Hlavní stránka Hardware Procesory, paměti Od písku k procesoru: tajemství technologií výroby čipů
Od písku k procesoru: tajemství technologií výroby čipů
autor: Tomáš Šulc , publikováno 30.3.2015
Od písku k procesoru: tajemství technologií výroby čipů

Výroba integrovaného obvodu, jakým jsou třeba procesory nebo GPU, vyžaduje stovky složitých operací a zabere mnoho času. Už jsme si popsali, jak funguje tranzistor a ukázali základní kroky výroby tranzistoru na waferu. Dnes si rozebereme fotolitografii nebo iontovou implantaci a popíšeme i další kroky v tomto zajímavém procesu.


Od písku k procesoru: tajemství technologií výroby čipů
zbroušený wafer je velmi ohebný (zdroj: izm.fraunhofer.de)

Po otestování a změření kvality jednotlivých integrovaných obvodů se wafer začne připravovat na rozřezání na jednotlivé integrované obvody. Jedním z prvních kroků v tomto procesu je zbroušení zadní strany waferu. Dnes používané wafery mají obvykle tloušťku okolo 750 & micro;m (tři čtvrtě milimetru). To je tloušťka dostatečná k tomu, aby se wafer během výroby nekroutil vlivem teplotního namáhání a byl mechanicky odolný na případné menší rány nebo otřesy během výroby. Pro nasazení v moderní elektronice jako jsou paměťové karty nebo chytré telefony je však tloušťka necelého milimetru příliš velká a wafer se musí ze zadní strany zbrousit na výslednou tloušťku okolo 50-75 µm (desetina původní).

Od písku k procesoru: tajemství technologií výroby čipů
postup při broušení waferu (zdroj: disco.co.jp)

Proces broušení (anglicky backgrinding — BG) začíná laminací UV ochranné a zpevňující pásky na aktivní stranu waferu. Následně je wafer umístěn na otáčející se podstaven a jeho zadní strana je v kapalině broušena kotoučem. Ochranná páska aktivní stranu waferu chrání před poškrábáním a vniknutím kapaliny či zbroušených zrn waferu, přesto je během procesu a po něm wafer několikrát čištěn v deionizované vodě.

Od písku k procesoru: tajemství technologií výroby čipů
wafer přilepený na ochranou lepící podložku

Proces rozřezání waferu na jednotlivé integrované obvody se skládá ze dvou částí — připevnění waferu na lepící podložku a samotné rozřezání. Připevnění waferu na lepící podložku v kovovém pouzdře je velmi důležité. Jen tak je totiž zajištěno, že jednotlivé křehké obvody po rozřezání waferu nespadnou na zem a nezničí se.

Od písku k procesoru: tajemství technologií výroby čipů
diamantová pila připravená k rozřezání waferu (zdroj: techvela.com)

Po připevnění k adhezivní podložce následuje samotné rozřezání waferu diamantovou pilou. Ačkoliv to z obrázku není patrné, pila je během řezání vodou chlazená a je nesmírně přesná — mezery mezi jednotlivými integrovanými obvody pro průchod pily jsou obvykle jen okolo 100 µm.

Zajímavostí také je původ slova „die“, který se v angličtině používá k označení jednoho integrovaného obvodu. Proces rozřezání waferu na jednotlivé obvody se v angličtině nazývá „dicing“ (kostkování). Celý wafer je proto „diced“ (rozkostkován) na mnoho malých dílků, které se nazývají „die“ (kostky).

Od písku k procesoru: tajemství technologií výroby čipů
nakontaktovaný a zapouzdřený integrovaný obvod (zdroj: learn.sparkfun.com)

Rozřezáním waferu na jednotlivé integrované obvody končí třetí díl seriálu o výrobě těchto fascinujících zařízení. V závěrečném čtvrtém dílu se podíváme problematiku pouzdření těchto obvodů a na zajímavosti z různých oblastí výroby integrovaných obvodů.

Poděkování

Od písku k procesoru: tajemství technologií výroby čipů

V článku byly použity výukové materiály společnosti On Semiconductor, která se zabývá návrhem a výrobou integrovaných obvodů.

Od písku k procesoru: tajemství technologií výroby čipů

Pokud byste se rádi výrobou nebo vývojem integrovaných obvodů živili, mohu vám za sebe doporučit Fakultu Elektrotechniky a Komunikačních Technologií VUT v Brně. Sám jsem se jako student oboru Mikroelektronika k výrobě integrovaných obvodů dostal a v rámci jednoho z předmětů jsme integrované obvody na waferu v čistých prostorách i vyráběli.


Další části:

1) Od písku k procesoru — výroba křemíkového waferu

2) Od písku k procesoru — tajemství tranzistorů



Tagy: procesory  gpu  čipy  mikročipy  technologie  výroba  výrobní proces  wafer  


 
Komentáře k článku
RSS
Pouze registrovaní uživatelé mohou přidat komentář!
30.3.2015 06:33:26   89.24.232.xxx 2010
Kapitola 7. Asi vám tady vypadlo slovo.

