Günümüzde, çip üretim sürecinin sürekli gelişmesiyle, çipte 10 milyardan fazla transistör olabilir. Bu kadar çok transistör nasıl kurulur?
1
Çip sürekli büyütüldüğünde, içinde kocaman bir şehir gibi görünüyor.
Bu bir Yukarıdan Aşağıya Görünüm SEM fotoğrafıdır. CPU içindeki katmanlı yapıyı net bir şekilde görebilirsiniz. Cihaz katmanına yaklaştıkça çizgi genişliği daralır.
Bu, CPU'nun bir kesit görünüşüdür. Katmanlı CPU yapısını açıkça görebilirsiniz. Çip katmanlar halinde düzenlenmiştir. Bu CPU yaklaşık 10 katmana sahiptir. En alt katman, MOSFET transistörü olan aygıt katmanıdır.
Çipteki Mos tüpü büyütüldüğünde "podyum" gibi üç boyutlu bir yapı görülebiliyor. Transistörün endüktansı, direnci veya ısı üretimine yatkın başka cihazları yoktur. Üst katman, aşağıdaki platformdan bir yalıtkanla ayrılan düşük dirençli bir elektrottur. Kapı için hammadde olarak genellikle P tipi veya N tipi polisilikon kullanır ve aşağıdaki yalıtkan silikon dioksittir.
Platformun iki tarafı, safsızlıklar ekleyerek kaynak ve drenajdır ve konumları değiştirilebilir. İkisi arasındaki mesafe kanaldır ve çipin özelliklerini belirleyen bu mesafedir.
Elbette çipteki transistörler sadece Mos tüpleri değil, aynı zamanda tri-gate transistörler. Transistörler takılı değil, çip üretimi sırasında kazınmış durumda.
Bir çip tasarlarken, çip tasarımcısı çipin yerleşimini planlamak ve ardından yönlendirme ve yönlendirme için EDA araçlarını kullanacaktır.
Tasarlanan kapı devresini yakınlaştırırsak, beyaz noktalar alt katmandır ve bazı yeşil kenarlıklar katkılı katmanlardır.
Gofret dökümhanesi, yonga tasarımcısı tarafından tasarlanan fiziksel yerleşim planına göre üretilir.
Çip imalatında iki trend var. Birincisi, gofretlerin gittikçe büyümesi, böylece verimlilikten tasarruf etmek için daha fazla yonga kesilebilir. Diğeri ise çip üretim sürecidir. Üretim süreci kavramı aslında geçidin boyutudur, buna transistör yapısında da akım Kaynaktan Drenaj'a akar ve Kapı (Gate), esas olarak sorumlu olan bir kapıya eşdeğerdir. kaynağın açılıp kapanmasının kontrol edilmesi ve her iki uçta tahliye.
Akım kaybolacak ve kapının genişliği, cep telefonlarının ortak ısı üretimi ve güç tüketiminde kendini gösteren akım geçtiğinde kaybı belirler. Genişlik ne kadar dar olursa, güç tüketimi o kadar düşük olur. Kapının minimum genişliği (geçit uzunluğu) imalat sürecidir.
Nanometre işleminin küçültülmesinin amacı, daha fazla transistörü daha küçük bir çipe sığdırmaktır, böylece çip teknolojik gelişme nedeniyle daha büyük hale gelmez.
Ancak geçidi küçültürsek, kaynak ile tahliye arasındaki akım ne kadar hızlı akarsa, süreç o kadar zor olur.
Çip üretim süreci, difüzyon, fotolitografi, dağlama, iyon yerleştirme, film büyütme, parlatma ve metalleştirme olmak üzere yedi ana üretim alanına bölünmüştür. Fotolitografi ve gravür iki temel adımdır.
Transistörler litografi ve dağlama ile kazınır ve litografi çip üretimi için gerekli devreleri ve fonksiyonel alanları yapmaktır.
Fotolitografi makinesi tarafından yayılan ışık, desenli bir fotomaske aracılığıyla fotodirençle kaplanmış levhayı ortaya çıkarmak için kullanılır. Grafiğin rolü.
Bu, bir kamerayla fotoğraf çekmeye benzer şekilde, litografinin rolüdür. Negatifin üzerine kameranın çektiği fotoğraf basılır ve litografi fotoğrafı değil devre şemasını ve diğer elektronik bileşenleri basar.
