Šiais laikais, nuolat tobulinant lustų gamybos procesą, luste gali būti daugiau nei 10 milijardų tranzistorių. Kaip sumontuota tiek daug tranzistorių?
1
Kai lustas nuolat didinamas, viduje jis atrodo kaip didžiulis miestas.
Tai SEM nuotrauka iš viršaus į apačią. Galite aiškiai matyti sluoksniuotą struktūrą procesoriaus viduje. Eidami žemyn, arčiau įrenginio sluoksnio, linijos plotis siaurėja.
Tai yra procesoriaus skerspjūvio vaizdas. Galite aiškiai matyti sluoksniuotą procesoriaus struktūrą. Lustas yra išdėstytas sluoksniais. Šis procesorius turi apie 10 sluoksnių. Žemiausias sluoksnis yra įrenginio sluoksnis, kuris yra MOSFET tranzistorius.
Padidinus Mos vamzdelį mikroschemoje, matosi trimatė struktūra kaip „podiumas“. Tranzistorius neturi induktyvumo, varžos ar kitų įtaisų, kurie linkę generuoti šilumą. Viršutinis sluoksnis yra mažos varžos elektrodas, kuris nuo žemiau esančios platformos yra atskirtas izoliatoriumi. Paprastai kaip vartų žaliava naudojamas P tipo arba N tipo polisilicis, o žemiau esantis izoliatorius yra silicio dioksidas.
Dvi platformos pusės yra šaltinis ir kanalizacija, pridedant priemaišų, o jų padėtis gali būti keičiama. Atstumas tarp jų yra kanalas, ir būtent šis atstumas lemia lusto charakteristikas.
Žinoma, tranzistoriai mikroschemoje yra ne tik Mos vamzdeliai, bet ir trijų vartų tranzistoriai. Tranzistoriai nėra montuojami, o išgraviruojami lusto gamybos metu.
Kurdamas lustą, lusto dizaineris naudos EDA įrankius, kad suplanuotų lusto išdėstymą, tada maršrutą ir maršrutą.
Jei priartinsime suprojektuotą vartų grandinę, balti taškai yra substratas, o kai kurios žalios kraštinės yra legiruoti sluoksniai.
Vaflių liejykla gaminama pagal lusto dizainerio sukurtą fizinį išdėstymą.
Yra dvi lustų gamybos tendencijos. Viena iš jų yra ta, kad plokštelės tampa vis didesnės ir didesnės, kad būtų galima išpjauti daugiau drožlių, kad būtų taupomas efektyvumas. Kitas yra lustų gamybos procesas. Gamybos proceso sąvoka iš tikrųjų yra vartų dydis, kuris taip pat gali būti vadinamas tranzistoriaus struktūroje srovė teka iš šaltinio į kanalizaciją, o vartai (vartai) yra lygiaverčiai vartams, kurie daugiausia yra atsakingi už valdyti šaltinio ir kanalizacijos įjungimą-išjungimą abiejuose galuose.
Srovė bus prarasta, o vartų plotis nulemia nuostolius praeinant srovei, kuris pasireiškia bendru mobiliųjų telefonų šilumos generavimu ir energijos suvartojimu. Kuo siauresnis plotis, tuo mažesnės energijos sąnaudos. Mažiausias vartų plotis (vartų ilgis) yra gamybos procesas.
Nanometrinio proceso sutraukimo tikslas – į mažesnę lustą supakuoti daugiau tranzistorių, kad dėl technologinio tobulėjimo lustas netaptų didesnis.
Bet jei vartus padarysime mažesnius, tuo greičiau srovė tekės tarp šaltinio ir kanalizacijos, tuo procesas bus sunkesnis.
Lustų gamybos procesas yra padalintas į septynias pagrindines gamybos sritis, kurios yra difuzija, fotolitografija, ėsdinimas, jonų implantavimas, plėvelės auginimas, poliravimas ir metalizavimas. Fotolitografija ir ofortas yra du pagrindiniai žingsniai.
Tranzistoriai graviruojami litografijos ir ėsdinimo būdu, o litografija turi sukurti grandines ir funkcines sritis, reikalingas lustų gamybai.
Fotolitografijos aparato skleidžiama šviesa naudojama fotorezistu padengtam lakštui eksponuoti per fotokaukę su raštu. Grafo vaidmuo.
Tai litografijos vaidmuo, panašus į fotografavimą fotoaparatu. Fotoaparatu daryta nuotrauka spausdinama ant negatyvo, o litografija spausdina ne nuotrauką, o jungimo schemą ir kitus elektroninius komponentus.
