芯片是如何制造的？

芯片制作完整過程包括 芯片設(shè)計(jì)、晶片制作、封裝制作、成本測(cè)試等幾個(gè)環(huán)節(jié)，其中晶片片制作過程尤為的復(fù)雜。

首先是芯片設(shè)計(jì)，根據(jù)設(shè)計(jì)的需求，生成的“圖樣”

1， 芯片的原料晶圓

晶圓的成分是硅，硅是由石英沙所精練出來的，晶圓便是硅元素加以純化（99.999%），接著是將些純硅制成硅晶棒，成為制造集成電路的石英半導(dǎo)體的材料，將其切片就是芯片制作具體需要的晶圓。晶圓越薄，成產(chǎn)的成本越低，但對(duì)工藝就要求的越高。

2，晶圓涂膜

晶圓涂膜能抵抗氧化以及耐溫能力，其材料為光阻的一種，

3，晶圓光刻顯影、蝕刻

該過程使用了對(duì)紫外光敏感的化學(xué)物質(zhì)，即遇紫外光則變軟。通過控制遮光物的位置可以得到芯片的外形。在硅晶片涂上光致抗蝕劑，使得其遇紫外光就會(huì)溶解。這是可以用上第一份遮光物，使得紫外光直射的部分被溶解，這溶解部分接著可用溶劑將其沖走。這樣剩下的部分就與遮光物的形狀一樣了，而這效果正是我們所要的。這樣就得到我們所需要的二氧化硅層。

4、攙加雜質(zhì)

將晶圓中植入離子，生成相應(yīng)的P、N類半導(dǎo)體。

具體工藝是是從硅片上暴露的區(qū)域開始，放入化學(xué)離子混合液中。這一工藝將改變攙雜區(qū)的導(dǎo)電方式，使每個(gè)晶體管可以通、斷、或攜帶數(shù)據(jù)。簡(jiǎn)單的芯片可以只用一層，但復(fù)雜的芯片通常有很多層，這時(shí)候?qū)⑦@一流程不斷的重復(fù)，不同層可通過開啟窗口聯(lián)接起來。這一點(diǎn)類似所層PCB板的制作制作原理。 更為復(fù)雜的芯片可能需要多個(gè)二氧化硅層，這時(shí)候通過重復(fù)光刻以及上面流程來實(shí)現(xiàn)，形成一個(gè)立體的結(jié)構(gòu)。

5、晶圓測(cè)試

經(jīng)過上面的幾道工藝之后，晶圓上就形成了一個(gè)個(gè)格狀的晶粒。通過針測(cè)的方式對(duì)每個(gè)晶粒進(jìn)行電氣特性檢測(cè)。 一般每個(gè)芯片的擁有的晶粒數(shù)量是龐大的，組織一次針測(cè)試模式是非常復(fù)雜的過程，這要求了在生產(chǎn)的時(shí)候盡量是同等芯片規(guī)格構(gòu)造的型號(hào)的大批量的生產(chǎn)。數(shù)量越大相對(duì)成本就會(huì)越低，這也是為什么主流芯片器件造價(jià)低的一個(gè)因素。

6、封裝

將制造完成晶圓固定，綁定引腳，按照需求去制作成各種不同的封裝形式，這就是同種芯片內(nèi)核可以有不同的封裝形式的原因。比如：DIP、QFP、PLCC、QFN 等等。這里主要是由用戶的應(yīng)用習(xí)慣、應(yīng)用環(huán)境、市場(chǎng)形式等外圍因素來決定的。

7、測(cè)試、包裝

經(jīng)過上述工藝流程以后，芯片制作就已經(jīng)全部完成了，這一步驟是將芯片進(jìn)行測(cè)試、剔除不良品，以及包裝。

芯片是怎樣制造的？

在美國(guó)俄勒岡州HILLSBORO市，芯片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員正致力于最新芯片上集成更多的晶體管，以提高芯片的性能。INTEL公司生產(chǎn)的第一個(gè)微處理器芯片是1971年交付給日本生產(chǎn)計(jì)算器的廠商，該芯片上集成了2300個(gè)晶體管；而1997年5月問世的300HZ時(shí)鐘頻率的奔騰Ⅱ處理器芯片2千多萬個(gè)晶體管。為核對(duì)多層微處理器上晶體管的位置，INTEL公司的電路布線專家在計(jì)算機(jī)顯示屏上檢查芯片的電路版圖。

完整的設(shè)計(jì)圖隨后傳送給主計(jì)算機(jī)并經(jīng)電子束曝光機(jī)進(jìn)行處理，完成將這些設(shè)計(jì)圖“刻寫”在置于一塊石英玻璃上的金屬薄膜上，制造出掩膜。制作芯片是對(duì)薄膜進(jìn)行重復(fù)進(jìn)行涂光敏膠、光刻和腐蝕的組合處理，掩膜起著一個(gè)很像照相制版的負(fù)片作用。精確調(diào)準(zhǔn)每個(gè)掩膜最為重要：如果一個(gè)掩膜偏離幾分之一微米（百萬分之一），則整個(gè)硅圓片就報(bào)廢不能用。

當(dāng)光通過掩膜照射，電路圖就“印制”在硅晶片上。每一個(gè)芯片大約需用20個(gè)掩膜，這些掩膜要在整個(gè)工藝過程棗從硅圓片到制造最終的芯片包括幾百個(gè)工藝的流程的不同的位置點(diǎn)上定位。最終一塊八英寸的硅圓片能夠做出200多個(gè)奔騰Ⅱ微處理器芯片。

一旦完成芯片制作過程，硅圓片在金剛石切割機(jī)床上被分切成單個(gè)的芯片棗到此的單個(gè)芯片被稱為“管芯”（DIE）。將每個(gè)管芯分隔放置在一個(gè)無靜電的平板框中，并傳送至下一步）棗管芯配聯(lián)棗芯片被插裝進(jìn)它的封裝中。芯片封裝保護(hù)管芯避免受環(huán)境因素影響，同時(shí)提供管芯和電路板通訊所必需的電連接，封裝好的芯片在隨后的使用中將要安裝固定在電路板上。

在芯片制造背后潛藏的文化也許才是生產(chǎn)過程最具魅力的因素。在美國(guó)新墨西哥州RIO RANCHO市，有一個(gè)世界上最大制造工廠即為芯片制造工廠，永不停歇的生產(chǎn)，僅潔凈廠房就有三個(gè)足球場(chǎng)那樣大。在冥冥世界的大氣氛圍中，穿戴著GORE棗TEX?品牌肥大的服裝的技術(shù)員們12小時(shí)輪班工作。要求工作人員在他們的衣服上套穿這種潔凈服裝目的在避免諸如脫落的皮膚細(xì)胞的微小塵埃殘留在微電路上。

