Hozirgi vaqtda chip ishlab chiqarish jarayonining doimiy takomillashtirilishi bilan chipda 10 milliarddan ortiq tranzistorlar bo'lishi mumkin. Qanday qilib ko'plab tranzistorlar o'rnatilgan?
1
Chip doimiy ravishda kengaytirilsa, u ichkarida ulkan shaharga o'xshaydi.
Bu yuqoridan pastga qarashli SEM fotosurati. CPU ichidagi qatlamli strukturani aniq ko'rishingiz mumkin. Chiziq kengligi pastga tushganda, qurilma qatlamiga yaqinlashganda torayadi.
Bu protsessorning kesma ko'rinishi. Qatlamli CPU tuzilishini aniq ko'rishingiz mumkin. Chip qatlamlarga joylashtirilgan. Ushbu protsessor taxminan 10 ta qatlamga ega. Eng quyi qatlam MOSFET tranzistori bo'lgan qurilma qatlamidir.
Mos trubkasi chipda kattalashtirilganda, "podium" kabi uch o'lchamli strukturani ko'rish mumkin. Transistorda issiqlik hosil bo'lishiga moyil bo'lgan indüktans, qarshilik yoki boshqa qurilmalar yo'q. Yuqori qatlam past qarshilikka ega elektrod bo'lib, u pastki platformadan izolyator bilan ajratilgan. Odatda darvoza uchun xom ashyo sifatida P tipidagi yoki N tipidagi polisilikondan foydalanadi va pastdagi izolyator silikon dioksiddir.
Platformaning ikki tomoni iflosliklarni qo'shish orqali manba va drenaj bo'lib, ularning o'rnini almashtirish mumkin. Ularning orasidagi masofa kanal bo'lib, chipning xususiyatlarini aniqlaydigan bu masofa.
Albatta, chipdagi tranzistorlar nafaqat Mos quvurlari, balki uch eshikli tranzistorlar hamdir. Transistorlar o'rnatilmagan, lekin chip ishlab chiqarish jarayonida o'yilgan.
Chipni loyihalashda chip dizayneri chipning tartibini rejalashtirish uchun EDA vositalaridan foydalanadi, so'ngra marshrut va marshrutni belgilaydi.
Agar dizaynlashtirilgan eshik sxemasini kattalashtirsak, oq nuqtalar substrat, ba'zi yashil chegaralar esa doplangan qatlamlardir.
Gofret quyish zavodi chip dizayneri tomonidan ishlab chiqilgan jismoniy sxema bo'yicha ishlab chiqariladi.
Chip ishlab chiqarishda ikkita tendentsiya mavjud. Ulardan biri shundaki, gofretlar tobora kattalashib bormoqda, shuning uchun samaradorlikni tejash uchun ko'proq chiplarni kesish mumkin. Ikkinchisi chip ishlab chiqarish jarayonidir. Ishlab chiqarish jarayonining kontseptsiyasi aslida eshikning o'lchamidir, uni ham chaqirish mumkin tranzistor strukturasida oqim Manbadan Drenajga oqib o'tadi va Darvoza (darvoza) asosan javobgar bo'lgan eshikka tengdir. manba va drenajni ikkala uchida yoqish-o'chirishni nazorat qilish.
Oqim yo'qoladi va eshikning kengligi oqim o'tganda yo'qotishni aniqlaydi, bu umumiy issiqlik ishlab chiqarishda va mobil telefonlarning quvvat sarfida namoyon bo'ladi. Kengligi qanchalik tor bo'lsa, quvvat sarfi shunchalik kam bo'ladi. Darvozaning minimal kengligi (darvoza uzunligi) ishlab chiqarish jarayonidir.
Nanometr jarayonini qisqartirishdan maqsad, texnologik takomillashtirish tufayli chip kattaroq bo'lmasligi uchun ko'proq tranzistorlarni kichikroq chipga yig'ishdir.
Ammo agar biz darvozani kichikroq qilib qo'ysak, oqim manba va drenaj o'rtasida qanchalik tez oqsa, jarayon shunchalik qiyin bo'ladi.
Chip ishlab chiqarish jarayoni diffuziya, fotolitografiya, etching, ion implantatsiyasi, kino o'sishi, polishing va metallizatsiya bo'lgan ettita asosiy ishlab chiqarish sohasiga bo'lingan. Fotolitografiya va etching ikkita asosiy bosqichdir.
Tranzistorlar litografiya va etching bilan o'yilgan va litografiya chip ishlab chiqarish uchun zarur bo'lgan sxemalar va funktsional maydonlarni yaratishdir.
Fotolitografiya mashinasi tomonidan chiqarilgan yorug'lik fotorezist bilan qoplangan varaqni naqshli fotomaska orqali ochish uchun ishlatiladi. Grafikning roli.
Bu kamera bilan suratga olish kabi litografiyaning roli. Kamera tomonidan olingan fotosurat negativga bosiladi va litografiya fotosuratni emas, balki elektron sxema va boshqa elektron komponentlarni chop etadi.
