内存芯片的集成电路和cpu的集成电路有没有区别

look是只狗 2024-05-21 14:13:52

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内存，先制造晶圆，随后将芯片的电路元件（晶体管、电阻器和电容器）置于硅晶圆片的分层结构中。构筑电路之前，需先在计算机上对电路进行研发、模拟测试和完善。设计完成后，将制造玻璃光掩模——并为每层电路准备一块光掩模。光掩模是带有小孔或透明体的不透光板，可以让光线以特定形状透过。在无菌的洁净室环境中，晶圆片将经过多步光蚀刻程序的处理，电路每需要一块光掩模即重复一次。光掩模可用于 (a) 确定用于构建集成电路的晶体管、电容器、电阻器或连接器的不同部件，及 (b) 定义设备组装的各层电路图案。接下来，晶圆片将被统一覆盖一层具有一定厚度的光敏液体，称为光刻胶。通过将紫外线光源和晶圆片之间的光掩模对齐，选择晶圆片的暴露部分。光线将穿过该光掩模的透明区域，并将光刻胶暴露在光线中。暴露在紫外线中时，光刻胶将发生化学变化，从而让显影液将曝光的光刻胶去除，并在晶圆片上留下未曝光的部分。电路每多一块光掩模，就需要多重复一次光刻法/光刻胶程序。蚀刻流程中，将在晶圆片上放置湿酸或干离子气体，以去除不受硬化的光刻胶保护的氮化层部分。该操作将在晶圆片上留下与所设计的光掩模形状一致的氮化图案。使用其他化学剂将硬化的光刻胶去除（清除）后，便可以将数以百计的内存芯片以蚀刻的方式嵌入晶圆片上了。在制造流程的第 i 部分中，所有电路元件（晶体管、电阻器和电容器）均在首次掩膜操作中完成构建。接下来，通过生成一组分层，将这些元件连接起来。要开始连接电路元件，需先在晶圆片上覆盖一层玻璃绝缘层（被称为 bpsg），并用接触式掩模确定每个电路元件的接触点（或接触窗）。完成接触窗蚀刻后，整个晶圆片将在一个溅射室内镀上一层薄薄的铝。对铝层加盖金属掩模时，将形成一个薄薄的金属连接或线路网络，构成电路的路径。整个晶圆片随后将覆盖一层玻璃和氮化硅以避免其在组装过程中受损。该保护层被称为钝化层。随后则是最后的掩模和钝化蚀刻程序，从端子（也被称为焊盘）上去除钝化材料。将焊盘用于模具至塑料或陶瓷封装上金属引脚的电气连接，集成电路此时即告完成。将晶圆片发往模具组装前，必须对晶圆片上的每个集成电路进行测试。识别功能和非功能性芯片，并在计算机数据文件中做出标记。然后用金刚石锯将晶圆片切割成独立的芯片。非功能性芯片将被废弃，其余部分则可用于组装。这些独立芯片被称为晶粒。对晶粒进行封装前，会将其安装于引线框上，并用薄金线将芯片上的焊盘与该框相连接，从而在晶粒和引线指之间形成电路。

cpu也是一样，先是制造晶圆，然后影印(photolithography) 蚀刻(etching)在经过热处理得到的硅氧化物层上面涂敷一种光阻(photores**t)物质，紫外线通过印制着cpu复杂电路结构图样的模板照射硅基片，被紫外线照射的地方光阻物质溶解。而为了避免让不需要被曝光的区域也受到光的干扰，必须制作遮罩来遮蔽这些区域。这是个相当复杂的过程，每一个遮罩的复杂程度得用10gb数据来描述。接下来停止光照并移除遮罩，使用特定的化学溶液清洗掉被曝光的光敏抗蚀膜，以及在下面紧贴着抗蚀膜的一层硅。然后，曝光的硅将被原子轰击，使得暴露的硅基片局部掺杂，从而改变这些区域的导电状态，以制造出n井或p井，结合上面制造的基片，cpu的门电路就完成了。为加工新的一层电路，再次生长硅氧化物，然后沉积一层多晶硅，涂敷光阻物质，重复影印、蚀刻过程，得到含多晶硅和硅氧化物的沟槽结构。重复多遍，形成一个3d的结构，这才是最终的cpu的核心。每几层中间都要填上金属作为导体。intel的pentium 4处理器有7层，而amd的athlon 64则达到了9层。这时的cpu是一块块晶圆，它还不能直接被用户使用，必须将它封入一个陶瓷的或塑料的封壳中，这样它就可以很容易地装在一块电路板上了。封装结构各有不同，但越高级的cpu封装也越复杂，新的封装往往能带来芯片电气性能和稳定性的提升，并能间接地为主频的提升提供坚实可靠的基础。

看清了没有，关键是在影印、蚀刻、分层时，制作的电路是不一样的。cpu复杂电路结构图样的模板比内存芯片的复杂多了。 20210311

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