為進(jìn)一步減少空中塵埃顆粒，技術(shù)員們戴上頭罩，泵出他們呼吸產(chǎn)生的空氣要通過一個(gè)專門的過濾器。另外，安裝在吊棚內(nèi)的數(shù)個(gè)大功率泵，頻繁地將已經(jīng)過濾的空氣源源吹送進(jìn)廠房，一分鐘要傾瀉吹送8次。從硅圓片到芯片到上市，全過程要花費(fèi)45天

從沙子到芯片，cpu是怎么制造的

從沙子到芯片，看看CPU是如何制造出來的

1、沙子 / 硅錠

硅是地殼中含量位居第二的元素。

常識(shí)：沙子含硅量很高。

硅 — 計(jì)算機(jī)芯片的原料 — 是一種半導(dǎo)體材料，也就是說通過摻雜，硅可以轉(zhuǎn)變成導(dǎo)電性良好的導(dǎo)體或絕緣體。

[注：半導(dǎo)體是導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間的一種材料。摻雜是一種手段，通常加入少量其它某種元素改變導(dǎo)電性。]

熔融的硅 — 尺寸：晶圓級(jí) (~300毫米 / 12英寸)

為了能用于制造計(jì)算機(jī)芯片，硅必須被提純到很高的純度(10億個(gè)原子中至多有一個(gè)其它原子，也就是99.9999999%以上) 硅在熔融狀態(tài)被抽取出來后凝固，該固體是一種由單個(gè)連續(xù)無間斷的晶格點(diǎn)陣排列的圓柱，也就是硅錠。

單晶硅錠 — 尺寸：晶圓級(jí)(大約300毫米/12英寸) 硅錠的直徑大約300毫米，重約100千克。

單晶硅就是說整塊硅就一個(gè)晶體，我們?nèi)臻L(zhǎng)生活中見到的金屬和非金屬單質(zhì)或化合物多數(shù)以多晶體形態(tài)存在。

2、硅錠 / 晶圓

切割 — 尺寸：晶圓級(jí)(大約300毫米/12英寸)

硅錠被切割成單個(gè)的硅片，稱之為晶圓。每個(gè)晶圓的直徑為300毫米，厚度大約1毫米。

晶圓 – 尺寸：晶圓級(jí)(大約300毫米/12英寸)

晶圓拋光，直到無瑕，能當(dāng)鏡子照。Intel從供貨商那里購買晶圓。目前晶圓的供貨尺寸比以往有所上長(zhǎng)，而平均下來每個(gè)芯片的制造成本有所下降。目前供貨商提供的晶圓直徑300毫米，工業(yè)用晶圓有長(zhǎng)到450毫米的趨勢(shì)。

在一片晶圓上制造芯片需要幾百個(gè)精確控制的工序，不同的材料上一層覆一層。

下面簡(jiǎn)要介紹芯片的復(fù)雜制造過程中幾個(gè)比較重要的工序。

3、光刻

光刻膠的使用 — 尺寸：晶圓級(jí)(大約300毫米/12英寸)

光刻是用一種特殊的方法把某種圖像印到晶圓上的過程。開始時(shí)使用一種稱為光刻膠的液體，把它均勻的澆注到旋轉(zhuǎn)的晶圓上。光刻膠這個(gè)名字的來源于是這樣的，人們發(fā)現(xiàn)有一種物質(zhì)對(duì)特定頻率的光敏感，它能夠抵御某種特殊化學(xué)物質(zhì)的腐蝕，蝕刻中涂覆刻它可起到保護(hù)作用，蝕掉不想要的材質(zhì)。

曝光 — 尺寸：晶圓級(jí)(大約300毫米/12英寸)

光刻膠硬化后，用一定頻率的紫外線照射后變得可溶。曝光過程需要用到膜片，膜片起到印模的作用，如此一來，只有曝光部分的光刻膠可溶。膜片的圖像(電路)印到了晶圓上。電路圖像要經(jīng)過透鏡縮小，曝光設(shè)備在晶圓上來回移動(dòng)多次，也就是說曝光多次后電路圖才能徹底印上去。

[注：跟古老的照相機(jī)底片的原理類似]

溶解光刻膠 — 尺寸：晶圓級(jí)(大約300毫米/12英寸)

通過化學(xué)過程溶解曝光的光刻膠，被膜片蓋住的光刻膠保留下來。

4、離子注入

離子注入 — 尺寸：晶圓級(jí)(大約300毫米/12英寸)

覆蓋著光刻膠的晶圓經(jīng)過離子束(帶正電荷或負(fù)電荷的原子)轟擊后，未被光刻膠覆蓋的部分嵌入了雜質(zhì)(高速離子沖進(jìn)未被光刻膠覆蓋的硅的表面)，該過程稱為摻雜。由于硅里進(jìn)入了雜質(zhì)，這會(huì)改變某些區(qū)域硅的導(dǎo)電性(導(dǎo)電或絕緣，這依賴于使用的離子)。這里展示一下空洞(well)的制作，這些區(qū)域?qū)?huì)形成晶體管。

[注：據(jù)說這種用于注入的帶電粒子被電場(chǎng)加速后可達(dá)30萬千米/小時(shí)]

去除光刻膠— 尺寸：晶圓級(jí)(大約300毫米/12英寸)

離子注入后，光刻膠被清除，在摻雜區(qū)形成晶體管。

晶體管形成初期 — 尺寸：晶體管級(jí)(大約50～200納米)

圖中是放大晶圓的一個(gè)點(diǎn)，此處有一個(gè)晶體管。綠色區(qū)域代表摻雜硅。現(xiàn)在的晶圓會(huì)有幾千億個(gè)這樣的區(qū)域來容納晶體管。

5、刻蝕

刻蝕 — 尺寸：晶體管級(jí)(大約50～200納米)

為了給三門晶體管制造一個(gè)鰭片(fin)，上述光刻過程中，使用一種稱為硬膜片(藍(lán)色)的圖像材料。

然后用一種化學(xué)物質(zhì)刻蝕掉不想要的硅，留下覆蓋著硬膜片的鰭片。

6、臨時(shí)門的形成

二氧化硅門電介質(zhì) — 尺寸：晶體管級(jí)(大約50～200納米)

在光刻階段，部分晶體管用光刻膠覆蓋，把晶圓插入到充滿氧的管狀熔爐中，產(chǎn)生一薄層二氧化硅(紅色)，這就造就了一個(gè)臨時(shí)門電介質(zhì)。

多晶硅門電極 — 尺寸：晶體管級(jí)(大約50～200納米)

在光刻階段，制造一層多晶硅(黃色)，這就造就了一個(gè)臨時(shí)門電極。

絕緣 — 尺寸：晶體管級(jí)(大約50～200納米)

在氧化階段，整個(gè)晶圓的二氧化硅層(紅色透明)用于跟其它部分絕緣。

英特爾使用”最后門” (也稱為 “替代金屬門”)技術(shù)制作晶體管金屬門。這種做法的目的是確保晶體管不出現(xiàn)穩(wěn)定性問題，否則高溫的工序會(huì)導(dǎo)致晶體管不穩(wěn)定。