Eching - kimyoviy yoki fizik usullar yordamida kremniy gofret yuzasidan keraksiz materialni tanlab olib tashlash jarayoni. Odatiy gofretni qayta ishlash oqimida, kesish jarayoni fotolitografiya jarayonidan so'ng joylashgan bo'lib, naqshli fotorezist qatlami naqsh o'tkazish jarayonini yakunlash uchun qirqish paytida korroziya manbai tomonidan sezilarli darajada eroziyalanmaydi. Oshlama jarayoni niqob naqshlarini takrorlashning asosiy bosqichidir.
rasm
Ular orasida ishtirok etadigan material fotorezistdir. Biz shuni bilishimiz kerakki, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan dizayn birinchi navbatda lazer yordamida fotomaskaga yoziladi, so'ngra yorug'lik manbai niqob orqali fotorezist bilan kremniy gofret yuzasiga nurlanadi, bu esa ta'sir qilish maydonini keltirib chiqaradi. Fotorezist kimyoviy ta'sirga ega va keyin. ochiq yoki ochiq bo'lmagan joy eritiladi va texnologiyani ishlab chiqish yo'li bilan olib tashlanadi, shunda niqob ustidagi sxema fotorezistga o'tkaziladi va nihoyat naqsh silliqlash texnologiyasi bilan silikon gofretga o'tkaziladi.
Fotolitografiya ijobiy va salbiy fotolitografiya o'rtasidagi farqga ko'ra ikkita asosiy jarayonga bo'linadi: ijobiy fotolitografiya va salbiy fotolitografiya. Ijobiy fotolitografiyada musbat qarshilikning ochiq qismining tuzilishi erituvchi tomonidan buziladi va yuviladi, shuning uchun fotorezistdagi naqsh niqobdagi naqsh bilan bir xil bo'ladi.
Aksincha, manfiy tusli litografiyada manfiy qarshilikning ochiq qismi qattiqlashadi va erimaydigan holga keladi, niqob qismi esa erituvchi bilan yuviladi, fotorezistdagi naqsh niqobdagi naqshga qarama-qarshi bo'ladi.
Biz bu qadamni mikro darajadan oddiygina tushuntirishimiz mumkin.
Oldindan tayyorlangan fotorezist plitasi fotorezist bilan qoplangan gofret (yoki kremniy gofret) ustiga qoplanadi, so'ngra fotorezist plitasi orqali plita ma'lum vaqt davomida ultrabinafsha nurlar bilan nurlanadi. Printsip - fotorezistning bir qismini buzish va korroziyani osonlashtirish uchun ultrabinafsha nurlardan foydalanish.
Erituvchi fotorezist: fotolitografiya jarayonida ultrabinafsha nurlar ta'sirida bo'lgan fotorezist eriydi va olib tashlanganidan keyin qolgan naqsh niqobdagiga mos keladi.
"Etching" deganda, fotolitografiyadan so'ng fotorezistning (ijobiy qarshilik) buzilgan qismi etching eritmasi bilan o'yib tashlanadi va gofret yuzasida yarim o'tkazgich qurilmasi va uning ulanishi tasvirlangan. Keyin yarimo'tkazgichli qurilmalar va ularning sxemalarini hosil qilish uchun gofretni o'rash uchun yana bir qirqish eritmasidan foydalaning.
Fotorezistni olib tashlash: O'rnatish tugallangandan so'ng, fotorezistning vazifasi tugallangan deb e'lon qilinadi va barcha olib tashlangandan so'ng loyihalashtirilgan sxemani ko'rish mumkin.
10 milliarddan ortiq tranzistorlar shu tarzda o'yilgan va tranzistorlar ko'plab raqamli va analog funktsiyalarda, jumladan, kuchaytirish, almashtirish, kuchlanishni tartibga solish, signal modulyatsiyasi va osilatorlarda qo'llaniladi.
Ko'proq tranzistorlar protsessorning hisoblash samaradorligini oshirishi mumkin; bundan tashqari, o'lchamni kamaytirish ham quvvat sarfini kamaytirishi mumkin; nihoyat, chip hajmi kichraytirilgandan so'ng, kelajakdagi nozik va yorug'lik ehtiyojlarini qondirish uchun uni mobil qurilmaga ulash osonroq.
Tasvir chipi tranzistorining kesmasi
3nm dan keyin joriy tranzistorlar endi mos emas va yarimo'tkazgich sanoati hozirda nanosheet FETs (GAA FETs) va nanowire FETs (MBCFETs) ishlab chiqmoqda, ular bugungi finFETs uchun oldinga yo'l hisoblanadi.
Samsung GAA gate-around tranzistor texnologiyasiga pul tikmoqda, TSMC bu jarayonning aniq tafsilotlarini hali e'lon qilmagan. Samsung GAA surround gate tranzistorini birinchi marta 2019 yilda e'lon qildi. Samsungning rasmiy bayonotiga ko'ra, yangi GAA tranzistor tuzilmasi asosida Samsung MBCFET (Multi-Bridge-Channel FET, multi-bridge-channel dala effektli tranzistor)ni nanosheet qurilmalari yordamida ishlab chiqargan. ), bu tranzistor ish faoliyatini sezilarli darajada oshirishi va FinFET tranzistor texnologiyasini almashtirishi mumkin.
rasm
Bundan tashqari, MBCFET texnologiyasi mavjud FinFET ishlab chiqarish jarayoni texnologiyasi va uskunalari bilan ham mos keladi va shu bilan jarayonni ishlab chiqish va ishlab chiqarishni tezlashtiradi.
2