Odinimas – tai procesas, kai nuo silicio plokštelės paviršiaus selektyviai pašalinama nepageidaujama medžiaga naudojant cheminius arba fizinius metodus. Įprastame plokštelių apdorojimo sraute ėsdinimo procesas vyksta po fotolitografijos proceso, o raštuoto fotorezisto sluoksnio ėsdinimo metu korozijos šaltinis labai nesuardys, kad būtų užbaigtas rašto perdavimo proceso etapas. Odinimo procesas yra pagrindinis žingsnis atkartojant kaukės modelius.
paveikslėlį
Tarp jų naudojama medžiaga yra fotorezistas. Turime žinoti, kad grandinės dizainas pirmiausia užrašomas ant fotokaukės lazeriu, o tada šviesos šaltinis per kaukę apšvitinamas iki silicio plokštelės paviršiaus su fotorezistu, todėl susidaro ekspozicijos sritis. Fotorezistas turi cheminį poveikį, o tada. eksponuota arba neeksponuota sritis ištirpinama ir pašalinama tobulinant technologiją, kad grandinės raštas ant kaukės būtų perkeltas į fotorezistą, o galiausiai raštas perkeliamas į silicio plokštelę ėsdinimo technologija.
Fotolitografija skirstoma į du pagrindinius procesus – teigiamą fotolitografiją ir neigiamą fotolitografiją, atsižvelgiant į skirtumą tarp teigiamos ir neigiamos fotolitografijos. Atliekant pozityviąją fotolitografiją, atviros teigiamo rezisto dalies struktūra sunaikinama ir nuplaunama tirpikliu, todėl fotorezisto raštas yra toks pat kaip ir kaukės raštas.
Ir atvirkščiai, neigiamo atspalvio litografijoje atvira neigiamo rezisto dalis sukietėja ir tampa netirpi, o kaukės dalis nuplaunama tirpikliu, todėl fotorezisto raštas yra priešingas kaukės raštui.
Šį žingsnį galime paprasčiausiai paaiškinti mikro lygmeniu.
Ant plokštelės (arba silicio plokštelės), padengtos fotorezistu, uždengiama iš anksto pagaminta fotorezisto plokštelė, o vėliau plokštelė tam tikrą laiką apšvitinama ultravioletiniais spinduliais per fotorezisto plokštę. Principas yra naudoti ultravioletinius spindulius, kad būtų suardyta dalis fotorezisto ir palengvinama korozija.
Tirpinamasis fotorezistas: fotolitografijos procese ultravioletinių spindulių veikiamas fotorezistas ištirpsta, o nuėmus raštas atitinka tą, kuris yra ant kaukės.
"Osdinimas" reiškia, kad po fotolitografijos nusidėvėjusi fotorezisto dalis (teigiamasis rezistas) išgraviruojama ėsdinimo tirpalu, o plokštelės paviršiuje matomas puslaidininkinio įtaiso raštas ir jo jungtis. Tada naudokite kitą ėsdinimo tirpalą, kad išgravirtumėte plokštelę, kad susidarytumėte puslaidininkinius įtaisus ir jų grandines.
Fotorezisto pašalinimas: baigus ėsdinti, fotorezisto užduotis paskelbiama baigta, o suprojektuotą grandinės modelį galima pamatyti po viso pašalinimo.
Tokiu būdu buvo iškirpta daugiau nei 10 milijardų tranzistorių, o tranzistoriai naudojami įvairioms skaitmeninėms ir analoginėms funkcijoms, įskaitant stiprinimą, perjungimą, įtampos reguliavimą, signalo moduliavimą ir generatorius.
Daugiau tranzistorių gali padidinti procesoriaus skaičiavimo efektyvumą; be to, sumažinus dydį taip pat gali sumažėti energijos suvartojimas; galiausiai, sumažinus lusto dydį, jį lengviau prijungti prie mobiliojo įrenginio, kad būtų patenkinti būsimi retinimo ir šviesinimo poreikiai.
Vaizdo lusto tranzistoriaus skerspjūvis
Po 3 nm srovės tranzistoriai nebetinka, o puslaidininkių pramonė šiuo metu kuria nanoskopinius FET (GAA FET) ir nanolaidinius FET (MBCFET), kurie yra laikomi šių dienų finFET keliu.
„Samsung“ lažinasi dėl GAA tranzistorių technologijos, kurios TSMC dar nepateikė konkrečių proceso detalių. „Samsung“ pirmą kartą paskelbė apie GAA erdvinio užtvaro tranzistorių 2019 m. Remiantis oficialiu „Samsung“ pareiškimu, remdamasi nauja GAA tranzistoriaus struktūra, „Samsung“ pagamino MBCFET (Multi-Bridge-Channel FET, kelių tiltų kanalų lauko efekto tranzistorius), naudodama nanoskopinius įrenginius. ), kuris gali žymiai pagerinti tranzistorių veikimą ir pakeisti FinFET tranzistorių technologiją.
paveikslėlį
Be to, MBCFET technologija taip pat yra suderinama su esama FinFET gamybos proceso technologija ir įranga, taip pagreitinant proceso vystymą ir gamybą.
2