7、“最后門” 高K/金屬門的形成

[注：介電常數(shù)K為高還是低是相對(duì)的，但英特爾的標(biāo)準(zhǔn)跟業(yè)界不同，業(yè)界普遍采用IBM的標(biāo)準(zhǔn)，用低K介質(zhì)能減少漏電流，但是加工困難，目前大規(guī)模數(shù)字電路多用高K介質(zhì)。]

犧牲門的去除 — 尺寸：晶體管級(jí)(大約50～200納米)

用膜片工序里的做法，臨時(shí)(犧牲)門電極和門電介質(zhì)被刻蝕掉。真實(shí)門現(xiàn)在就會(huì)形成了，因?yàn)榈谝婚T被去掉了，該工序稱為“最后門”。

高K電介質(zhì)的使用 — 尺寸：晶體管級(jí) (大約50～200納米)

在稱為”原子層”沉積的過程中，晶圓表面覆了一層分子。圖中黃色層代表這些層中的兩層。使用光刻技術(shù)，在不想要的區(qū)域(例如透明二氧化硅的上面)里，高K材質(zhì)被刻蝕掉。

金屬門 — 尺寸：晶體管級(jí) (大約50～200納米)

晶圓上形成金屬電極 (藍(lán)色)，不想要的區(qū)域用光刻的辦法刻蝕掉。 跟高K材料配合(薄薄的黃色層)起來使用，可以改善晶體管性能，減少漏電流的產(chǎn)生，這是使用傳統(tǒng)的二氧化硅 / 多晶硅門不能企及的。

8、金屬沉積

晶體管就緒 — 尺寸：晶體管級(jí) (大約50～200納米)

晶體管的建造快竣工了。

晶體管上方的絕緣層刻蝕出3個(gè)小洞，這3個(gè)洞里被填充上銅或其它材質(zhì)，以便跟別的晶體管導(dǎo)通。

[注：晶體管也就是通俗意義上的三極管，需要3個(gè)引線腳，所以一個(gè)晶體管的絕緣層上得刻蝕出3個(gè)小洞]

電鍍 — 尺寸：晶體管級(jí) (大約50～200納米)

在該階段，晶圓浸在硫酸銅溶液里，作為陰極，銅離子從陽極出發(fā)到達(dá)陰極，最后銅離子會(huì)沉積在晶體管表面。

電鍍后序 — 尺寸：晶體管級(jí) (大約50～200納米)

經(jīng)過電鍍，銅離子在晶圓表面沉積下來形成薄薄的一層銅 。

9、金屬層

拋光 — 尺寸：晶體管級(jí) (大約50～200納米)

多余的材質(zhì)會(huì)被機(jī)械拋光，直到露出光亮的銅為止。

金屬層 — 尺寸：晶體管級(jí)(6個(gè)晶體管組合起來大約500納米)

構(gòu)造多重金屬層以一種特殊的結(jié)構(gòu)來導(dǎo)通(請(qǐng)考慮宏觀世界中的“導(dǎo)線”)晶體管，這些“導(dǎo)線”怎么連接，要由某個(gè)型號(hào)處理器(例如第2代英特爾Core I5處理器)的架構(gòu)師和設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)來決定。

盡管計(jì)算機(jī)芯片看上去十分平整，其實(shí)可能會(huì)超過30層，是一個(gè)十分復(fù)雜的電路。 一個(gè)放大的芯片看上去是由電線和晶體管組成的錯(cuò)綜復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)看上去像將來某天地面上建造成的多層高速公路系統(tǒng)。

當(dāng)所有的內(nèi)層連通以后，每個(gè)die上都會(huì)被附上陣列焊盤，這些焊盤是芯片跟外面世界的電氣連接通道(圖中未畫出焊盤)。

[注：我們常說的22納米工藝就是指上述銅“導(dǎo)線”寬度，焊盤將來用于激光焊接CPU針腳或觸點(diǎn)。Die一直沒有對(duì)應(yīng)的中文，但很多人都知道它是CPU的內(nèi)部電路。]

晶圓分類 / 分離

晶圓分類 — 尺寸 die級(jí) (大約10毫米 / 大約0.5英寸)

接觸晶圓上一些特別的點(diǎn)，逐個(gè)測(cè)試晶圓上的die的電氣參數(shù)，跟正確結(jié)果吻合的die算是通過。

尺寸：晶圓級(jí)(大約300毫米/12英寸)

晶圓被切割成很多小塊 (稱為die)上述的晶圓包含了處理器。

10、包裝

單個(gè)Die — 尺寸：die級(jí) (大約10毫米/大約0.5英寸)

單個(gè)的die經(jīng)過前面的工序后被切割成單件。這里顯示的是英特爾22納米微處理的代號(hào)Ivy Bridge的die。

打包 — 尺寸：包裝級(jí) (大約20毫米 / 大約1英寸)

打包基板，die(電路部分)和導(dǎo)熱蓋粘在一起形成一個(gè)完整的處理器。綠色的基板具有電子和機(jī)械接口跟PC系統(tǒng)的其它部分通信。銀色的導(dǎo)熱蓋可以跟散熱器接觸散發(fā)CPU產(chǎn)生的熱量。

處理器 — 尺寸：包裝級(jí) (大約20毫米 / 大約1英寸)

完整的微處理器 (Ivy Bridge) 被稱為人類制造出的最復(fù)雜的產(chǎn)品。實(shí)際上，處理器需要幾百個(gè)工序來完成—上述僅僅介紹了最重要的工序— 是在世界上最潔凈的環(huán)境 下(微處理器工廠里) 完成的。

[注，粉塵會(huì)導(dǎo)致電路短路，制造精密的電路必須在無塵的環(huán)境下進(jìn)行。例如，目前計(jì)算機(jī)主板要求的無塵環(huán)境是1萬等級(jí)，也就是說平均1萬立方米空氣中不得多于1粒粉塵。CPU電路更加精細(xì)，對(duì)無塵環(huán)境要求會(huì)更高]

11、級(jí)別測(cè)試 / 完整的處理器

級(jí)別測(cè)試 — 尺寸：包裝級(jí) (大約20毫米 / 大約1英寸)

在這個(gè)最后的測(cè)試階段，處理器要經(jīng)過全面的測(cè)試，包括功能，性能，功耗。

篩選 — 尺寸：包裝級(jí) (大約20毫米 / 大約1英寸)

根據(jù)測(cè)試結(jié)果篩選，性能相同的處理器放一起，一個(gè)托盤一個(gè)托盤的存放，然后發(fā)給客戶。

零售包裝 — 尺寸：包裝級(jí) (大約20毫米 / 大約1英寸)

生產(chǎn)和測(cè)試好的處理器供給系統(tǒng)制造商或以盒包的形式進(jìn)入零售市場(chǎng)。

[注：從這一步容易了解到，盒包與散片質(zhì)量無任何差別，在Intel看來，同一系列同一主頻的U體制差別很小。]

沙子是如何制作成芯片的?

