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第44章 芯片设备

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全球瓦森纳协定一共有五大半导体设备制造商:

1.韩国AM公司,前身是阿尔法精工株式会社,全球领先的半导体、平板显示和太阳能光伏行业精密材料工程解决方案供应商,是韩国高精度机械设备的领导者,产品应用于工件的精磨、研磨、切割、和抛光,保持着低故障率和易维护性。

2.荷兰ASML高端光刻机制造商,集合近乎完美的德国机械工艺以及世界顶级光学厂商德国蔡司镜头,再加上美国提供的光源,ASML迅速发展,高端光刻机市场基本被垄断,为半导体生产商提供光刻机及相关服务,在极紫外光(EUV)领域,目前处于垄断地位,曾经一台高端设备卖到了5亿欧元,而且有钱都要排队到十年后。

3.LamResearch,电浆蚀刻设备商,主要设计、制造、销售、维修及服务使用于积体电路制造的半导体处理设备,包括客户服务、备用零件的供应、产品升级、产品蚀刻、沉积、去除光阻及清洁等服务,并还制造、销售一系列的研磨、叠置及精密抛光等设备。

4.KLA-Tencor,图案光罩检测的主要供应商,为半导体制造商提供光罩检测系统,用于工艺开发和批量生产过程中的缺陷检测、原料检测、设备监控和进程控制。

5.DainipponScreen,后道检测设备领先企业,致力于集成电路测试技术的开发,拥有种类完善的半导体后道测试台和分选机,在主要的三种清洗设备市场中,迪恩士都是当之无愧的龙头。在单晶圆清洗设备市场,迪恩士市场占有率高达54.9%;自动清洗台由于技术门槛相对较低,市场参与者较多,但是迪恩士市场占有率仍达到了50%以上;而在洗刷机市场迪恩士也有着60%-70%的市场占有率,可以说迪恩士是清洗设备市场中当之无愧的龙头。

如果没有主神空间,方浩技术再强也没有信心制造世界一流的芯片,打造一个垄断全世界的芯片产业,光是瓦森纳协定就可以卡住辉煌科技的脖子。

光刻机这些设备在现代社会是有钱都买不到的高科技物品,可是在23世纪中并不算什么,有很多设备可可以替代,比如1纳米工艺的3D打印机,这种可以打印1纳米大小的设备完全可以打印出7纳米制程的CPU,只是效率无法比得上光刻机,不过打印芯片做研究是可以了。

IC芯片全名积体电路,它是将设计好的电路,以堆叠的方式组合起来,藉由这个方法,我们可以减少连接电路时所需耗费的面积。

由此可见,芯片制造其实就是进行原子级别的制造,精度要求非常苛刻,这也是为什么国内无法生产CPU的原因。

芯片在结构上分为三层。

第一,晶圆层。

从IC芯片的3D剖面图来看,底部的部分就是晶圆,晶圆基板在芯片中扮演地基的角色。

第二,逻辑闸层。

在IC电路中,晶圆上面的部分叫做逻辑闸层,它是整颗IC中最重要的部分,藉由将多种逻辑闸组合在一起,完成功能齐全的IC芯片,结构非常复杂。

第三,连接层。

逻辑闸上面还有一层连接层,不会有太复杂的构造,这一层的目的是将逻辑闸需要连接的部分相连在一起,相当于导线。

芯片中通常需要很多层连接层,是因为有太多线路要连结在一起,在单层无法容纳所有的线路下,就要多叠几层来达成这个目标了。在这之中,不同层的线路会上下相连以满足接线的需求。

如果要以油漆喷罐做精细作图时,我们需先割出图形的遮盖板,盖在纸上,接着再将油漆均匀地喷在纸上,待油漆乾后,再将遮板拿开。

不断的重复这个步骤后,便可完成整齐且复杂的图形。制造IC就是以类似的方式,藉由遮盖的方式一层一层的堆叠起来。

芯片在制造过程中分为四种步骤,虽然实际制造时,制造的步骤会有差异,使用的材料也有所不同,但是大体上皆采用类似的原理。

这个流程和油漆作画有些许不同,IC制造是先涂料再加做遮盖,油漆作画则是先遮盖再作画。

第一步,金属溅镀:将欲使用的金属材料均匀洒在晶圆片上,形成一薄膜。

第二步,涂布光阻:先将光阻材料放在晶圆片上,透过光罩,将光束打在不要的部分上,破坏光阻材料结构。接着,再以化学药剂将被破坏的材料洗去。

第三步,蚀刻技术:将没有受光阻保护的硅晶圆,以离子束蚀刻。

第四步,光阻去除:使用去光阻液皆剩下的光阻溶解掉,如此便完成一次流程。

最后便会在一整片晶圆上完成很多IC芯片,接下来只要将完成的方形IC芯片剪下,便可送到封装厂做封装。

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