Aşındırma, kimyasal veya fiziksel yöntemler kullanılarak bir silikon gofretin yüzeyinden istenmeyen malzemenin seçici olarak çıkarılması işlemidir. Olağan gofret işleme akışında, aşındırma işlemi fotolitografi işleminden sonra yer alır ve desenli fotorezist katman, model transferinin işlem adımını tamamlamak için aşındırma sırasında korozyon kaynağı tarafından önemli ölçüde aşınmayacaktır. Aşındırma işlemi, maske modellerinin çoğaltılmasında önemli bir adımdır.
resim
Bunların arasında, ilgili malzeme fotorezisttir. Devre tasarımının önce lazerle fotomaske üzerine yazıldığını ve daha sonra ışık kaynağının maske aracılığıyla silikon gofretin yüzeyine fotodirençle ışınlanarak maruz kalma alanına neden olduğunu bilmemiz gerekir. Fotodirencin kimyasal bir etkisi vardır ve sonra maruz kalan veya kalmayan alan gelişen teknoloji ile çözülerek uzaklaştırılır, böylece maske üzerindeki devre deseni fotoreziste aktarılır ve son olarak desen asitleme teknolojisi ile silikon gofrete aktarılır.
Fotolitografi, pozitif ve negatif fotolitografi arasındaki farka göre pozitif fotolitografi ve negatif fotolitografi olmak üzere iki temel işleme ayrılır. Pozitif fotolitografide, pozitif direncin açıkta kalan kısmının yapısı çözücü tarafından yok edilir ve yıkanır, böylece fotorezist üzerindeki desen maske üzerindeki desenle aynıdır.
Tersine, negatif tonlu litografide, negatif direncin açıkta kalan kısmı sertleşir ve çözünmez hale gelir ve maske kısmı solvent tarafından yıkanarak fotodirenç üzerindeki deseni maske üzerindeki desenin tersi haline getirir.
Bu adımı basitçe mikro seviyeden açıklayabiliriz.
Fotorezist ile kaplanan gofret (veya silikon gofret) üzerine önceden yapılmış bir fotorezist plaka kaplanır ve ardından gofret, fotorezist plaka aracılığıyla belirli bir süre ultraviyole ışınları ile ışınlanır. Prensip, ultraviyole ışınları kullanarak fotorezistin bir kısmını bozmak ve aşınmasını kolaylaştırmaktır.
Çözünen fotodirenç: Fotolitografi işleminde ultraviyole ışığa maruz bırakılan fotodirenç çözülür ve çıkarıldıktan sonra kalan desen, maskedekiyle tutarlıdır.
"Aşındırma", fotolitografiden sonra, fotodirencin bozulan kısmının (pozitif direnç) bir dağlama solüsyonu ile kazınması ve gofretin yüzeyinin yarı iletken cihazın modelini ve bağlantısını göstermesi anlamına gelir. Ardından, yarı iletken cihazları ve devrelerini oluşturmak için gofreti aşındırmak için başka bir aşındırma çözümü kullanın.
Fotorezistin çıkarılması: Aşındırma tamamlandıktan sonra, fotodirencin görevinin tamamlandığı ilan edilir ve tüm kaldırma işleminden sonra tasarlanan devre modeli görülebilir.
Bu şekilde 10 milyardan fazla transistör oyulmuştur ve transistörler, amplifikasyon, anahtarlama, voltaj regülasyonu, sinyal modülasyonu ve osilatörler dahil olmak üzere çok çeşitli dijital ve analog işlevlerde kullanılmaktadır.
Daha fazla transistör, işlemcinin bilgi işlem verimliliğini artırabilir; ayrıca boyutun küçültülmesi güç tüketimini de azaltabilir; son olarak, çipin boyutu küçüldükten sonra, gelecekteki inceltme ve hafifletme ihtiyaçlarını karşılamak için onu bir mobil cihaza takmak daha kolaydır.
Görüntü Çipi Transistör Kesiti
3nm'den sonra mevcut transistörler artık uygun değil ve yarı iletken endüstrisi şu anda günümüzün finFET'leri için ileriye giden yol olarak kabul edilen nanotabaka FET'ler (GAA FET'ler) ve nanotel FET'ler (MBCFET'ler) geliştiriyor.
Samsung, TSMC'nin henüz belirli işlem ayrıntılarını yayınlamadığı GAA geçit transistör teknolojisine güveniyor. Samsung, GAA surround gate transistörünü ilk olarak 2019 yılında duyurdu. Samsung'un resmi açıklamasına göre, yeni GAA transistör yapısını temel alan Samsung, nanosheet cihazları kullanarak MBCFET'i (Multi-Bridge-Channel FET, multi-bridge-channel field effect transistor) üretti. ), transistör performansını önemli ölçüde artırabilen ve FinFET transistör teknolojisinin yerini alabilen.
resim
Ayrıca MBCFET teknolojisi, mevcut FinFET üretim süreci teknolojisi ve ekipmanıyla da uyumludur ve böylece süreç geliştirme ve üretimi hızlandırır.
2