芯片一般都是是半導(dǎo)體材料如硅,鍺和一些其他的材料參雜成的,沙子里面含有SIO2,可以通過技術(shù)進(jìn)行提純的.

半導(dǎo)體芯片制造有哪些工藝流程，會(huì)用到那些設(shè)備，這些設(shè)備的生產(chǎn)商有哪些？

主要是對(duì)硅晶片（Si wafer）的一系列處理

1、清洗 -> 2、在晶片上鋪一層所需要的半導(dǎo)體 -> 3、加上掩膜 -> 4、把不要的部分腐蝕掉 -> 5、清洗

重復(fù)2到5就可以得到所需要的芯片了

Cleaning -> Deposition -> Mask Deposition -> Etching -> Cleaning

1、中的清洗過程中會(huì)用到硝酸，氫氟酸等酸，用于清洗有機(jī)物和無機(jī)物的污染

其中Deposition過程可能會(huì)用到多種器材，比如HELIOS等~

Mask Deposition過程中需要很多器材，包括Spinner，Hot plate，EVG等等~

根據(jù)材料不同或者需要的工藝精度不同，Etching也分很多器材，可以使用專門的液體做Wet etch，或者用離子做Plasma Etching等

最后一部的Cleaning一般是用Develpoer洗掉之前覆蓋的掩模~

多數(shù)器材都是Oxford Instruments出的

具體建議你去多看看相關(guān)的英文書，這里說不清楚。。

LED芯片制造工藝流程是什么？

外延片→清洗→鍍透明電極層→透明電極圖形光刻→腐蝕→去膠→平臺(tái)圖形光刻→干法刻蝕→去膠→退火→SiO2沉積→窗口圖形光刻→SiO2腐蝕→去膠→N極圖形光刻→預(yù)清洗→鍍膜→剝離→退火→P極圖形光刻→鍍膜→剝離→研磨→切割→芯片→成品測(cè)試。

其實(shí)外延片的生產(chǎn)制作過程是非常復(fù)雜的，在展完外延片后，下一步就開始對(duì)LED外延片做電極（P極，N極），接著就開始用激光機(jī)切割LED外延片（以前切割LED外延片主要用鉆石刀），制造成芯片后，在晶圓上的不同位置抽取九個(gè)點(diǎn)做參數(shù)測(cè)試.

1、 主要對(duì)電壓、波長(zhǎng)、亮度進(jìn)行測(cè)試，能符合正常出貨標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)的晶圓片再繼續(xù)做下一步的操作，如果這九點(diǎn)測(cè)試不符合相關(guān)要求的晶圓片，就放在一邊另外處理。

2、 晶圓切割成芯片后，100%的目檢（VI/VC），操作者要使用放大30倍數(shù)的顯微鏡下進(jìn)行目測(cè)。

3、 接著使用全自動(dòng)分類機(jī)根據(jù)不同的電壓，波長(zhǎng)，亮度的預(yù)測(cè)參數(shù)對(duì)芯片進(jìn)行全自動(dòng)化挑選、測(cè)試和分類。

4、 最后對(duì)LED芯片進(jìn)行檢查（VC）和貼標(biāo)簽。芯片區(qū)域要在藍(lán)膜的中心，藍(lán)膜上最多有5000粒芯片，但必須保證每張藍(lán)膜上芯片的數(shù)量不得少于1000粒，芯片類型、批號(hào)、數(shù)量和光電測(cè)量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)記錄在標(biāo)簽上，附在蠟光紙的背面。藍(lán)膜上的芯片將做最后的目檢測(cè)試與第一次目檢標(biāo)準(zhǔn)相同，確保芯片排列整齊和質(zhì)量合格。這樣就制成LED芯片（目前市場(chǎng)上統(tǒng)稱方片）。

在LED芯片制作過程中，把一些有缺陷的或者電極有磨損的芯片，分撿出來，這些就是后面的散晶，此時(shí)在藍(lán)膜上有一些不符合正常出貨要求的晶片，也就自然成了邊片或毛片等。

剛才談到在晶圓上的不同位置抽取九個(gè)點(diǎn)做參數(shù)測(cè)試，對(duì)于不符合相關(guān)要求的晶圓片作另外處理，這些晶圓片是不能直接用來做LED方片，也就不做任何分檢了，直接賣給客戶了，也就是目前市場(chǎng)上的LED大圓片（但是大圓片里也有好東西，如方片）。

電腦芯片是如何制造的

一般的電腦芯片都是在電腦事先設(shè)計(jì)好板式,在不同的PCB板組合過程中用納米技術(shù)打上電路給焊點(diǎn),至于材料,一般選取耐熱、壽命相對(duì)較長(zhǎng)、成本較低的做,難做是正常的,不然價(jià)格不會(huì)這么高

ASIC芯片從研發(fā)到生產(chǎn)的整個(gè)過程是怎么樣的?能詳細(xì)的介紹一下嗎?

拿到設(shè)計(jì)要求和指標(biāo)-〉選定庫-〉進(jìn)行HDL描述(此步開始為前端)-〉編譯、仿真-〉由EDA工具輔助進(jìn)行綜合-〉得到RTL級(jí)描述(門級(jí)網(wǎng)表)-〉調(diào)用庫文件+版圖布局布線(姑且從這步稱為后端)-〉各類優(yōu)化-〉仿真、驗(yàn)證-〉流片-〉封裝-〉測(cè)試 注意,以上僅為ASIC(半定制)設(shè)計(jì)流程,而且ASIC設(shè)計(jì)過程相對(duì)全定制設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,一般也不怎么區(qū)分前后端設(shè)計(jì).另:晶圓是一大片單晶硅,構(gòu)成芯片的無數(shù)半導(dǎo)體管子(三極管或MOS之類的),全部是在此硅片上通過光刻、摻雜、淀積等步驟集成上去的.等工藝完成后,經(jīng)過切割和封裝就可以制造好芯片的.

集成電路是怎樣制造出來？

微電子技術(shù)涉及的行業(yè)很多,包括化工、光電技術(shù)、半導(dǎo)體材料、精密設(shè)備制造、軟件等,其中又以集成電路技術(shù)為核心,包括集成電路的設(shè)計(jì)、制造.集成電路(IC)常用基本概念有:

晶圓,多指單晶硅圓片,由普通硅沙拉制提煉而成,是最常用的半導(dǎo)體材料,按其直徑分為4英寸、5英寸、6英寸、8英寸等規(guī)格,近來發(fā)展出12英寸甚至更大規(guī)格.晶圓越大,同一圓片上可生產(chǎn)的IC就多,可降低成本;但要求材料技術(shù)和生產(chǎn)技術(shù)更高.

前、后工序:IC制造過程中, 晶圓光刻的工藝(即所謂流片),被稱為前工序,這是IC制造的最要害技術(shù);晶圓流片后,其切割、封裝等工序被稱為后工序.

光刻:IC生產(chǎn)的主要工藝手段,指用光技術(shù)在晶圓上刻蝕電路.

