CPU制造流程

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高级工程师

发表于 2009-9-22 08:16:03   20657 查看 166 回复 显示全部楼层 倒序浏览
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<font face="Verdana"><font face="Verdana">CPU制造流程<br/>
<p><font face="Verdana">CPU制造全过程<br/>第1页:由沙到晶圆,CPU诞生全过程<br/>&nbsp;<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 沙中含有25%的硅,是地壳中第二多元素,在经过氧化之后就成为了二氧化硅,在沙,尤其是石英中二氧化硅的含量非常高,这就是制造半导体的基础。<br/>&nbsp;<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 在采购原材料沙子后,将其中的硅进行分离,多余的材料被废弃,再经过多个步骤进行提纯,以最终达到符合半导体制造的质量,这就是所谓的电子级硅。它的纯度是非常大的,每10亿个硅原子中只有一个是不符合要求的。经过净化过程,硅进入融化阶段。在此图片你可以看到一个大晶体硅的纯净融化时的状态,由此产生的单晶体被称为元宝。 <br/>&nbsp;<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 一个被铸成锭后的电子级硅的单晶体,重量大约为100千克,硅的纯度达到了99.9999%。<br/>&nbsp;<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 铸好锭后,将进入切割阶段,将整个锭切成一片一片的圆盘,也就是我们俗称的晶圆,这样求切割出来的是非常薄的,一个锭大概高5英尺,锭的直径要根据对晶圆的需求来制定,今天的CPU需要300直径的晶圆。 <br/>&nbsp;<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 一旦切断,晶圆就要进行抛光,直至完美,表面如镜面一样光滑,Intel并不生产自己的锭和硅片,而是由第三方公司购买可随时投入生产的晶圆。 Intel先进的45nm High-K/Metal Gate晶圆直径就为 300mm,当Intel最早生产芯片时是在直径50mm的晶圆上印刷电路,而今天在300mm的晶圆上印刷,以减少成本。 <br/>&nbsp;<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 在上图中,我们可以看到晶圆上有蓝色液体,这是类似胶片拍照时的光阻剂,晶圆不停旋转,以使其将液体均匀涂抹在晶圆上,并且涂层也是非常薄的。晶圆在此步骤进行旋转,以使涂层均匀分布。 <br/>&nbsp;<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 在这一阶段,晶圆完成暴露于紫外线下,以此来使涂抹在上面的薄膜材料发生化学反应,就像照相时按下快门,影响就印在胶片上,这也是运用了相似的原理。<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 为了防止晶圆暴露在紫外线下变成可溶性的,因此使用了1个类似口罩的模具挡在前面,上面有设计好的各种电路,照射后这些电路就会想照片一样被印在晶圆上。制造一个CPU基本上要重复这一过程,直到多层堆叠到顶部为止。 <br/>&nbsp; <br/>&nbsp;&nbsp; 在上图片中我们可以看到有代表性的单一晶体管,似乎我们能用肉眼看到它,晶体管作为开关控制一个计算机芯片内电流的流动。Intel的研究人员已经研究出如此之小晶体管,他们声称大约1个针脚可以放30万个晶体管。 <br/>&nbsp;<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 在晶体管暴露在紫外线下后,光阻剂完全溶解,先试试吸附在晶体管上的面膜。<br/>&nbsp;<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 光阻层覆盖的地方被保护起来不能被雕刻,而暴露的部分是可以的,也就是说需要在暴露的地方进行雕刻,就像我们做手术时,盖在身上的单子,露出皮肤的地方也就是需要做手术的部位。<br/>&nbsp;<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 雕刻后去掉光阻层,这时晶体管的形状就可见了。<br/>&nbsp;<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 然后再重新涂上蓝色的光阻剂(蓝色)暴露在紫外线下,进入下一步以前光阻层需要被洗刷,也叫做离子掺杂,这一过程就是让离子微粒接触到晶圆,从而使硅改变其化学性质,让CPU可以控制电流。 <br/>&nbsp;<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 接下来的这个过程叫离子注入,也就是用离子轰击暴露地区的硅片,用离子撞击植入硅片的方式来改变这些地区硅的导电性,离子需要非常高速的撞击到晶圆表面上,通过电场加速后的离子速度可以达到每小时30万公里。<br/>&nbsp;<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 当离子注入后,光阻层将被移除,绿色部分的材料会掺入晚来的原子。<br/>&nbsp;<br/>&nbsp;&nbsp; 这时晶体管是接近完成,晶体管洋红色表面是保温层,上面有三个洞,这三个洞将用来填补铜,以便连接到其他晶体管。</font></p>
