,讓部分涂層留出空白部分就行。
5、通過使用芯片清洗劑從表面去除那層薄硅層。最后將多余的部分去掉,形成我們需要的3D電路圖案。
6、這個步驟就是在洗去多余的光刻膠之前,需要使用離子轟擊硅晶圓從而改變其導(dǎo)電性,在洗去多余的光刻膠后,就會漏出受影響和未受影響的圖案。
7、芯片制造最后一步,開始切割晶圓。晶圓被切割成小方塊,稱為“模具”。每個模具包含數(shù)百個晶體管,再對模具進(jìn)行測試并切成單個芯片,然后將芯片進(jìn)行最后的封裝。
在整個芯片的制造過程中,除了每一個步驟都要力求精準(zhǔn)之外,有一些重要的步驟也需要不斷重復(fù)來獲得,其中從薄膜沉積到去除光刻膠,整個流程為晶圓片覆蓋上一層團(tuán),這個流程就需要不斷重復(fù)100多次,制造芯片需要數(shù)十個流程,一般來說每天很難完成多個流程。
平均而言,制造過程可能需要幾周到幾個月的時間,具體取決于所生產(chǎn)半導(dǎo)體器件的具體要求。
制造成品半導(dǎo)體晶片的周期,平均需要12周,但往往高級的工藝可能需要14-20周。另外芯片制造過程還要不斷的測試和完善,那么就大約需要24周。
然后,一旦制造過程完成,硅片上的半導(dǎo)體需要經(jīng)歷另一個生產(chǎn)階段,即后端組裝、測試和封裝,然后芯片才能最終確定并準(zhǔn)備交付給客戶,封裝可能需要額外的6周才能完成。因此,從客戶下單到收到最終產(chǎn)品總共可能需要26周。
芯片制造是一項資本和研發(fā)密集型的工藝,甚至可以稱得上是人類最復(fù)雜的工程。僅半導(dǎo)體晶圓的整體制造就可能有上千個工藝步驟(取決于工藝的復(fù)雜性)。每個過程還涉及到各種高度復(fù)雜的軟件工具和機(jī)器。
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