線寬:4微米/1微米/0.6微未/0.35微米/035微米等,是指IC生產(chǎn)工藝可達(dá)到的最小導(dǎo)線寬度,是IC工藝先進(jìn)水平的主要指標(biāo).線寬越小,集成度就高,在同一面積上就集成更多電路單元.

封裝:指把硅片上的電路管腳,用導(dǎo)線接引到外部接頭處,以便與其它器件連接.

存儲(chǔ)器:專門用于保存數(shù)據(jù)信息的IC.

邏輯電路:以二進(jìn)制為原理的數(shù)字電路。

1.集成電路

隨著電子技術(shù)的發(fā)展及各種電器的普及，集成電路的應(yīng)用越來越廣，大到飛入太空的”神州五號(hào)”，小到我們身邊的電子手表，里面都有我們下面將要說到的集成電路。

我們將各種電子元器件以相互聯(lián)系的狀態(tài)集成到半導(dǎo)體材料（主要是硅）或者絕緣體材料薄層片子上，再用一個(gè)管殼將其封裝起來，構(gòu)成一個(gè)完整的、具有一定功能的電路或系統(tǒng)。這種有一定功能的電路或系統(tǒng)就是集成電路了。就像人體由不同器官組成，各個(gè)器官各司其能而又相輔相成，少掉任何一部分都不能完整地工作一樣。任何一個(gè)集成電路要工作就必須具有接收信號(hào)的輸入端口、發(fā)送信號(hào)的輸出端口以及對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理的控制電路。輸入、輸出（I/O）端口簡(jiǎn)單的說就是我們經(jīng)常看到的插口或者插頭，而控制電路是看不到的，這是集成電路制造廠在凈化間里制造出來的。

如果將集成電路按集成度高低分類，可以分為小規(guī)模（SSI）、中規(guī)模（MSI）、大規(guī)模（LSI）和超大規(guī)模（VLSI）。近年來出現(xiàn)的特大規(guī)模集成電路（UISI），以小于1um為最小的設(shè)計(jì)尺寸，這樣將在每個(gè)片子上有一千萬到一億個(gè)元件。

2.系統(tǒng)芯片（SOC）

不知道大家有沒有看過美國(guó)大片《終結(jié)者》，在看電影的時(shí)候，有沒有想過，機(jī)器人為什么能夠像人一樣分析各種問題，作出各種動(dòng)作，好像他也有大腦，也有記憶一樣。其實(shí)他里面就是有個(gè)系統(tǒng)芯片（SOC）在工作。當(dāng)然，那個(gè)是科幻片，科技還沒有發(fā)展到那個(gè)水平。但是SOC已成為集成電路設(shè)計(jì)學(xué)領(lǐng)域里的一大熱點(diǎn)。在不久的未來，它就可以像”終結(jié)者”一樣進(jìn)行工作了。

系統(tǒng)芯片是采用低于0.6um工藝尺寸的電路，包含一個(gè)或者多個(gè)微處理器（大腦），并且有相當(dāng)容量的存儲(chǔ)器（用來記憶），在一塊芯片上實(shí)現(xiàn)多種電路，能夠自主地工作，這里的多種電路就是對(duì)信號(hào)進(jìn)行操作的各種電路，就像我們的手、腳，各有各的功能。這種集成電路可以重復(fù)使用原來就已經(jīng)設(shè)計(jì)好的功能復(fù)雜的電路模塊，這就給設(shè)計(jì)者節(jié)省了大量時(shí)間。

SOC技術(shù)被廣泛認(rèn)同的根本原因，并不在于它擁有什么非常特別的功能，而在于它可以在較短的時(shí)間內(nèi)被設(shè)計(jì)出來。SOC的主要價(jià)值是可以有效地降低電子信息系統(tǒng)產(chǎn)品的開發(fā)成本，縮短產(chǎn)品的上市周期，增強(qiáng)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

3.集成電路設(shè)計(jì)

對(duì)于”設(shè)計(jì)”這個(gè)詞，大家肯定不會(huì)感到陌生。在修建三峽水電站之前，我們首先要根據(jù)地理位置、水流緩急等情況把它在電腦上設(shè)計(jì)出來。制造集成電路同樣也要根據(jù)所需要電路的功能把它在電腦上設(shè)計(jì)出來。

集成電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的說就是設(shè)計(jì)硬件電路。我們?cè)谧鋈魏问虑橹岸紩?huì)仔細(xì)地思考究竟怎么樣才能更好地完成這件事以達(dá)到我們預(yù)期的目的。我們需要一個(gè)安排、一個(gè)思路。設(shè)計(jì)集成電路時(shí)，設(shè)計(jì)者首先根據(jù)對(duì)電路性能和功能的要求提出設(shè)計(jì)構(gòu)思。然后將這樣一個(gè)構(gòu)思逐步細(xì)化，利用電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件實(shí)現(xiàn)具有這些性能和功能的集成電路。假如我們現(xiàn)在需要一個(gè)火警電路，當(dāng)室內(nèi)的溫度高于50℃就報(bào)警。設(shè)計(jì)者將按照我們的要求構(gòu)思，在計(jì)算機(jī)上利用軟件完成設(shè)計(jì)版圖并模擬測(cè)試。如果模擬測(cè)試成功，就可以說已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了我們所要的電路。

集成電路設(shè)計(jì)一般可分為層次化設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)。層次化設(shè)計(jì)就是把復(fù)雜的系統(tǒng)簡(jiǎn)化，分為一層一層的，這樣有利于發(fā)現(xiàn)并糾正錯(cuò)誤；結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)則是把復(fù)雜的系統(tǒng)分為可操作的幾個(gè)部分，允許一個(gè)設(shè)計(jì)者只設(shè)計(jì)其中一部分或更多，這樣其他設(shè)計(jì)者就可以利用他已經(jīng)設(shè)計(jì)好的部分，達(dá)到資源共享。

4.硅片制造

我們知道許多電器中都有一些薄片，這些薄片在電器中發(fā)揮著重要的作用，它們都是以硅片為原材料制造出來的。硅片制造為芯片的生產(chǎn)提供了所需的硅片。那么硅片又是怎樣制造出來的呢？

硅片是從大塊的硅晶體上切割下來的，而這些大塊的硅晶體是由普通硅沙拉制提煉而成的。可能我們有這樣的經(jīng)歷，塊糖在溫度高的時(shí)候就會(huì)熔化，要是粘到手上就會(huì)拉出一條細(xì)絲，而當(dāng)細(xì)絲拉到離那顆糖較遠(yuǎn)的地方時(shí)就會(huì)變硬。其實(shí)我們這兒制造硅片，首先就是利用這個(gè)原理，將普通的硅熔化，拉制出大塊的硅晶體。然后將頭部和尾部切掉，再用機(jī)械對(duì)其進(jìn)行修整至合適直徑。這時(shí)看到的就是有合適直徑和一定長(zhǎng)度的”硅棒”。再把”硅棒”切成一片一片薄薄的圓片，圓片每一處的厚度必須是近似相等的，這是硅片制造中比較關(guān)鍵的工作。最后再通過腐蝕去除切割時(shí)殘留的損傷。這時(shí)候一片片完美的硅圓片就制造出來了。

