劉宗元
學(xué)號19021210731
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【嵌牛導(dǎo)讀】大家都在用CPU，那么CPU的制造工藝又是什么呢瑟由？
【嵌牛鼻子】CPU、制造
【嵌牛提問】CPU制造工藝完整過程是什么
【嵌牛正文】
1》由沙到晶圓浮庐，CPU誕生全過程
2》沙中含有25%的硅充活，是地殼中第二多元素，在經(jīng)過氧化之后就成為了二氧化硅，在沙凄杯，尤其是石英中二氧化硅的含量非常高，這就是制造半導(dǎo)體的基礎(chǔ)秉宿。
3》在采購原材料沙子后戒突，將其中的硅進(jìn)行分離，多余的材料被廢棄蘸鲸，再經(jīng)過多個步驟進(jìn)行提純妖谴，以最終達(dá)到符合半導(dǎo)體制造的質(zhì)量，這就是所謂的電子級硅。它的純度是非常大的膝舅，每10億個硅原子中只有一個是不符合要求的嗡载。經(jīng)過凈化過程，硅進(jìn)入融化階段仍稀。在此圖片你可以看到一個大晶體硅的純凈融化時的狀態(tài)洼滚，由此產(chǎn)生的單晶體被稱為元寶。?
4》一個被鑄成錠后的電子級硅的單晶體技潘，重量大約為100千克遥巴，硅的純度達(dá)到了99.9999%。
5》鑄好錠后享幽，將進(jìn)入切割階段铲掐，將整個錠切成一片一片的圓盤，也就是我們俗稱的晶圓值桩，這樣求切割出來的是非常薄的摆霉，一個錠大概高5英尺，錠的直徑要根據(jù)對晶圓的需求來制定奔坟，今天的CPU需要300直徑的晶圓携栋。?
6》一旦切斷，晶圓就要進(jìn)行拋光咳秉，直至完美婉支，表面如鏡面一樣光滑，Intel并不生產(chǎn)自己的錠和硅片澜建，而是由第三方公司購買可隨時投入生產(chǎn)的晶圓向挖。?Intel先進(jìn)的45nm?High-K/Metal?Gate晶圓直徑就為?300mm，當(dāng)Intel最早生產(chǎn)芯片時是在直徑50mm的晶圓上印刷電路霎奢，而今天在300mm的晶圓上印刷户誓，以減少成本。?
7》在上圖中幕侠，我們可以看到晶圓上有藍(lán)色液體帝美，這是類似膠片拍照時的光阻劑，晶圓不停旋轉(zhuǎn)晤硕，以使其將液體均勻涂抹在晶圓上悼潭，并且涂層也是非常薄的。晶圓在此步驟進(jìn)行旋轉(zhuǎn)舞箍，以使涂層均勻分布舰褪。?
????為了防止晶圓暴露在紫外線下變成可溶性的表牢，因此使用了一個類似口罩的模具擋在前面，上面有設(shè)計好的各種電路贝次，照射后這些電路就會像照片一樣被印在晶圓上崔兴。制造一個CPU基本上要重復(fù)這一過程，直到多層堆疊到頂部為止蛔翅。?
9》在上圖片中我們可以看到有代表性的單一晶體管敲茄，似乎我們能用肉眼看到它，晶體管作為開關(guān)控制一個計算機(jī)芯片內(nèi)電流的流動山析。Intel的研究人員已經(jīng)研究出如此之小晶體管堰燎，他們聲稱大約1個針腳可以放30萬個晶體管。?
10》在晶體管暴露在紫外線下后笋轨，光阻劑完全溶解爽待，先試試吸附在晶體管上的面膜。
11》光阻層覆蓋的地方被保護(hù)起來不能被雕刻翩腐，而暴露的部分是可以的，也就是說需要在暴露的地方進(jìn)行雕刻膏燃，就像我們做手術(shù)時茂卦，蓋在身上的單子，露出皮膚的地方也就是需要做手術(shù)的部位组哩。
12》雕刻后去掉光阻層等龙，這時晶體管的形狀就可見了。
13》然后再重新涂上藍(lán)色的光阻劑（藍(lán)色）暴露在紫外線下伶贰，進(jìn)入下一步以前光阻層需要被洗刷蛛砰，也叫做離子摻雜，這一過程就是讓離子微粒接觸到晶圓黍衙，從而使硅改變其化學(xué)性質(zhì)泥畅，讓CPU可以控制電流。?