<p><font face="Verdana">&nbsp;<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 在晶圆放入硫酸铜溶液这个阶段,铜离子的沉积到晶体管,这个过程被称为电镀。游离的铜离子分别到晶圆的积极终端(阳极)和消极终端(阴极)。<br/>&nbsp;<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 之后,铜离子作为铜箔曾附着在晶圆表面。<br/>&nbsp;<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 多余的材料是被抛光掉,留下了非常薄的一层铜。<br/>&nbsp;<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 多金属层是建立各种晶体管的互连,那么如何将建筑、设计和功能开发团队各自设计的晶体管有线的连接在一起呢?例如,Intel的Core ì7处理器。虽然电脑芯片看起来十分平坦,但实际上可能有超过20层,形成复杂的电路。如果你放大一个芯片,你会看到一个复杂的电路网络线和晶体管,看起来像一个未来的、多层次的公路系统。 </font></p>
<p><font face="Verdana">&nbsp;<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 在这部分准备将晶圆建立第一个功能测试,在这个阶段的测试模式中输入每个单芯片,并监测比较芯片的反应,从而得到“正确的答案”(反馈的正确信息)。<br/>&nbsp;<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 经测试后,晶圆好的部分将被确定作为处理器单元,然后将晶圆切割成很多小片(称为核心或者叫内核)。 </font></p>
<p><font face="Verdana">&nbsp;<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 筛选核心的过程就是模具向晶圆进行测试看回馈的是否是“正确答案”(应该是某种测试参数),如果是,将继续下一步,不合格的核心将被被丢弃,几年前Intel还用坏掉的核心制作了钥匙链。 <br/>&nbsp;<br/>&nbsp;&nbsp; 这是一个被分离出来的的核心,由上一道工序切割而成,上图显示的是Intel Core i7处理器的核心。<br/>&nbsp;<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 绿色基板、模具(切割加工好的晶圆)以及散热片放在一起形成一个完成的处理器,绿色基板(类似PCB)建立了处理器的电气和机械接口,其他电脑系统互联,银色的是散热片,也就是我们常见的处理器外面的金属壳,在处理器运行过程中提供散热支持。 <br/>揭秘CPU诞生全过程(9)<br/>&nbsp;<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 微处理器是地球上制造的最复杂的产品,事实上,它需要数以百计的步骤,我们这里只列出了最重要的部分。<br/>&nbsp;<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 在最后要测试处理器,将检验他们的主要特点(测试功耗和最高频率) 。<br/>&nbsp;<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 基于测试的结果,将具有相同的能力的处理器归属一类,这一过程被称为“分块”过程,分级确定了处理器的最高工作频率,根据稳定性等规格制定价格。 <br/>&nbsp;<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 生产和测试的处理器(在这里显示的是Intel Core ì7处理器)要么分成散装销往系统制造商,要么分成盒装在零售商店出售。 <br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 当你看完CPU的制作全过程,你是否认为CPU的原点就是一堆沙子呢?希望这些资料能够保住你对CPU有更多的了解。</font></p>
<p><font face="Verdana"></font>&nbsp;</p></font></font>
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实习生