5.硅單晶圓片

我們制造一個(gè)芯片，需要先將普通的硅制造成硅單晶圓片，然后再通過一系列工藝步驟將硅單晶圓片制造成芯片。下面我們就來看一下什么是硅單晶圓片。

從材料上看，硅單晶圓片的主要材料是硅，而且是單晶硅；從形狀上看，它是圓形片狀的。硅單晶圓片是最常用的半導(dǎo)體材料，它是硅到芯片制造過程中的一個(gè)狀態(tài)，是為了芯片生產(chǎn)而制造出來的集成電路原材料。它是在超凈化間里通過各種工藝流程制造出來的圓形薄片，這樣的薄片必須兩面近似平行且足夠平整。硅單晶圓片越大,同一圓片上生產(chǎn)的集成電路就越多,這樣既可降低成本，又能提高成品率，但材料技術(shù)和生產(chǎn)技術(shù)要求會(huì)更高。

如果按直徑分類，硅單晶圓片可以分為4英寸、5英寸、6英寸、8英寸等規(guī)格,近來又發(fā)展出12英寸甚至更大規(guī)格。最近國(guó)內(nèi)最大的硅單晶圓片制造廠——中芯國(guó)際就準(zhǔn)備在北京建設(shè)一條12英寸的晶圓生長(zhǎng)線。

6.芯片制造

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，芯片的性能越來越高，而體積卻越來越小。我們?cè)谑褂酶鞣N電子產(chǎn)品時(shí)無不嘆服現(xiàn)代科技所創(chuàng)造的奇跡。而這樣的奇跡，你知道是怎樣被創(chuàng)造出來的嗎？

芯片是用地球上最普遍的元素硅制造出來的。地球上呈礦石形態(tài)的砂子，在對(duì)它進(jìn)行極不尋常的加工轉(zhuǎn)變之后，這種簡(jiǎn)單的元素就變成了用來制作集成電路芯片的硅片。

我們把電腦上設(shè)計(jì)出來的電路圖用光照到金屬薄膜上，制造出掩膜。就象燈光從門縫透過來，在地上形成光條，若光和金屬薄膜能起作用而使金屬薄膜在光照到的地方形成孔，那就在其表面有電路的地方形成了孔，這樣就制作好了掩膜。我們?cè)侔褎傊谱骱玫难谀どw在硅片上，當(dāng)光通過掩膜照射，電路圖就”印制”在硅晶片上。如果我們按照電路圖使應(yīng)該導(dǎo)電的地方連通，應(yīng)該絕緣的地方斷開，這樣我們就在硅片上形成了所需要的電路。我們需要多個(gè)掩膜，形成上下多層連通的電路，那么就將原來的硅片制造成了芯片。所以我們說硅片是芯片制造的原材料，硅片制造是為芯片制造準(zhǔn)備的。

7.EMS

提起EMS，大家可能會(huì)想到郵政特快專遞，但我們集成電路產(chǎn)業(yè)里面所說的EMS是指沒有自己的品牌產(chǎn)品，專門替品牌廠商生產(chǎn)的電子合約制造商，也稱電子制造服務(wù)企業(yè)。那么就讓我們來看一下電子合約制造商到底是干什么的。

所謂電子合約制造商，就是把別人的定單拿過來，替別人加工生產(chǎn)，就像是我們請(qǐng)鐘點(diǎn)工回來打掃衛(wèi)生、做飯一樣，他們必須按照我們的要求來做事。EMS在各個(gè)方面，各個(gè)環(huán)節(jié)都有優(yōu)勢(shì)，從采購到生產(chǎn)、銷售甚至在設(shè)計(jì)方面都具有自己的特色。因而它成了專門為品牌廠商生產(chǎn)商品的企業(yè)。EMS的優(yōu)勢(shì)在于它的制造成本低，反應(yīng)速度快，有自己一定的設(shè)計(jì)能力和強(qiáng)大的物流渠道。

最近，一些國(guó)際知名的EMS電子制造商正在將他們的制造基地向中國(guó)全面轉(zhuǎn)移。他們的到來當(dāng)然會(huì)沖擊國(guó)內(nèi)做制造的企業(yè)。但是對(duì)其他企業(yè)來說可能就是個(gè)好消息，因?yàn)檫@些EMS必須要依靠本地的供應(yīng)商提供零部件。

8.流片

在觀看了電影《摩登時(shí)代》后，我們可能經(jīng)常想起卓別林鈕螺絲的那個(gè)鏡頭。大家知道影片中那種流水線一樣的生產(chǎn)就是生產(chǎn)線。只是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在現(xiàn)在的生產(chǎn)線上卓別林所演的角色已經(jīng)被機(jī)器取代了。我們像流水線一樣通過一系列工藝步驟制造芯片，這就是流片。

在芯片制造過程中一般有兩段時(shí)間可以叫做流片。在大規(guī)模生產(chǎn)芯片時(shí)，那流水線一樣地生產(chǎn)就是其中之一。大家可能很早就已經(jīng)知道了這個(gè)過程叫流片，但下面這種情況就不能盡說其詳了。我們?cè)诟阍O(shè)計(jì)的時(shí)候發(fā)現(xiàn)某個(gè)地方可以進(jìn)行修改以取得更好的效果，但又怕這樣的修改會(huì)給芯片帶來意想不到的后果，如果根據(jù)這樣一個(gè)有問題的設(shè)計(jì)大規(guī)模地制造芯片，那么損失就會(huì)很大。所以為了測(cè)試集成電路設(shè)計(jì)是否成功，必須進(jìn)行流片，即從一個(gè)電路圖到一塊芯片，檢驗(yàn)每一個(gè)工藝步驟是否可行，檢驗(yàn)電路是否具備我們所要的性能和功能。如果流片成功，就可以大規(guī)模地制造芯片；反之，我們就需要找出其中的原因，并進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

9.多項(xiàng)目晶圓（MPW）

隨著制造工藝水平的提高，在生產(chǎn)線上制造芯片的費(fèi)用不斷上漲，一次0.6微米工藝的生產(chǎn)費(fèi)用就要20-30萬元，而一次0.35微米工藝的生產(chǎn)費(fèi)用則需要60-80萬元。如果設(shè)計(jì)中存在問題，那么制造出來的所有芯片將全部報(bào)廢。為了降低成本，我們采用了多項(xiàng)目晶圓。

所謂多項(xiàng)目晶圓(簡(jiǎn)稱MPW)，就是將多種具有相同工藝的集成電路設(shè)計(jì)放在同一個(gè)硅圓片上、在同一生產(chǎn)線上生產(chǎn)，生產(chǎn)出來后，每個(gè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目可以得到數(shù)十片芯片樣品，這一數(shù)量足夠用于設(shè)計(jì)開發(fā)階段的實(shí)驗(yàn)、測(cè)試。而實(shí)驗(yàn)費(fèi)用就由所有參加多項(xiàng)目晶圓的項(xiàng)目按照各自所占的芯片面積分?jǐn)偅瑯O大地降低了實(shí)驗(yàn)成本。這就很象我們都想吃巧克力，但是我們沒有必要每個(gè)人都去買一盒，可以只買來一盒分著吃，然后按照各人吃了多少付錢。

