Tänapäeval võib kiibi tootmisprotsessi pideva täiustamisega kiibis olla üle 10 miljardi transistori. Kuidas on paigaldatud nii palju transistore?
1
Kui kiipi pidevalt suurendatakse, näeb see välja nagu tohutu linn.
See on ülalt-alla vaate SEM-foto. Näete selgelt protsessori sees olevat kihilist struktuuri. Joone laius muutub allapoole liikudes kitsamaks, seadmekihile lähemale.
See on protsessori ristlõike vaade. Näete selgelt kihilist protsessori struktuuri. Kiip on paigutatud kihtidena. Sellel CPU-l on umbes 10 kihti. Madalaim kiht on seadme kiht, mis on MOSFET-transistor.
Kui Mos-toru kiibis suurendatakse, on näha kolmemõõtmeline struktuur nagu "poodium". Transistoril pole induktiivsust, takistust ega muid soojuse tekkele kalduvaid seadmeid. Pealmine kiht on madala takistusega elektrood, mis on eraldatud allolevast platvormist isolaatoriga. Tavaliselt kasutab see värava toorainena P- või N-tüüpi polüräni ja allpool olev isolaator on ränidioksiid.
Platvormi kaks külge on allikas ja äravool lisandite lisamisega ning nende asukohti saab vahetada. Nende kahe vaheline kaugus on kanal ja see kaugus määrab kiibi omadused.
Loomulikult ei ole kiibis olevad transistorid ainult Mos-torud, vaid ka kolmeväravalised transistorid. Transistoreid ei paigaldata, vaid need graveeritakse kiibi valmistamise käigus.
Kiibi kujundamisel kasutab kiibi kujundaja EDA tööriistu, et kavandada kiibi paigutus ning seejärel marsruut ja marsruut.
Kui suurendame kavandatud väravaahelat, on valged punktid substraadiks ja mõned rohelised piirid on legeeritud kihid.
Vahvlivalukoda on valmistatud kiibidisaineri poolt kavandatud füüsilise paigutuse järgi.
Kiibi valmistamisel on kaks suundumust. Üks on see, et vahvlid muutuvad aina suuremaks, nii et tõhususe säästmiseks saab rohkem laaste välja lõigata. Teine on kiibi tootmisprotsess. Tootmisprotsessi mõiste on tegelikult värava suurus, mida võib nimetada ka Transistori struktuuris voolab vool allikast äravoolu ja värav (värav) on samaväärne väravaga, mis vastutab peamiselt allika ja äravoolu mõlemas otsas sisse- ja väljalülitamise juhtimine.
Vool läheb kaotsi ja värava laius määrab voolu läbimisel kao, mis väljendub mobiiltelefonide ühises soojuse tootmises ja voolutarbimises. Mida kitsam on laius, seda väiksem on energiatarve. Värava minimaalne laius (värava pikkus) on tootmisprotsess.
Nanomeetrilise protsessi kahanemise eesmärk on pakkida väiksemasse kiibi rohkem transistore, et kiip ei muutuks tehnoloogilise täiustumise tõttu suuremaks.
Aga kui me muudame värava väiksemaks, siis mida kiiremini hakkab vool allika ja äravoolu vahel liikuma, seda keerulisem on protsess.
Kiibi tootmisprotsess on jagatud seitsmeks peamiseks tootmisvaldkonnaks, milleks on difusioon, fotolitograafia, söövitus, ioonide implanteerimine, kile kasvatamine, poleerimine ja metalliseerimine. Fotolitograafia ja söövitamine on kaks põhietappi.
Transistorid graveeritakse litograafia ja söövitamise teel ning litograafia eesmärk on teha kiibi tootmiseks vajalikud ahelad ja funktsionaalsed alad.
Fotolitograafiamasina kiirgavat valgust kasutatakse fotoresistiga kaetud lehe eksponeerimiseks läbi mustriga fotomaski. Graafiku roll.
See on litograafia roll, mis sarnaneb kaameraga pildistamisega. Kaameraga tehtud foto trükitakse negatiivile ning litograafia ei prindi fotot, vaid vooluringi skeemi ja muid elektroonikakomponente.
