众所周知,CPU是计算机的心脏,包括运算部件和控制部件,是完成各种运算和控制的核心,也是决定计算机性能的最重要的部件。主要的参数是工作的主频和一次传送或处理的数据的位数。同样CPU也是现代社会飞速运转的动力源泉,在任何电子设备上都可以找到微芯片的身影,不过也有人不屑一顾,认为处理器这东西没什么技术含量,不过是一堆沙子的聚合而已。是么?Intel今天就公布了大量图文资料,详细展示了从沙子到芯片的全过程,简单与否一看便知。
简单地说,处理器的制造过程可以大致分为沙子原料(石英)、硅锭、晶圆、光刻(平版印刷)、蚀刻、离子注入、金属沉积、金属层、互连、晶圆测试与切割、核心封装、等级测试、包装上市等诸多步骤,而且每一步里边又包含更多细致的过程。
下边就图文结合,一步一步看看:
CPU制造:第一阶段图文直播:
沙子:硅是地壳内第二丰富的元素,而脱氧后的沙子(尤其是石英)最多包含25%的硅元素,以二氧化硅(SiO2)的形式存在,这也是半导体制造产业的基础。
硅熔炼:12英寸/300毫米晶圆级,下同。通过多步净化得到可用于半导体制造质量的硅,学名电子级硅(EGS),平均每一百万个硅原子中最多只有一个杂质原子。此图展示了是如何通过硅净化熔炼得到大晶体的,最后得到的就是硅锭(Ingot)。
单晶硅锭:整体基本呈圆柱形,重约100千克,硅纯度99.9999%。
CPU制造:第二阶段图文直播:
硅锭切割:横向切割成圆形的单个硅片,也就是我们常说的晶圆(Wafer)。顺便说,这下知道为什么晶圆都是圆形的了吧?
晶圆:切割出的晶圆经过抛光后变得几乎完美无瑕,表面甚至可以当镜子。事实上,Intel自己并不生产这种晶圆,而是从第三方半导体企业那里直接购买成品,然后利用自己的生产线进一步加工,比如现在主流的45nm HKMG(高K金属栅极)。值得一提的是,Intel公司创立之初使用的晶圆尺寸只有2英寸/50毫米。