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晶元上有上億晶體管,難度這麼大是如何安裝的?佩服現在的工程師

我們的手機和電腦里都是安裝了各種類型的晶元,晶元本身是由數以億計的晶體管組成的,而晶元是在硅晶圓的基礎上一步一步製造出來的,而且這個過程非常複雜,涉及到光刻、離子注入、蝕刻、曝光等一系列步驟,由於晶元對硅晶圓的純度和光刻精度要求非常高,所以這都需要各類高端高精尖的設備才能進行,如果有雜質和誤差問題,那麼晶元也就無法正常工作。

晶元能夠放入那麼多的晶體管,內部結構是採用層級堆疊的技術

晶元雖然體積小,但內部結構是錯綜複雜的微電路。通過X射線觀看晶元內部結構,可以看到有很多層級,上下交錯層疊大概有10層,每一層都有晶體管,通過導線相互連接。在生產的過程中,先完成第一層再向上遞進,就和蓋樓差不多。

新型的鰭式場效晶體管體積更小,還具有3D結構、雙向控制的特性

鰭式場效晶體管技術是一種新型的半導體晶體管,這種晶體管和魚鰭很像,已經達到了9奈米,是頭髮絲的萬分之一。如果是傳統的晶體管,電流經過閘門時只能管控一邊的電路,屬於平面結構的類型,而鰭式場效晶體管實現了3D結構,電流可以實現雙向控制。

最先進的EUV光刻設備是晶體管注入的必備條件

光刻機的紫外線要從原來的193nm提升到13.5nm,那就要使用最先進的EUV光刻設備進行光刻。 完成後就要用化學物質蝕刻掉多作余的硅體,通過感光產生二氧化硅這種物質,再加入多晶硅基本就可以形成門電路,建立各個晶體管之前的連接。通過這種操作方式,一次可以注入大約3000萬個晶體管。

自從2011年英特爾推出3D晶體管層疊結構以來,晶體管便能以層級堆疊的形式排列起來,這樣就大大增加了晶體管密度,同時藉助更先進的製造工藝,晶體管之間的間距也變得更小,這樣在同樣大小的晶元中才能獲得更高的性能或更低的功耗,半導體晶元這麼多年也都是按照這樣的理念發展的。

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