一文了解芯片制造

來源：建和智能卡瀏覽：- 發布日期：2018-02-01 16:40:15【大中小】

芯片在電子學中是一種把電路小型化的方式，主要包括半導體設備，也包括被動組件等，并通常制造在半導體晶圓表面上。
前述將電路制造在半導體芯片表面上的集成電路又稱薄膜集成電路；另有一種厚膜混成集成電路是由獨立半導體設備和被動組件，集成到襯底或線路板所構成的小型化電路。
集成電路產業的特色是贏者通吃，像Intel這樣的巨頭，巔峰時期的利潤可以高達60%。那么，相對應動輒幾百、上千元的CPU，它的實際成本到底是多少呢？
先來看看制造過程
芯片制作完整過程包括芯片設計、晶片制作、封裝制作、成本測試等幾個環節，其中晶片制作過程尤為的復雜。精密的芯片其制造過程非常的復雜首先是芯片設計，根據設計的需求，生成的“圖樣”。
1、芯片的原料晶圓
晶圓的成分是硅，硅是由石英沙所精練出來的，晶圓便是硅元素加以純化（99.999%），接著是將些純硅制成硅晶棒，成為制造集成電路的石英半導體的材料，將其切片就是芯片制作具體需要的晶圓。晶圓越薄，生產的成本越低，但對工藝就要求的越高。
2、晶圓涂膜
晶圓涂膜能抵抗氧化以及耐溫能力，其材料為光阻的一種。
3、晶圓光刻顯影、蝕刻
該過程使用了對紫外光敏感的化學物質，即遇紫外光則變軟。通過控制遮光物的位置可以得到芯片的外形。在硅晶片涂上光致抗蝕劑，使得其遇紫外光就會溶解。這時可以用上第一份遮光物，使得紫外光直射的部分被溶解，這溶解部分接著可用溶劑將其沖走。這樣剩下的部分就與遮光物的形狀一樣了，而這效果正是我們所要的。這樣就得到我們所需要的二氧化硅層。
4、攙加雜質
將晶圓中植入離子，生成相應的P、N類半導體。具體工藝是是從硅片上暴露的區域開始，放入化學離子混合液中。
這一工藝將改變攙雜區的導電方式，使每個晶體管可以通、斷、或攜帶數據。簡單的芯片可以只用一層，但復雜的芯片通常有很多層，這時候將這一流程不斷的重復，不同層可通過開啟窗口聯接起來。這一點類似多層PCB板的制作制作原理。更為復雜的芯片可能需要多個二氧化硅層，這時候通過重復光刻以及上面流程來實現，形成一個立體的結構。
5、測試晶圓
經過上面的幾道工藝之后，晶圓上就形成了一個個格狀的晶粒。通過針測的方式對每個晶粒進行電氣特性檢測。一般每個芯片的擁有的晶粒數量是龐大的，組織一次針測試模式是非常復雜的過程，這要求了在生產的時候盡量是同等芯片規格構造的型號的大批量的生產。數量越大相對成本就會越低，這也是為什么主流芯片器件造價低的一個因素。
6、封裝
將制造完成晶圓固定，綁定引腳，按照需求去制作成各種不同的封裝形式，這就是同種芯片內核可以有不同的封裝形式的原因。比如：DIP、QFP、PLCC、QFN 等等。這里主要是由用戶的應用習慣、應用環境、市場形式等外圍因素來決定的。
7、測試、包裝