先进制程芯片是当今高科技领域的明珠,其中华为麒麟990 5G芯片就是引人注目的代表。这款芯片虽然早在2019年10月6日发布,却采用7纳米工艺技术制造,面积约为113平方毫米,采用了14nm以下先进制程常用的12寸晶圆。尽管面积相对较小,麒麟990 5G芯片却蕴含着让人惊叹的技术,这颗芯片中包含了约103亿个晶体管,这些微小的构件承载着信息传输和处理的重要任务,当年拿下了多项全球第一:包括全球首款同时支持NSA和SA的SOC;全球首款采用7nm+EUV的5G SOC等。
理论上,一块12寸晶圆可以制造近700颗麒麟990 5G芯片。然而,由于芯片是方形的而晶圆是圆形的,以及制造过程中的良率等因素的影响,实际上每块12寸晶圆仅能生产约500块合格的麒麟芯片。
毫无疑问,华为4年前7纳米制程属于先进制程芯片。制造先进制程芯片是一项高度复杂而精密的工艺过程,涉及数十道工序。整个制造过程需要在洁净的环境中进行,即使一颗微小的灰尘也可能对芯片的良率产生影响。因此,洁净环境成为半导体制造中不可或缺的基础工程。芯片制造涉及数十道工艺步骤。具体的工艺流程可能会因芯片类型、制程技术和制造厂商而有所不同,但通常包括以下主要工艺步骤:
晶圆清洗:在制造过程开始之前,晶圆需要经过严格的清洗,以去除表面的杂质和污染物。
蚀刻:蚀刻是一种将材料从晶圆表面去除的过程。通过使用化学物质或等离子体,在特定区域上选择性地去除材料,以形成所需的结构和图案。
沉积:沉积是将材料添加到晶圆表面的过程。常见的沉积方法包括化学气相沉积(CVD)和物理气相沉积(PVD),用于在特定区域上增加材料层。
光刻:光刻是一种通过光敏材料和光刻胶,使用紫外线光源将图案转移到晶圆表面的过程。这一步骤决定了电路的图案和结构。
离子注入:离子注入是将离子束注入晶圆表面的过程。这可以改变晶体的电学性质,例如掺杂半导体材料以调节导电性。
退火:退火是通过加热晶圆使其材料重新结晶的过程,以消除应力和改善材料的性能。
金属化:金属化是在晶圆表面形成金属导线和连接器的过程。通过沉积金属层并使用光刻技术和蚀刻来定义导线的位置和形状。
封装和封装测试:完成芯片制造后,芯片需要进行封装,将其连接到封装基板上,并进行功能测试和质量检查。
制程技术的不断进步是实现先进芯片制造的关键。先进制程采用了更高的分辨率和更小的尺寸,使得晶体管能够更加密集地集成在芯片上。这种密集集成带来了许多好处,包括更高的性能、更低的功耗和更小的尺寸。然而,随着制程的不断进化,制造过程变得更加复杂,对设备和材料的要求也更高。在制造过程中,工程师们需要精确控制每个步骤,以确保芯片的质量和可靠性。从晶圆的清洗和涂覆,到光刻和蚀刻,再到沉积和回填,每个步骤都需要精确的操作和仪器设备的支持。同时,为了降低制程中的缺陷率,质量控制和检测技术也变得至关重要。
总之,当年麒麟990 5G先进制程芯片的制造代表了科技领域不断向前迈进的进步,是现代科技当之无愧的“皇冠上的明珠”。它们推动了移动通信、人工智能、云计算等领域的发展,为我们的生活带来了巨大的改变。随着技术的不断演进,我们可以期待看到更小、更强大的芯片问世,它们将继续推动科技进步的浪潮。
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