发表于 2009-9-27 22:46:20  
v
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实习生

发表于 2009-10-22 07:32:19  
赞&nbsp;
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实习生

发表于 2009-10-22 09:05:10  
谢谢
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实习生

发表于 2010-1-29 15:52:42  
谢谢
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实习生

发表于 2010-2-11 13:20:56  
不错
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实习生

发表于 2010-2-24 15:19:50  
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 学习学习
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技术员

发表于 2010-4-5 15:58:12  
过于简单了。应该再详细点。
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实习生

发表于 2010-4-20 17:12:13  
<img alt="" src="http://bbs.elecfans.com/Skins/default/topicface/face1.gif"/>
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实习生

发表于 2010-5-7 21:05:43  
噢噢噢噢
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技术员

发表于 2010-5-10 22:04:42  
任天堂
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技术员

发表于 2010-5-10 22:06:53  
好东西,谢谢
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实习生

发表于 2010-6-13 11:35:07  
xiexie
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实习生

发表于 2010-7-29 07:37:47  
来看看 学习了
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实习生

发表于 2010-8-4 16:29:06  

哈哈

[em01]
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实习生

发表于 2010-8-6 13:20:49  

顶楼主

公关广告公关广告公关广告公关广告高规格
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实习生

发表于 2010-8-14 16:01:11  
学习一下
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实习生

发表于 2010-9-29 23:11:51  
顶顶,用心学习!!
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技术员

发表于 2010-11-23 13:58:18  
<p style="MARGIN: 0cm="0cm"  0cm="0cm"  0pt" class="MsoNormal"><span style="FONT-FAMILY: 宋体; FONT-SIZE: 10pt; mso-ascii-font-family: Arial; mso-hansi-font-family: 'Times New="New"  Roman'; mso-font-kerning: 0pt; mso-bidi-font-size: 12.0pt">楼主关于这个话题的见解真是很精辟,相信是在本领域里的高手吧,应该是研发部的资深专家了。</span><b style="mso-bidi-font-weight: normal"><span style="FONT-FAMILY: Arial; FONT-SIZE: 10pt; mso-font-kerning: 0pt; mso-bidi-font-family: 'Times New="New"  Roman'; mso-bidi-font-size: 12.0pt" lang="EN-US">eepeople</span></b><span style="FONT-FAMILY: 宋体; FONT-SIZE: 10pt; mso-ascii-font-family: Arial; mso-hansi-font-family: 'Times New="New"  Roman'; mso-font-kerning: 0pt; mso-bidi-font-size: 12.0pt">网站上有适合您的职位,,比如</span><b style="mso-bidi-font-weight: normal"><span style="FONT-FAMILY: 宋体; FONT-SIZE: 10pt; mso-ascii-font-family: Arial; mso-hansi-font-family: Arial; mso-font-kerning: 0pt; mso-bidi-font-family: Arial">客户经理</span></b><b style="mso-bidi-font-weight: normal"><span style="FONT-FAMILY: 宋体; FONT-SIZE: 10pt; mso-ascii-font-family: Arial; mso-hansi-font-family: 'Times New="New"  Roman'; mso-font-kerning: 0pt; mso-bidi-font-size: 12.0pt">、</span></b><b style="mso-bidi-font-weight: normal"><span style="FONT-FAMILY: 宋体; FONT-SIZE: 10pt; mso-ascii-font-family: Arial; mso-hansi-font-family: Arial; mso-font-kerning: 0pt; mso-bidi-font-family: Arial">高级行业销售经理</span></b><b style="mso-bidi-font-weight: normal"><span style="FONT-FAMILY: 宋体; FONT-SIZE: 10pt; mso-ascii-font-family: Arial; mso-hansi-font-family: 'Times New="New"  Roman'; mso-font-kerning: 0pt; mso-bidi-font-size: 12.0pt">、</span></b><b style="mso-bidi-font-weight: normal"><span style="FONT-FAMILY: 宋体; FONT-SIZE: 10pt; mso-ascii-font-family: Arial; mso-hansi-font-family: Arial; mso-font-kerning: 0pt; mso-bidi-font-family: Arial">品质总监</span></b><span style="FONT-FAMILY: 宋体; FONT-SIZE: 10pt; mso-ascii-font-family: Arial; mso-hansi-font-family: 'Times New="New"  Roman'; mso-font-kerning: 0pt; mso-bidi-font-size: 12.0pt">等等,来自世界知名电子企业,大家可以去看看。</span><span style="FONT-FAMILY: Arial; FONT-SIZE: 10pt; mso-font-kerning: 0pt; mso-bidi-font-family: 'Times New="New"  Roman'; mso-bidi-font-size: 12.0pt" lang="EN-US"><?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" /><o:p></o:p></span></p>
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实习生

发表于 2010-12-11 12:44:40  
hao dingding
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