"Vzájemná vodivých propojení je zajištěna vyplněným volného prostoru dielektriky."

Jinak díky za velmi zajímavé články.
30.3.2015 09:35:44   89.24.173.xxx 217
Dostanu mínusy za upozornění autora na chybějící slovo? Překvapivé.
To pravděpodobné "izolace" si tam domyslet dokážu, ale proč neumožnit autorovi, aby to tam doplnil?
Nebo mám mínusy za formu? Měl jsem se ještě více "pokorně plazit", když jsem si autora dovolil upozornit?
30.3.2015 09:51:12   185.23.113.xxx 159
na minusky kašli, chodi to oxidovat
zberba z ddworId žumpy a spol.

Mala tu byt moznost pod clankom:
NAHLASIT CHYBU
a hotovo
30.3.2015 10:55:04   89.24.173.xxx 104
Hlavu si z toho nedělám, jen mě zajímal ten myšlenkový pochod za tím.
30.3.2015 08:39:01   88.102.234.xxx 24
"na mnoho malých dílků, které se nazývají „die“ (kousky)."

Die znamená kostka, ne kousek One die, two dice.
30.3.2015 12:55:26   95.140.248.xxx 12
U té poslední fotky jsem si vzpomněl na výrok Todora Živkova - "Dnes továrna na polovodiče, zítra na celé vodiče!" A některým se po takové době stýská...
30.3.2015 13:12:40   92.40.249.xxx 23
Nechaapem preco je ten cely plac v kruhu a nie v stvorci..?
Tie okrajove cipy su polovicne alebo stvrtove ajtak pojdu do scrapu..
30.3.2015 13:30:45   89.24.173.xxx 21
Na té fotce diamantové pily je hezky vidět, jak je využitá kruhová plocha waferu. Žádné poloviční ani čtvrtkové čipy tam nejsou, využije se využitelné a to je pořád větší plocha než plocha čtverce vepsaného.
Navíc bych si troufl hádat, že v řadě těch jednotlivých technologií je kruhovost waferu lepší než něco s ostrými rohy. Ale to jenom dedukuju.
30.3.2015 18:14:49   86.24.162.xxx 00
Aha som si všimol tam kde sa chip nevojde tam je prázdne miesto .. Tam neni chip..
30.3.2015 14:32:42   194.213.41.xxx 80
Protože by to bylo plýtvání materiálem. Křemíkový ingot, z něhož se wafery řežou je z principu své výroby kruhového průřezu, takže je nesmysl to ořezat na čtverec, když do kruhu těch čipů nacpu víc.
30.3.2015 14:08:20   188.175.166.xxx 81
Iontová implantace:
"Elektrony doletí k povrchu waferu a v závislosti na tom, jakou mají energii, se zavrtají do jeho povrchu."

Myslím, že jde pouze o překlep, jelikož v předchozí větě i v dalších větách se mluví o iontech.

Tím, že dojde k ionizaci příměsí - z neutrálních atomů se stávají ionty: Mohou být,ionty příměsí, urychleny v elektromagnetickém poli soustavou cívek a magnetů vytvářejících magnetické pole.
Následně řízeně zaostřeny(fokusovány) a vstřeleny(implantovány) do substrátu. Dále už je děj popsaný.

Jinak výborný článek a děkuji za něj !
30.3.2015 19:56:42   213.81.238.xxx 01
Nikdy som nechapal preco tie KOCKY davaju na KRUH.. ved kolko tych naokrajoch je nevyuzitelny "odpad"
30.3.2015 21:17:25   10.215.29.xxx 50
Ok, když vymyslíš technologii tažení hranatého waferu, budeš milionář
31.3.2015 06:22:48   89.24.232.xxx 10
Pět diskuzních příspěvků nad vaším se Ethos ptá na to samé a je mu to osvětleno.
31.3.2015 07:39:41   94.197.120.xxx 00
Viem ze aj tebe po google search
31.3.2015 07:38:46   94.197.120.xxx 01
Ty trulo citaj setky priispevky us som tuto otazku polozil ja..
3.4.2015 13:10:50   188.175.143.xxx 10
V posledni kapitole by to chtelo nastudovat nasobky a dily metru. 750mm urcite neni 3/4 milimetru, stejne jako sirka rezu 100mm, to je docela slusna "fuga"...

Redakce si vyhrazuje právo odstranit neslušné a nevhodné příspěvky. Případné vyhrady na diskuze(zavináč)pctuning.cz

96 čtenářů navrhlo autorovi prémii: 45.6Kč Prémie tohoto článku jsou již uzavřené, děkujeme za váš zájem.
Tento web používá k poskytování služeb soubory cookie.