14》接下來的這個過程叫離子注入琅翻，也就是用離子轟擊暴露地區(qū)的硅片位仁，用離子撞擊植入硅片的方式來改變這些地區(qū)硅的導(dǎo)電性，離子需要非常高速的撞擊到晶圓表面上方椎，通過電場加速后的離子速度可以達(dá)到每小時30萬公里聂抢。
15》當(dāng)離子注入后，光阻層將被移除棠众，綠色部分的材料會摻入晚來的原子琳疏。
16》 這時晶體管是接近完成，晶體管洋紅色表面是保溫層，上面有三個洞空盼，這三個洞將用來填補(bǔ)銅书幕，以便連接到其他晶體管。
17》 在晶圓放入硫酸銅溶液這個階段我注，銅離子的沉積到晶體管按咒，這個過程被稱為電鍍。游離的銅離子分別到晶圓的積極終端（陽極）和消極終端（陰極）但骨。
18》 之后励七，銅離子作為銅箔曾附著在晶圓表面。
19》多余的材料是被拋光掉奔缠，留下了非常薄的一層銅掠抬。
20》 多金屬層是建立各種晶體管的互連，那么如何將建筑校哎、設(shè)計和功能開發(fā)團(tuán)隊各自設(shè)計的晶體管有線的連接在一起呢两波？例如，Intel的Core?ì7處理器闷哆。雖然電腦芯片看起來十分平坦腰奋，但實際上可能有超過20層，形成復(fù)雜的電路抱怔。如果你放大一個芯片劣坊，你會看到一個復(fù)雜的電路網(wǎng)絡(luò)線和晶體管，看起來像一個未來的屈留、多層次的公路系統(tǒng)局冰。?
21》 在這部分準(zhǔn)備將晶圓建立第一個功能測試，在這個階段的測試模式中輸入每個單芯片灌危，并監(jiān)測比較芯片的反應(yīng)康二，從而得到“正確的答案”(反饋的正確信息)。
22》 經(jīng)測試后勇蝙，晶圓好的部分將被確定作為處理器單元沫勿，然后將晶圓切割成很多小片（稱為核心或者叫內(nèi)核）。?
23》 篩選核心的過程就是模具向晶圓進(jìn)行測試看回饋的是否是“正確答案”（應(yīng)該是某種測試參數(shù)）浅蚪，如果是藕帜，將繼續(xù)下一步，不合格的核心將被被丟棄惜傲，幾年前Intel還用壞掉的核心制作了鑰匙鏈洽故。?
24》這是一個被分離出來的的核心，由上一道工序切割而成盗誊，上圖顯示的是Intel?Core?i7處理器的核心时甚。
25》 ?綠色基板隘弊、模具（切割加工好的晶圓）以及散熱片放在一起形成一個完成的處理器，綠色基板（類似PCB）建立了處理器的電氣和機(jī)械接口荒适，其他電腦系統(tǒng)互聯(lián)梨熙，銀色的是散熱片，也就是我們常見的處理器外面的金屬殼刀诬，在處理器運(yùn)行過程中提供散熱支持咽扇。?
26》 微處理器是地球上制造的最復(fù)雜的產(chǎn)品，事實上陕壹，它需要數(shù)以百計的步驟质欲，我們這里只列出了最重要的部分。
27》在最后要測試處理器糠馆，將檢驗他們的主要特點（測試功耗和最高頻率）?嘶伟。
28》基于測試的結(jié)果，將具有相同的能力的處理器歸屬一類又碌，這一過程被稱為“分塊”過程九昧，分級確定了處理器的最高工作頻率，根據(jù)穩(wěn)定性等規(guī)格制定價格毕匀。?
????生產(chǎn)和測試的處理器（在這里顯示的是Intel?Core?ì7處理器）要么分成散裝銷往系統(tǒng)制造商铸鹰，要么分成盒裝在零售商店出售