Söövitamine on protsess soovimatu materjali valikuliseks eemaldamiseks räniplaadi pinnalt keemiliste või füüsikaliste meetodite abil. Tavalises vahvlitöötlemise voolus toimub söövitusprotsess pärast fotolitograafiaprotsessi ja korrosiooniallikas ei kahjusta söövitamise ajal mustriga fotoresisti kihti, et viia mustri ülekandmise protsess lõpule. Söövitusprotsess on maski mustrite paljundamise võtmeetapp.
pilt
Nende hulgas on kasutatud materjaliks fotoresist. Peame teadma, et kõigepealt kirjutatakse laseriga fotomaskile vooluringi kujundus ja seejärel kiiritatakse valgusallikat läbi maski fotoresistiga räniplaadi pinnale, põhjustades särituse ala Fotoresistil on keemiline toime ja seejärel eksponeeritud või säritamata ala lahustatakse ja eemaldatakse arendustehnoloogia abil, nii et maskil olev vooluringimuster kandub üle fotoresistile ja lõpuks kantakse muster söövitustehnoloogia abil räniplaadile.
Fotolitograafia jaguneb positiivse ja negatiivse fotolitograafia erinevuse järgi kaheks põhiprotsessiks, positiivseks fotolitograafiaks ja negatiivseks fotolitograafiaks. Positiivse fotolitograafia korral hävib ja pestakse lahusti toimel positiivse resisti eksponeeritud osa struktuur, mistõttu fotoresisti muster on sama, mis maskil.
Ja vastupidi, negatiivse tooniga litograafias kõvastub ja muutub lahustumatuks ning maskiosa pestakse ära, muutes fotoresisti mustri vastupidiseks maskil olevale mustrile.
Seda sammu saame lihtsalt mikrotasandilt selgitada.
Fotoresistiga kaetud vahvlile (või räniplaadile) kaetakse eelnevalt valmistatud fotoresist plaat ja seejärel kiiritatakse vahvlit teatud aja jooksul läbi fotoresist plaadi ultraviolettkiirtega. Põhimõte on kasutada ultraviolettkiirgust, et osa fotoresistist lagundada ja muuta see kergesti korrodeeruvaks.
Lahustuv fotoresist: fotolitograafia protsessis ultraviolettvalgusega kokkupuutuv fotoresist lahustub ära ja pärast eemaldamist jäänud muster ühtib maskil olevaga.
"Söövitus" tähendab, et pärast fotolitograafiat söövitatakse fotoresisti (positiivne resist) riknenud osa söövituslahusega ära ning vahvli pinnal on näha pooljuhtseadme muster ja selle ühendus. Seejärel kasutage pooljuhtseadmete ja nende ahelate moodustamiseks vahvli söövitamiseks teist söövituslahust.
Fotoresisti eemaldamine: pärast söövitamise lõpetamist kuulutatakse fotoresisti ülesanne lõpetatuks ja kavandatud vooluahela mustrit saab näha pärast kogu eemaldamist.
Sel viisil on nikerdatud rohkem kui 10 miljardit transistorit ning transistore kasutatakse paljudes digitaalsetes ja analoogsetes funktsioonides, sealhulgas võimendamine, lülitamine, pinge reguleerimine, signaali modulatsioon ja ostsillaatorid.
Rohkem transistore võib suurendada protsessori andmetöötluse efektiivsust; pealegi võib suuruse vähendamine vähendada ka energiatarbimist; lõpuks, pärast kiibi suuruse vähendamist, on seda lihtsam ühendada mobiilseadmega, et rahuldada tulevasi hõrenemise ja kergendamise vajadusi.
Pildikiibi transistori ristlõige
Pärast 3 nm voolutransistorid ei ole enam sobivad ja pooljuhtide tööstus arendab praegu nanosheet FET-e (GAA FET) ja nanowire FET-e (MBCFET), mida peetakse tänapäevaste finFET-ide jaoks.
Samsung panustab GAA gate-around transistori tehnoloogiale, mille kohta TSMC ei ole veel konkreetseid protsessi üksikasju avaldanud. Samsung kuulutas GAA ruumilise paisu transistori esmakordselt välja 2019. aastal. Samsungi ametliku avalduse kohaselt valmistas Samsung uue GAA transistori struktuuri põhjal MBCFET-i (Multi-Bridge-Channel FET, mitme sillakanaliga väljatransistori), kasutades nanolehtseadmeid. ), mis võib oluliselt parandada transistori jõudlust ja asendada FinFET-i transistoritehnoloogia.
pilt
Lisaks ühildub MBCFET tehnoloogia ka olemasoleva FinFET tootmisprotsessi tehnoloogia ja seadmetega, kiirendades seeläbi protsesside arendamist ja tootmist.
2
