快捷导航
D-Think|东远物联 首页 资讯 行业新闻 查看内容

芯片是如何做成的,超出你的认知范围,西瓜视频带你追寻摩尔定律

2020-7-18 21:01| 发布者: admin| 查看: 396| 评论: 0
摘要: 科技的进步,带动着集成电路的发展,芯片就是集成电路的一种,为了能让芯片获得更高的性能和更小的体积,纳米技术在该领域得到广泛应用。从最开始的48nm工艺到目前能批量生产的台积电5nm工艺,芯片行业发生了巨大的 ...
科技的进步,带动着集成电路的发展,芯片就是集成电路的一种,为了能让芯片获得更高的性能和更小的体积,纳米技术在该领域得到广泛应用。从最开始的48nm工艺到目前能批量生产的台积电5nm工艺,芯片行业发生了巨大的变化。

芯片正在高速发展


软件的升级也在推动了硬件的发展,比如这几年大型3D网络游戏的开发,对CPU和GPU芯片的性能也越来越高,每秒钟执行的运算也越来越多,体验效果也越好。也就是说性能越高的芯片对于软件的加载和运行速度提升更快。

芯片是如何做成的,超出你的认知范围,西瓜视频带你追寻摩尔定律

目前的处理器来说,新一代的高通8系列和华为麒麟9代处理器给我们带来了极速的体验,最让我期待的就是台积电5nm工艺下的手机高端处理器了。但是由于台积电的代加工问题,麒麟芯片面临加工困难,如果使用国产工艺的话可能只能在14nm徘徊,性能将大幅度下降,这是我们无法接受的。而国产想要获得突破,就必须依赖高端光刻机,但光刻机不对我国销售,导致我们只能自主研发了。

我国科技的锐变


自1979年以来,我国进入了科技高速发展状态,在这40多年以来我国发生了翻天覆地的变化,在各个领域上都取得了辉煌的成就,比如第一次载人航天、太空行走、第一月球探测、第一个空间站建设。而且在芯片的发展上面,我国也算的上的后来居上,虽然因为多方面的封锁达不到5nm高端的工艺,但是在芯片的研发道路上也迎来了不少新的突破。根据摩尔定律来说:当价格不变时,集成电路上可容纳的元器件的数目,约每隔18-24个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。所以说纳米技术越高的芯片,性能越强,这就是全球都在研究5nm以下的芯片的原因。

芯片是如何做成的,超出你的认知范围,西瓜视频带你追寻摩尔定律

那么芯片是怎么做成的,为什么制作工艺这么难呢。甚至有些研究很长时间都没有效果,各种宣传文章也被网友评论说是“骗经费的”,其实芯片的攻克并没有想象的那么容易,它的复杂程度可能比造卫星、造导弹等都要难的多。

图纸的设计


想要设计一块芯片,我们就要设计好一张芯片的图纸,这些图纸中包含非常多的逻辑运算,比如非门、与门、或门等。想要运算速度越快,那么可能需要的晶体数量就越多。而想要设计一块上亿晶体管的芯片,就必须用到专业的设计软件。我们简称为EDA软件,目前这些软件只有美国等高端软件行业才能制作。

芯片是如何做成的,超出你的认知范围,西瓜视频带你追寻摩尔定律

在设计完成后我们会得到一张类似于下图中设计好的图纸,然后将其制作成一张光罩,光照的原理类似于我们照相机的底片,当光线通过光罩后,会在晶圆上面得到一个电路的图形。

芯片是如何做成的,超出你的认知范围,西瓜视频带你追寻摩尔定律

由于一枚芯片需要几十层的电路堆叠组成,所以我们就要制作几十层的光罩,比如一张7nm工艺的处理器,最少需要80张以上的光罩才能完成。

芯片的制作原理


在图纸设计完成之后,我们就要开始芯片的制作了,也就是台积电的主要工作,制作的原理就相当于在一层层的薄膜上可出一层层的电路布线,当薄膜堆积起来时,就能形成电路图中电路的功能。

芯片是如何做成的,超出你的认知范围,西瓜视频带你追寻摩尔定律

芯片的制作过程


借鉴西瓜视频创作人X科技实验室:“科技致富经:芯片制造零基础入门指南,人人都能造芯片”中对芯片制作工艺的介绍:

首先在硅片上覆盖一层薄膜和光刻胶,然后用强光透过有电路图的光罩打在光刻胶上,强光会破坏光刻胶的结构,但光罩上被遮挡的部分光刻胶不会被破坏,光罩上面电路图也就就拷贝到晶圆上了。最后通过溶解掉没有被光刻胶覆盖的薄膜以及剩下的光刻胶,晶圆上就留下了一层我们设计好的图形图案了。

芯片是如何做成的,超出你的认知范围,西瓜视频带你追寻摩尔定律

而想要获得一张高端的芯片,可能需要重复上面的步骤,通过多层的叠加之后,最初晶圆上就会拥有几十上百个die,每一个die都将会被封装成一个个芯片。

总结


而想要生产出5nm工艺的芯片,按照目前的要求必然是需要购买一台ASML的高端光刻机,除了光刻机之外,光刻中需要用到EUV光刻胶也只有日本能够生产。完全想要做到国产化,这两点是非常重要的。这也证明想要在芯片光刻的工艺中取得一点突破是非常难得的。

喜欢的朋友,上西瓜视频,搜索“X科技实验室”,西瓜视频可以涨知识、涨技能。

鲜花

握手

雷人

路过

鸡蛋
解决方案更多
   近年来,执法规范化建设的不断深入,对公安行业机关办案功能区等方面
特价更多

关注我们:东远物联

公众号

微信咨询

咨询电话:

199-2833-9866

D-Think | 广州东远智能科技有限公司

地址:广州市白云区北太路1633号广州民营科技园科创中心2栋16楼

电话:+86 020-87227952 Email:iot@D-Think.cn

Copyright   ©2018  东远科技  Powered by©D-Think inc.

粤ICP备10033639号