多項(xiàng)目晶圓提高了設(shè)計(jì)效率，降低了開發(fā)成本，為設(shè)計(jì)人員提供了實(shí)踐機(jī)會(huì)，并促進(jìn)了集成電路設(shè)計(jì)成果轉(zhuǎn)化，對(duì)IC設(shè)計(jì)人才的培訓(xùn)，及新產(chǎn)品的開發(fā)研制均有相當(dāng)?shù)拇龠M(jìn)作用。

10.晶圓代工

我們知道中芯國(guó)際是中國(guó)大陸知名的IT企業(yè)，可能也聽說了這樣一個(gè)消息，就是”臺(tái)積電”將要來大陸投資建廠。他們所從事的工作都是晶圓代工。那現(xiàn)在讓我們來了解一下什么是晶圓代工。

我們是熟悉加工坊的，它使用各種設(shè)備把客戶送過去需要加工的小麥、水稻加工成為需要的面粉、大米等。這樣就沒有必要每個(gè)需要加工糧食的人都來建造加工坊。我們現(xiàn)在的晶圓代工廠就像是一個(gè)加工坊。晶圓代工就是向?qū)I(yè)的集成電路設(shè)計(jì)公司或電子廠商提供專門的制造服務(wù)。這種經(jīng)營(yíng)模式使得集成電路設(shè)計(jì)公司不需要自己承擔(dān)造價(jià)昂貴的廠房，就能生產(chǎn)。這就意味著，臺(tái)積電等晶圓代工商將龐大的建廠風(fēng)險(xiǎn)分?jǐn)偟綇V大的客戶群以及多樣化的產(chǎn)品上，從而集中開發(fā)更先進(jìn)的制造流程。

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，晶圓代工所需投資也越來越大，現(xiàn)在最普遍采用的8英寸生產(chǎn)線，投資建成一條就需要10億美元。盡管如此，很多晶圓代工廠還是投進(jìn)去很多資金、采購了很多設(shè)備。這足以說明晶圓代工將在不久的未來取得很大發(fā)展，占全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的比重也將與日俱增。

11.SMT

我們經(jīng)常會(huì)看到電器里有塊板子，上面有很多電子器件。要是有機(jī)會(huì)看到板子的背面，你將看到正面器件的”腳”都通過板子上的孔到背面來了。現(xiàn)在出現(xiàn)了一種新興技術(shù)，比我們剛才說的穿孔技術(shù)有更多優(yōu)點(diǎn)。

SMT 即表面貼裝技術(shù)，是電子組裝業(yè)中的一個(gè)新秀。隨著電子產(chǎn)品的小型化，占面積太大的穿孔技術(shù)將不再適合，只能采用表面貼裝技術(shù)。它不需要在板上穿孔，而是直接貼在正面。當(dāng)然器件的”腳”就得短一點(diǎn)，細(xì)一點(diǎn)。SMT使電子組裝變得越來越快速和簡(jiǎn)單，使電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代速度越來越快，價(jià)格也越來越低。這樣廠方就會(huì)更樂意采用這種技術(shù)以低成本高產(chǎn)量生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品以滿足顧客需求和加強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

SMT的組裝密度高、電子產(chǎn)品體積和重量只有原來的十分之一左右。一般采用SMT技術(shù)后，電子產(chǎn)品的可靠性高，抗振能力強(qiáng)。而且SMT易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，能夠提高生產(chǎn)效率，降低成本，這樣就節(jié)省了大量的能源、設(shè)備、人力和時(shí)間。

12.芯片封裝

我們?cè)谧哌M(jìn)商場(chǎng)的時(shí)候，就會(huì)發(fā)現(xiàn)里面幾乎每個(gè)商品都被包裝過。那么我們即將說到的封裝和包裝有什么區(qū)別呢？

封裝就是安裝半導(dǎo)體集成電路芯片用的外殼。因?yàn)樾酒仨毰c外界隔離，以防止空氣中的雜質(zhì)對(duì)芯片電路的腐蝕而造成電路性能下降，所以封裝是至關(guān)重要的。封裝后的芯片也更便于安裝和運(yùn)輸。封裝的這些作用和包裝是基本相似的，但它又有獨(dú)特之處。封裝不僅起著安放、固定、密封、保護(hù)芯片和增強(qiáng)電路性能的作用，而且還是溝通芯片內(nèi)部世界與外部電路的橋梁–芯片上的接點(diǎn)用導(dǎo)線連接到封裝外殼的引腳上，這些引腳又通過印制板上的導(dǎo)線與其他器件建立連接。因此，封裝對(duì) CPU和其他大規(guī)模集成電路都起著重要的作用。隨著CPU和其他大規(guī)模電路的進(jìn)步，集成電路的封裝形式也將有相應(yīng)的發(fā)展。

芯片的封裝技術(shù)已經(jīng)歷了好幾代的變遷，技術(shù)指標(biāo)一代比一代先進(jìn)，芯片面積與封裝面積之比（衡量封裝技術(shù)水平的主要指標(biāo)）越來越接近于1，適用頻率越來越高，耐溫性能也越來越好。它還具有重量小，可靠性高，使用方便等優(yōu)點(diǎn)。

13.芯片測(cè)試

為了能在當(dāng)今激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地，電子產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家就必需確保產(chǎn)品質(zhì)量。而為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，在生產(chǎn)過程中就需要采用各類測(cè)試技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷和故障并進(jìn)行修復(fù)。

我們?cè)谑褂媚硞€(gè)芯片的時(shí)候，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)這樣的現(xiàn)象，就是芯片的其中幾個(gè)引腳沒有用到。我們甚至還會(huì)以為這樣子使用這個(gè)芯片是用錯(cuò)了。其實(shí)這幾個(gè)引腳是用來測(cè)試用的。在芯片被制造出來之后，還要由芯片測(cè)試工程師對(duì)芯片進(jìn)行測(cè)試，看這些生產(chǎn)出來的芯片的性能是否符合要求、芯片的功能是否能夠?qū)崿F(xiàn)。實(shí)際上，我們這種測(cè)試方法只是接觸式測(cè)試，芯片測(cè)試技術(shù)中還有非接觸式測(cè)試。

隨著線路板上元器件組裝密度的提高，傳統(tǒng)的電路接觸式測(cè)試受到了極大的限制，而非接觸式測(cè)試的應(yīng)用越來越普遍。所謂非接觸測(cè)試，主要就是利用光這種物質(zhì)對(duì)制造過程中或者已經(jīng)制造出來的芯片進(jìn)行測(cè)試。這就好像一個(gè)人覺得腿痛，他就去醫(yī)院進(jìn)行一個(gè)X光透視，看看腿是不是出現(xiàn)骨折或者其他問題。這種方法不會(huì)收到元器件密度的影響，能夠以很快的測(cè)試速度找出缺陷。

