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[其他] 一块 CPU 上数以亿计的晶体管,是这样「刻」上去的

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爱好痛 发表于 2016-10-3 13:52:17
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芯片里面有几千万的晶体管是怎么实现的?

        
一块 CPU 上数以亿计的晶体管,是这样「刻」上去的-1 (晶体管,和晶)
ShuShu Fontana, Anastasia Beaverhausen
    看到一个自己还算了解的问题,手痒来回答。其他人提到的部分我就不说了,主要来讲讲究竟是怎么刻上去的。下文中的光刻机主要指步进式和扫描式光刻机。
    1. 首先我们知道,光刻的大致流程是,一个晶圆(wafer)(通常直径为 300mm)上涂一层光刻胶,然后光线经过一个已经刻有电路图案(pattern)的掩膜版(mask or reticle)照射到晶圆上,晶圆上的光刻胶部分感光(对应有图案的部分),接着做后续的溶解光刻胶、蚀刻晶圆等处理。然后再涂一层光刻胶,重复上述步骤几十次,以达到所需要求;
    2. 简化结构请看下图。掩膜版和晶圆各自安装在一个运动平台上(reticle stage and wafer stage)。光刻时,两者运动到规定的位置,光源打开。光线通过掩膜版后,经过透镜,该透镜能够将电路图案缩小至原来的四分之一,然后投射到晶圆上,使光刻胶部分感光。

一块 CPU 上数以亿计的晶体管,是这样「刻」上去的-2 (晶体管,和晶)

    3. 一块晶圆上有很多 die,每一个 die 上都刻有相同的电路图案,即一块晶圆可以出产很多芯片。一个 die 典型的尺寸是 26×32mm。光刻机主要有两种,一种叫做 stepper,即掩膜版和晶圆上的某一个 die 运动到位后,光源开、闭,完成一次光刻,然后晶圆运动使得下一个 die 到位,再进行一次光刻,依此类推。而另一种光刻机叫做 scanner,即光线被限制在一条缝的区域内,光刻时,掩膜版和晶圆同时运动,使光线以扫描的方式扫过一个 die 的区域,从而将电路图案刻在晶圆上(见下图(b))。scanner 比 stepper 的优势在于,可以提供更大的 die 的尺寸。其原因在于,对于一个固定尺寸的圆透镜,比如直径 32mm 的圆(指投射后的区域大小),其允许透过的光线的区域尺寸是受限的。若采用 stepper 的 step-and-expose 方式进行光刻,一个 die 的区域必须能被包含在直径 32mm 的圆中,因此能获得的最大的 die 的尺寸为 22×22mm;若采用 scanner 的 step-and-scan 方式,透镜能够提供的矩形区域长度可以到 26mm(26×8mm)甚至更长,将光缝设置为这个尺寸,使用扫描的方式便可以获得 26×Lmm 的区域(L 为扫描长度)。区域示意见下图(a)。同样的透镜在 stepper 下可以实现更大区域的意义在于,当你需要生产尺寸较大的芯片的时候,换一个更大的透镜的费用是昂贵的。
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焦云琴 发表于 2016-10-3 19:03:20
爱好痛也是蛮拼的
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王色么 发表于 2016-10-12 17:37:04
顶贴也是要有水平的!
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