14.覆晶封裝技術(shù)

我們都知道鳥籠是用竹棒把上下兩塊木板撐出一個(gè)空間，鳥就生活在這里面。我們將要說到的覆晶封裝和鳥籠是有相似之處的。下面我們就來看一下什么是覆晶封裝技術(shù)。

我們通常把晶片經(jīng)過一系列工藝后形成了電路結(jié)構(gòu)的一面稱作晶片的正面。原先的封裝技術(shù)是在襯底之上的晶片的正面是一直朝上的，而覆晶技術(shù)是將晶片的正面反過來，在晶片（看作上面那塊板）和襯底（看作下面那塊板）之間及電路的外圍使用凸塊（看作竹棒）連接，也就是說，由晶片、襯底、凸塊形成了一個(gè)空間，而電路結(jié)構(gòu)（看作鳥）就在這個(gè)空間里面。這樣封裝出來的芯片具有體積小、性能高、連線短等優(yōu)點(diǎn)。

隨著半導(dǎo)體業(yè)的迅速發(fā)展，覆晶封裝技術(shù)勢(shì)必成為封裝業(yè)的主流。典型的覆晶封裝結(jié)構(gòu)是由凸塊下面的冶金層、焊點(diǎn)、金屬墊層所構(gòu)成，因此冶金層在元件作用時(shí)的消耗將嚴(yán)重影響到整個(gè)結(jié)構(gòu)的可靠度和元件的使用壽命。

15.凸塊制程

我們小時(shí)候經(jīng)常玩橡皮泥，可能還這樣子玩過，就是先把橡皮泥捏成一個(gè)頭狀，再在上面加上眼睛、鼻子、耳朵等。而我們長(zhǎng)凸塊就和剛剛說到的”長(zhǎng)”眼睛、鼻子、耳朵差不多了。

晶圓制造完成后，在晶圓上進(jìn)行長(zhǎng)凸塊制程。在晶圓上生長(zhǎng)凸塊后，我們所看到的就像是一個(gè)平底鍋，鍋的邊沿就是凸塊，而中間部分就是用來形成電路結(jié)構(gòu)的。按凸塊的結(jié)構(gòu)分，可以把它分為本體和球下冶金層（UBM）兩個(gè)部分。

就目前晶圓凸塊制程而言，可分為印刷技術(shù)和電鍍技術(shù)，兩種技術(shù)各擅勝場(chǎng)。就電鍍技術(shù)而言，其優(yōu)勢(shì)是能提供更好的線寬和凸塊平面度，可提供較大的芯片面積，同時(shí)電鍍凸塊技術(shù)適合高鉛制程的特性，可更大幅度地提高芯片的可靠度，增加芯片的強(qiáng)度與運(yùn)作效能。而印刷技術(shù)的制作成本低廉較具有彈性，適用于大量和小量的生產(chǎn)，但是制程控制不易，使得這種方法較少運(yùn)用于生產(chǎn)凸塊間距小于150μm的產(chǎn)品。

16.晶圓級(jí)封裝

在一些古董展覽會(huì)上，我們經(jīng)常會(huì)看到這樣的情形，即用一只玻璃罩罩在古董上。為了空氣不腐蝕古董，還會(huì)采用一些方法使玻璃罩和下面的座墊之間密封。下面我們借用這個(gè)例子來理解晶圓級(jí)封裝。

晶圓級(jí)封裝(WLP)就是在其上已經(jīng)有某些電路微結(jié)構(gòu)（好比古董）的晶片（好比座墊）與另一塊經(jīng)腐蝕帶有空腔的晶片（好比玻璃罩）用化學(xué)鍵結(jié)合在一起。在這些電路微結(jié)構(gòu)體的上面就形成了一個(gè)帶有密閉空腔的保護(hù)體（硅帽），可以避免器件在以后的工藝步驟中遭到損壞，也保證了晶片的清潔和結(jié)構(gòu)體免受污染。這種方法使得微結(jié)構(gòu)體處于真空或惰性氣體環(huán)境中，因而能夠提高器件的品質(zhì)。

隨著IC芯片的功能與高度集成的需求越來越大，目前半導(dǎo)體封裝產(chǎn)業(yè)正向晶圓級(jí)封裝方向發(fā)展。它是一種常用的提高硅片集成度的方法，具有降低測(cè)試和封裝成本，降低引線電感，提高電容特性，改良散熱通道，降低貼裝高度等優(yōu)點(diǎn)。

17.晶圓位階的芯片級(jí)封裝技術(shù)

半導(dǎo)體封裝技術(shù)在過去二十年間取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，預(yù)計(jì)在今后二十年里還會(huì)出現(xiàn)更加積極的增長(zhǎng)和新一輪的技術(shù)進(jìn)步。晶圓位階的芯片級(jí)封裝技術(shù)是最近出現(xiàn)的有很大積極意義的封裝技術(shù)。

我們把芯片原來面積與封裝后面積之比接近1：1的理想情況的封裝就叫做芯片級(jí)封裝。就像我們吃桔子，總希望它的皮殼薄點(diǎn)。晶圓位階的芯片級(jí)封裝技術(shù)就是晶圓位階處理的芯片級(jí)封裝技術(shù)。它可以有效地提高硅的集成度。晶圓位階處理就是在晶圓制造出來后，直接在晶圓上就進(jìn)行各種處理，使相同面積的晶圓可以容納更多的經(jīng)芯片級(jí)封裝的芯片，從而提高硅的集成度。同理，假如我們讓人站到一間屋子里去，如果在冬天可能只能站十個(gè)人，而在夏天衣服穿少了，那就可以站十一或者十二個(gè)人。

晶圓位階的芯片級(jí)封裝制程將在今后的幾年里以很快的速度成長(zhǎng)，這將會(huì)在手機(jī)等手提電子設(shè)備上體現(xiàn)出來。我們以后的手機(jī)肯定會(huì)有更多的功能，比如可以看電視等，但是它們可能比我們現(xiàn)在使用的更小，那就用到了晶圓位階的芯片級(jí)封裝技術(shù)。

資料來源：COB邦定技術(shù)(http://www.bonding-cob.com/index.asp)

值得一看,從沙子到芯片,看處理器是怎樣煉成的

拋光:將多余的銅拋光掉,也就是磨光晶圓表面. 金屬層:晶體管級(jí)別,六個(gè)晶體管的組合,大約500納米.在不同晶體管之間形成復(fù)合互連金屬層,具體布局取決于相應(yīng)處理器所需要的不同功能性.芯片表面看起來異常平滑,但事實(shí)上可能包含20多層復(fù)雜的電路,放大之后可以看到極其復(fù)雜的電路網(wǎng)絡(luò),形如未來派的多層高速公路系統(tǒng). 第七階段合影